一种基于大数据分析的石灰窑预警系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于大数据分析的石灰窑预警系统，包括：预警系统由传感器单元、数据采集单元、中央处理单元、人机交互单元、大数据分析单元、数控输出单元以及执行机构单元；其中，所述大数据分析单元包括：特征提取单元、分析学习单元以及业务应用单元。本发明专利技术所述的方法及系统对结窑和塌料异常事件提前预警；石灰窑生产稳定运行；避免或减轻事故造成的经济损失，降低石灰窑整体的运行成本，提升效益。提升效益。提升效益。

【技术实现步骤摘要】
一种基于大数据分析的石灰窑预警系统及方法


[0001]本专利技术涉及预警系统及方法的
，具体而言，尤其涉及一种基于大数据分析的石灰窑预警系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，我国石灰产业结构不断优化，煅烧工艺落后以及环保、能耗不达标的产能不断退出，特别是近几年，多种行业对先进装备愈加重视，一批产能置换、环保搬迁、产业转移等项目，普遍配套单体产能高、工艺装备先进的双膛竖型石灰窑、回转窑、套筒窑等石灰窑炉，其中双膛竖型石灰窑因其节能环保优势明显致其市场占比60％以上。双膛竖型石灰窑在本体窑膛内进行着复杂的化学分解反应，因燃料热量、助燃和冷却风量及各节点压力等不同而导致煅烧过程迥异，过程隐蔽难以测度，存在着较大的模糊性、随机性和不确定性，如果操作不当，经常会出现结窑和塌料事故，这两种异常事件是石灰窑生产过程中最为经常发生的事故，严重的影响了石灰窑的正常生产。事故一旦出现，轻者耗费大量人力、财力和时间；重者会损坏石灰窑本体的耐材和结构，经济损失十分严重。
[0003]大型石灰窑设备价格昂贵，维修工程量大，停机停产后连同上下游关联的工艺设备产品经济损失巨大。目前对石灰窑在生产过程中经常出现的结窑和塌料这两种异常事件难以预知，一般都是在事故发生以后再进行相应的处理，生产的顺利进行难以保证，只能依靠人为的生产经验尽量避免，但这两种异常事件仍旧时有发生，根本无法避免，同时不同的工艺人员对双膛石灰窑的工艺过程的理解和操作手法不尽相同，更增大了这两种异常事件发生的可能性。伴随着科学技术的演进，设备维护手段也逐步的发展，从被动性维护逐渐发展到智能化预测性维护，降低非计划停机带来的生产损失和设备的维护成本。原有人工式的维修依赖于经验，而且无法应对日益复杂的工况要求，因此，急需开发一种基于大数据分析的石灰窑预警系统，借助大数据分析技术和机理分析结合的故障预测能够在设备出现故障之前感知异常信息，降低非计划停机造成的损失。
[0004]大数据分析智能化技术在工业生产中投入使用，将数据做为战略资源，借助大数据机理分析的支持，完成对设备关联数据集中管理，通过数据进行表现与加工，建立一个工业的数据世界，再运用算法模型，加工分析，挖掘工业的核心价值，沉淀最优生产经验，以生产目标为导向，调节生产过程参数，反向控制生产流程，最终达到预设的生产指标。
[0005]因此，我们针对市场占有率较高的双膛竖型石灰窑开发了异常事件预警系统，实现对结窑和塌料异常事件的提前预警，通讯至主控系统中进行控制策略的调整，提升双膛竖型石灰窑整体的智能化水平，为生产的连续进行提供了强有力的保障。

技术实现思路

[0006]根据上述
技术介绍
中提到的技术问题，而提供一种基于大数据分析的石灰窑预警系统及方法。
[0007]本专利技术采用的技术手段如下：
[0008]一种基于大数据分析的石灰窑预警系统，包括：
[0009]预警系统由传感器单元、数据采集单元、中央处理单元、人机交互单元、大数据分析单元、数控输出单元以及执行机构单元；其中，所述大数据分析单元包括：特征提取单元、分析学习单元以及业务应用单元；
[0010]所述传感器单元对生产过程中各种物理数据参量进行感知检测，并将感知到的信息按照一定规律变换成电信号进行输出，输出信号被所述数据采集单元利用；
[0011]所述数据采集单元按照一定的扫描周期对所述传感器单元输出的电信号进行采集，随后将采集到的数据输出至中央处理单元；
[0012]所述中央处理单元将从数据采集单元收集到的信号进行逻辑控制处理，随后将处理后的实时信息传送至所述人机交互单元供使用者查看，并接收所述人机交互单元发过来的控制指令进入中央处理单元的逻辑控制，完成与人机交互单元的双向数据沟通；所述中央处理单元发送大量数据至大数据分析单元进行大数据处理、特征提取、分析学习、业务应用，随后所述大数据分析单元将学习成果信息返送至所述中央处理单元；所述中央处理单元将收到的预测信息进行处理并调整生产工艺控制策略，通过数控输出单元将控制信号传送至执行机构单元。
[0013]本专利技术还包括一种基于大数据分析的石灰窑预警方法，包括以下步骤：
[0014]步骤一：通过传感器单元，对生产过程中各种物理数据参量进行感知检测，并将感知到的信息按照一定规律变换成电信号，经数据电缆或者通讯电缆传送至数据采集单元中；
[0015]步骤二：所述数据采集单元按照一定的扫描周期对传感器单元的输出信号进行采集，随后将采集到的数据传送至中央处理单元中；
[0016]步骤三：所述中央处理单元将从数据采集单元收集到的信号进行逻辑控制处理后，同时将数据传送到人机交互单元和大数据分析单元，所述人机交互单元执行步骤七，大数据分析单元进行双膛竖型石灰窑的大数据分析；
[0017]步骤四：大数据分析单元在大数据分析的过程中，特征提取单元采用无监督大数据分析方法进行各部分数据的特征提取；
[0018]步骤五：随后，步骤四中提取的特征进一步传送到分析学习单元中，采用有监督大数据分析方法进行双膛竖型石灰窑模型的训练与测试；
[0019]步骤六：将分析学习单元中出现的异常数据传送到业务应用单元；
[0020]步骤七：人机交互单元实时显示中央处理单元中的重要信息，并接收工艺操作人员的控制指令反向传送至中央处理单元中；
[0021]步骤八：当收到异常事件的预警信息时，中央处理单元自动切换双膛竖型石灰窑的生产工艺控制策略，或者接受来自于人机交互单元工艺操作人员的调整策略指令；
[0022]步骤九：中央处理单元输出控制指令及数据至数控输出单元中；
[0023]步骤十：通过数控输出单元将控制信号传送至由电磁阀、电动机等组成的执行机构单元中，完成双膛竖型石灰窑现场设备的真实动作。
[0024]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0025]本专利技术所述的方法及系统对结窑和塌料异常事件提前预警；石灰窑生产稳定运行；避免或减轻事故造成的经济损失，降低石灰窑整体的运行成本，提升效益。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术系统结构图。
[0028]图2为本专利技术大数据分析预警方法原理图。
[0029]图3为本专利技术数据特征值提取步骤。
[0030]图4为本专利技术XGBoost学习步骤。
具体实施方式
[0031]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，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的实施例，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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据分析的石灰窑预警系统，其特征在于，包括：预警系统由传感器单元(101)、数据采集单元(102)、中央处理单元(103)、人机交互单元(104)、大数据分析单元(105)、数控输出单元(106)以及执行机构单元(107)；其中，所述大数据分析单元(105)包括：特征提取单元(105
‑
1)、分析学习单元(105
‑
2)以及业务应用单元(105
‑
3)；所述传感器单元(101)对生产过程中各种物理数据参量进行感知检测，并将感知到的信息按照一定规律变换成电信号进行输出，输出信号被所述数据采集单元(102)利用；所述数据采集单元(102)按照一定的扫描周期对所述传感器单元(101)输出的电信号进行采集，随后将采集到的数据输出至中央处理单元(103)；所述中央处理单元(103)将从数据采集单元(102)收集到的信号进行逻辑控制处理，随后将处理后的实时信息传送至所述人机交互单元(104)供使用者查看，并接收所述人机交互单元(104)发过来的控制指令进入中央处理单元(103)的逻辑控制，完成与人机交互单元(104)的双向数据沟通；所述中央处理单元(103)发送大量数据至大数据分析单元(105)进行大数据处理、特征提取、分析学习、业务应用，随后所述大数据分析单元(105)将学习成果信息返送至所述中央处理单元(103)；所述中央处理单元(103)将收到的预测信息进行处理并调整生产工艺控制策略，通过数控输出单元(106)将控制信号传送至执行机构单元(107)。2.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的石灰窑预警系统，其特征在于，所述人机交互单元(104)将从中央处理单元(103)接收到的信息进行实时显示，并将使用者的控制指令发送至中央处理单元(103)。3.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的石灰窑预警系统，其特征在于，所述数控输出单元(106)实时接收中央处理单元(103)发出的控制指令，并将信息转换成各种物理信号传送至执行机构单元(107)。4.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的石灰窑预警系统，其特征在于，所述执行机构单元(107)接收数控输出单元(106)发来的物理信号，完成双膛竖型石灰窑生产过程中的设备动作。5.一种基于大数据分析的石灰窑预警方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：通过传感器单元(101)，对生产过程中各种物理数据参量进行感知检测，并将感知到的信息按照一定规律变换成电信号，经数据电缆或者通讯电缆传送至数据采集单元(102)中；步骤二：所述数据采集单元(102)按照一定的扫描周期对传感器单元(101)的输出信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷端玉，刘福平，郭亮，康振波，蔺雪丹，庞宏伟，
申请(专利权)人：大连华锐重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：