一种基于物联网的生产过程工艺优化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的生产过程工艺优化系统，包括：参数接收单元，接收用户输入的包含各生产装置本身的参数、装置间的参数、指标获取单元、工艺指标优化决策单元、生产流程参数及工艺操作参数的生产初始参数；数据调用单元，用于调用与所述生产初始参数对应的基础数据。本发明专利技术基于物联网的生产过程工艺优化系统有效的解决生产过程复杂能量和物料关系构成的多变量优化问题，可以判断生产流程、生产装置、装置之间及重点用能设备的用能合理性，找出提高能源效率的潜力点，并最终给出量化的优化方案，直接快速的指导企业节能增效技术改造和生产操作优化。

A process optimization system for production process based on the Internet of things

The invention discloses a IOT based optimization system, the production process includes: a receiving unit receives user input parameters, including the production of the device itself, the device parameters between parameters and target acquisition unit, technology index optimization decision unit, production process parameters and process parameters of the initial production parameters; data transfer unit, is used as the basis for data transfer and the initial parameters of the corresponding production. The invention is based on IOT production process optimization system can effectively solve the multi variable optimization problem of complex production process material and energy relations, can judge between production processes, production equipment, equipment and key energy using equipment can be used to find out the rationality, improve the energy efficiency potential, and finally gives the quantitative optimization scheme direct, quick guide enterprises energy-saving technological transformation and production operation optimization.

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的生产过程工艺优化系统
本专利技术涉及一种优化系统，具体是一种基于物联网的生产过程工艺优化系统。
技术介绍
钢铁工业是国民经济的基础产业，对推进工业现代化进程、提高国家经济和军事地位都起着极为重要的作用，是保证社会稳定发展、国力日益提高的重要支柱产业。钢铁工业的迅速发展带动铁矿石需求不断上涨。虽然铁矿石的地质存储丰富，但以铁含量较低的贫矿居多。贫矿难于直接利用，开采选别难度较大，且铁矿石属于不可再生的矿产资源，在钢铁工业大量消耗下，许多矿井也在不断枯竭、废弃。因此，矿石资源的有效利用是目前亟待解决的重要问题。选矿过程是将从地下开采出来的铁矿石经一系列操作分离成有用矿物和脉石，使得有用矿物成分富集，从而获得品位合格的精矿和尾矿的过程，包括破碎、磨矿和分选等多道工序。选矿过程是原矿石到钢铁生产链中的第一个处理过程，亦是一个关键环节，直接关系到铁矿石的有效利用。当前，选矿工业企业已经由过去的单纯追求大型化、高速化、连续化，转向注重提高产品质量、降低生产成本、减少资源消耗和环境污染、可持续发展的轨道上来。这就对选矿生产全流程的运行优化与控制提出了更高的要求。选矿过程工艺指标决策是根据生产计划部门和调度部门给出的综合生产指标在空间尺度上转化为各个工序的工艺指标、实现对选矿过程各工序的工艺指标进行优化决策的过程。在生产全流程的运行与控制流程中，工艺指标决策过程的作用至关重要，由它来协调选矿生产流程的全局，保证整个生产过程目标的完成，对于实现全流程的优化起着承上启下和在各个工序之间相互协调的重要作用。虽然在选矿过程的工艺设计阶段，会对各工序的工艺指标的最佳范围进行设计，并在计划调度指令中给出相应的指导值，但由于选矿生产原料种类繁多，工艺上不能一次性对所有原矿类型进行设计。为了能够生产出质量合格的产品，生产运行过程需要根据不同矿石种类及性质设定工艺指标和过程参数，才能保证生产出合格产品。此外，选矿过程中的工艺指标值不能及时在线获得，而是通过抽样的方式化验得到，对整个过程造成一定的滞后性。因此为了更好的实现综合生产指标，仅仅凭借人工设定及调整是难以满足越来越高的工艺指标要求，这就需要对选矿过程进行优化调控，即根据综合生产指标的信息，寻找出最佳的工艺指标设定值，然后将每个设定值下达给运行控制层转化成控制回路中的操作参数，使得每个工序都能实现每个工艺指标的要求，进而完成企业生产管理者下达的综合生产指标的要求。因此，研究如何在有效的对选矿生产全流程的各个工序(设备/过程)的工艺指标进行协调决策是极其重要的。选矿工业中，在提高产品质量、降低企业生产成本、减少社会资源消耗和环境污染并保持可持续发展等方面，选矿生产全流程的工艺指标优化决策系统及方法起着不可替代的作用。目前，选矿生产过程的工艺指标决策主要以人工决策、案例推理和基于进化方法进行优化决策几种方式。对于凭经验进行人工协调的方式，常常存在随机性大、不能及时反应等问题。基于案例推理或专家规则等方法优化决策出的控制回路设定值往往偏离优化设定值，还需预报、校正等环节。而基于智能进化方法的工艺指标决策优化，可以根据生产实际工况在满足多目标和约束要求的非支配解集中选取合适的设定值。所以采用智能方法进行指标决策进行工艺指标值决策具有良好的效果和效率。现阶段基于智能进化方法的工艺指标决策优化主要采用的是NSGA-II进化方法，方法选取较为单一。且NSGA-II方法虽然目前应用较广，但方法仍然有缺陷：NSGA-II方法的种群初始化仅采用简单的随机初始化方法，无法将所有个体均匀分布到整个待探索的优化空间中；NSGA-II方法的进化过程仅采用单线式的种群进化方式，从而对决策空间的搜索效率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于物联网的生产过程工艺优化系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于物联网的生产过程工艺优化系统，包括：参数接收单元，接收用户输入的包含各生产装置本身的参数、装置间的参数、指标获取单元、工艺指标优化决策单元、生产流程参数及工艺操作参数的生产初始参数；数据调用单元，用于调用与所述生产初始参数对应的基础数据；关键参数生成单元，用于根据所述生产初始参数及基础数据启动流程模拟模型库中对应的模型，生成生产过程关键参数；参数比对单元，用于将所述关键参数与专家知识库中的优化参数进行比对，生成比对结果；比对结果输出单元，用于将所述的比对结果输出给所述用户；指标获取单元用于获取生产过程中设定的生产过程综合生产指标期望值、当前生产过程工况条件、设定的生产过程工艺指标的边界条件；工艺指标优化决策单元用于建立描述生产过程工艺指标、生产过程工况条件和综合生产指标之间函数关系的生产过程工艺指标决策多目标优化模型，将生产过程工艺指标的边界条件作为该模型的约束条件，将生产过程工艺指标作为该模型的输入，综合生产指标的产量作为该模型的输出。作为本专利技术进一步的方案：所述的关键参数生成单元具体用于根据所述生产初始参数确定启动所述流程模拟模型库中对应的模型的优先级，根据所述的优先级依次启动所述流程模拟模型库中对应的模型，生成生产过程关键参数。作为本专利技术进一步的方案：还包括优化设定单元，用于将生产过程工艺指标可行解作为生产过程控制系统的设定参数，调整生产过程各工序的工艺指标。作为本专利技术进一步的方案：所述的参数比对单元具体用于根据所述生产初始参数确定所述专家知识库中的参数调用优先级，根据所述的参数调用优先级将所述关键参数与专家知识库中的优化参数及最佳实践值进行比对，并生成比对结果。作为本专利技术再进一步的方案：所述的比对结果包括：节能增效诊断结果及优化措施。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术基于物联网的生产过程工艺优化系统有效的解决生产过程复杂能量和物料关系构成的多变量优化问题，可以判断生产流程、生产装置、装置之间及重点用能设备的用能合理性，找出提高能源效率的潜力点，并最终给出量化的优化方案，直接快速的指导企业节能增效技术改造和生产操作优化。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例中，一种基于物联网的生产过程工艺优化系统，包括：参数接收单元，接收用户输入的包含各生产装置本身的参数、装置间的参数、指标获取单元、工艺指标优化决策单元、生产流程参数及工艺操作参数的生产初始参数；数据调用单元，用于调用与所述生产初始参数对应的基础数据；关键参数生成单元，用于根据所述生产初始参数及基础数据启动流程模拟模型库中对应的模型，生成生产过程关键参数；参数比对单元，用于将所述关键参数与专家知识库中的优化参数进行比对，生成比对结果；比对结果输出单元，用于将所述的比对结果输出给所述用户；指标获取单元用于获取生产过程中设定的生产过程综合生产指标期望值、当前生产过程工况条件、设定的生产过程工艺指标的边界条件；工艺指标优化决策单元用于建立描述生产过程工艺指标、生产过程工况条件和综合生产指标之间函数关系的生产过程工艺指标决策多目标优化模型，将生产过程工艺指标的边界本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网的生产过程工艺优化系统，其特征在于，包括：参数接收单元，接收用户输入的包含各生产装置本身的参数、装置间的参数、指标获取单元、工艺指标优化决策单元、生产流程参数及工艺操作参数的生产初始参数；数据调用单元，用于调用与所述生产初始参数对应的基础数据；关键参数生成单元，用于根据所述生产初始参数及基础数据启动流程模拟模型库中对应的模型，生成生产过程关键参数；参数比对单元，用于将所述关键参数与专家知识库中的优化参数进行比对，生成比对结果；比对结果输出单元，用于将所述的比对结果输出给所述用户；指标获取单元用于获取生产过程中设定的生产过程综合生产指标期望值、当前生产过程工况条件、设定的生产过程工艺指标的边界条件；工艺指标优化决策单元用于建立描述生产过程工艺指标、生产过程工况条件和综合生产指标之间函数关系的生产过程工艺指标决策多目标优化模型，将生产过程工艺指标的边界条件作为该模型的约束条件，将生产过程工艺指标作为该模型的输入，综合生产指标的产量作为该模型的输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的生产过程工艺优化系统，其特征在于，包括：参数接收单元，接收用户输入的包含各生产装置本身的参数、装置间的参数、指标获取单元、工艺指标优化决策单元、生产流程参数及工艺操作参数的生产初始参数；数据调用单元，用于调用与所述生产初始参数对应的基础数据；关键参数生成单元，用于根据所述生产初始参数及基础数据启动流程模拟模型库中对应的模型，生成生产过程关键参数；参数比对单元，用于将所述关键参数与专家知识库中的优化参数进行比对，生成比对结果；比对结果输出单元，用于将所述的比对结果输出给所述用户；指标获取单元用于获取生产过程中设定的生产过程综合生产指标期望值、当前生产过程工况条件、设定的生产过程工艺指标的边界条件；工艺指标优化决策单元用于建立描述生产过程工艺指标、生产过程工况条件和综合生产指标之间函数关系的生产过程工艺指标决策多目标优化模型，将生产过程工艺指标的边界条件作为该模型的约束条件，将生产过程工艺指标作为该模型的输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋子豪，张剑，李泽隆，
申请(专利权)人：佛山市南方数据科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44