一种教学用化工反应釜的继电保护装置控制系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种教学用化工反应釜的继电保护装置控制系统及方法，涉及继电保护装置智能控制技术领域，通过收集反应步骤数据集合，收集每个反应步骤对应的历史反应特征数据以及历史反应参数集合数据，获得预测各个反应参数范围的反应参数预测模型集合，反应釜控制系统收集实际教学反应类型，反应釜控制系统实时收集实际投放数据以及实际反应参数数据，并基于实际投放数据

【技术实现步骤摘要】
一种教学用化工反应釜的继电保护装置控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及继电保护装置智能控制
，具体是一种教学用化工反应釜的继电保护装置控制系统及方法
。

技术介绍

[0002]教学用化工反应釜是一种专为化学教育和实验室培训设计的设备，旨在模拟真实化工反应过程，为学生和研究人员提供一个安全
、
实验性的环境，以探索和理解化学反应的原理和实际运行
。
[0003]而在教学反应釜中的化学反应教学中，由于学生对化学材料和化学反应并不能熟练掌握，在实际操作过程中，可能会出现投放化学原料的顺序颠倒或投放剂量错误等问题，从而导致安全事故；因此，目前教学用化工反应釜一般配备了多层安全保护措施，例如继电保护装置，用于监测反应釜内各项物理参数的值在适合的范围内，以确保学生的安全；
[0004]而目前，继电保护装置对反应釜内的各项参数设置一个固定的范围，未能考虑到不同的教学反应所产生的物理参数的合理范围是不相同的问题，从而会产生一些误判，影响了教学质量和学生的学习热情；
[0005]为此，本专利技术提出一种教学用化工反应釜的继电保护装置控制系统及方法
。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一
。
为此，本专利技术提出一种教学用化工反应釜的继电保护装置控制系统及方法，实现了基于不同的教学反应，生成对应的更为精准的继电保护策略
。
[0007]为实现上述目的，一种教学用化工反应釜的继电保护装置控制方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一：收集教学反应集合，并收集每种教学反应类型的反应步骤数据集合；
[0009]步骤二：收集每个反应步骤对应的历史反应特征数据以及历史反应参数集合数据；
[0010]步骤三：以历史反应特征数据为输入，以历史反应参数数据为输出，获得预测各个反应参数范围的反应参数预测模型集合；
[0011]步骤四：在反应釜控制系统中载入反应参数预测模型集合；反应釜控制系统收集实际教学反应类型；
[0012]步骤五：反应釜控制系统实时收集实际投放数据以及实际反应参数数据，并基于实际投放数据
、
实际教学反应类型和反应步骤数据集合，进行反应步骤判断，若反应步骤判断的结果为正确，执行步骤六；若反应步骤判断的结果为错误，基于实际反应参数数据，生成第一控制决策；
[0013]步骤六：基于实际投放数据和反应参数预测模型集合，获得反应参数预期数据集合，基于反应参数预期数据集合和实际反应参数数据，生成第二控制策略；
[0014]所述收集每种教学反应类型的反应步骤数据集合的方式为：
[0015]收集每种教学反应类型对应的所有预期反应步骤，以及每个预期反应步骤对应的反应步骤数据；
[0016]每种教学反应类型在每次预期向教学用化工反应釜中添加化学材料时，作为一个预期反应步骤；
[0017]对于每个预期反应步骤，对应的所述反应步骤数据包括添加的化学材料的预期表面特征以及预期添加剂量；
[0018]每种教学反应类型的所有反应步骤数据组成反应步骤数据集合；
[0019]所述收集每个反应步骤对应的历史反应特征数据以及历史反应参数集合数据的方式为：
[0020]使用教学用化工反应釜在不同的外部环境中，按不同剂量组合的化学材料，对每种教学反应类型按预期反应步骤的顺序进行
N
次测试反应，每次测试反应使用的化学材料的剂量可以不同；收集每次测试反应中每个预期反应步骤的环境特征集合
、
材料剂量集合以及反应参数集合；其中，
N
为选择的进行测试反应的次数；
[0021]对于每种教学反应类型的每个预期反应步骤，将每次测试反应中收集的环境特征集合
、
材料剂量集合作为该预期反应步骤的反应特征向量；所有反应特征向量作为历史反应特征数据；
[0022]所有预期反应步骤的反应参数集合作为历史反应参数集合数据；
[0023]所述获得预测各个反应参数范围的反应参数预测模型集合的方式为：
[0024]对于每种教学反应类型中，每个预期反应步骤的每个反应参数：
[0025]该教学反应类型的预期反应步骤所对应的历史反应特征数据中，将每组反应特征向量作为一个反应参数预测模型的输入，所述反应参数预测模型以反应参数的预测值为输出，反应参数预测模型以反应参数集合中对应的反应参数为预测目标，以最小化反应参数的预测值和反应参数集合中对应的反应参数之间的预测误差之和作为训练目标；对反应参数预测模型进行训练，直至预测误差之和达到收敛时停止训练；
[0026]所述实时收集实际投放数据以及实际反应参数数据的方式为：
[0027]在教学用化工反应釜中安装图像捕获设备和重力传感器，重力传感器实时监测教学用化工反应釜中的重力变化，在重力的变化大于预设的投放重量阈值时，判断为投放化学材料；在判断为投放化学材料时，图像捕获设备收集投放的化学材料的实际表面特征，重力传感器收集重力变化量作为实际投放量；将每次判断为投放化学材料开始的时刻标记为实际反应步骤开始的时刻；
[0028]在教学用化工反应釜外安装各项环境特征对应的传感器，并实时收集各项环境特征；
[0029]教学用化工反应釜中各项物理参数对应的传感器实时收集对应的物理参数；
[0030]所述实际投放数据包括每次实际反应步骤的化学材料的实际表面特征以及实际投放量
、
实际反应步骤前各个实际反应步骤的实际投放量
、
以及实时的各项环境特征值；
[0031]所述实际反应参数数据包括在最近一次实际反应步骤开始的时刻至当前时刻的时间段内，各项物理参数的最大值和最小值；
[0032]所述进行反应步骤判断的方式为：
[0033]按时间顺序对每次实际反应步骤进行编号，并使用
i
表示实际反应步骤的编号；
[0034]对于第
i
个实际反应步骤，获得对应的实际投放数据；
[0035]读取实际教学反应类型对应的反应步骤数据集合，并从反应步骤数据集合中读取第
i
个预期反应步骤的反应步骤数据；
[0036]若实际投放数据中的实际表面特征与第
i
个预期反应步骤的反应步骤数据中的预期表面特征一致，且实际投放数据中的实际投放量与第
i
个预期反应步骤的反应步骤数据中的预期添加剂量一致，则反应步骤判断的结果为正确；否则，反应步骤判断的结果为正确为错误；
[0037]所述基于实际反应参数数据，生成第一控制决策的方式为：
[0038]为教学用化工反应釜预设各项物理参数的合理范围；
[0039]所述第一控制决策为：
[0040]对于实际反应参数数据中各项物理参数的最大值和最小值，若其中最大值或最小值超出该物理参数的合理范围，则触发教学用化工反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种教学用化工反应釜的继电保护装置控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：收集教学反应集合，并收集每种教学反应类型的反应步骤数据集合；步骤二：收集每个反应步骤对应的历史反应特征数据以及历史反应参数集合数据；步骤三：以历史反应特征数据为输入，以历史反应参数数据为输出，获得预测各个反应参数范围的反应参数预测模型集合；步骤四：在反应釜控制系统中载入反应参数预测模型集合；反应釜控制系统收集实际教学反应类型；步骤五：反应釜控制系统实时收集实际投放数据以及实际反应参数数据，并基于实际投放数据
、
实际教学反应类型和反应步骤数据集合，进行反应步骤判断，若反应步骤判断的结果为正确，执行步骤六；若反应步骤判断的结果为错误，基于实际反应参数数据，生成第一控制决策；步骤六：基于实际投放数据和反应参数预测模型集合，获得反应参数预期数据集合，基于反应参数预期数据集合和实际反应参数数据，生成第二控制策略
。2.
根据权利要求1所述的一种教学用化工反应釜的继电保护装置控制方法，其特征在于，所述收集每种教学反应类型的反应步骤数据集合的方式为：收集每种教学反应类型对应的所有预期反应步骤，以及每个预期反应步骤对应的反应步骤数据；每种教学反应类型在每次预期向教学用化工反应釜中添加化学材料时，作为一个预期反应步骤；对于每个预期反应步骤，对应的所述反应步骤数据包括添加的化学材料的预期表面特征以及预期添加剂量；每种教学反应类型的所有反应步骤数据组成反应步骤数据集合
。3.
根据权利要求2所述的一种教学用化工反应釜的继电保护装置控制方法，其特征在于，所述收集每个反应步骤对应的历史反应特征数据以及历史反应参数集合数据的方式为：使用教学用化工反应釜在不同的外部环境中，按不同剂量组合的化学材料，对每种教学反应类型按预期反应步骤的顺序进行
N
次测试反应，每次测试反应使用的化学材料的剂量可以不同；收集每次测试反应中每个预期反应步骤的环境特征集合
、
材料剂量集合以及反应参数集合；其中，
N
为选择的进行测试反应的次数；对于每种教学反应类型的每个预期反应步骤，将每次测试反应中收集的环境特征集合
、
材料剂量集合作为该预期反应步骤的反应特征向量；所有反应特征向量作为历史反应特征数据；所有预期反应步骤的反应参数集合作为历史反应参数集合数据
。4.
根据权利要求3所述的一种教学用化工反应釜的继电保护装置控制方法，其特征在于，所述获得预测各个反应参数范围的反应参数预测模型集合的方式为：对于每种教学反应类型中，每个预期反应步骤的每个反应参数：该教学反应类型的预期反应步骤所对应的历史反应特征数据中，将每组反应特征向量作为一个反应参数预测模型的输入，所述反应参数预测模型以反应参数的预测值为输出，反应参数预测模型以反应参数集合中对应的反应参数为预测目标，以最小化反应参数的预
测值和反应参数集合中对应的反应参数之间的预测误差之和作为训练目标；对反应参数预测模型进行训练，直至预测误差之和达到收敛时停止训练
。5.
根据权利要求4所述的一种教学用化工反应釜的继电保护装置控制方法，其特征在于，所述实时收集实际投放数据以及实际反应参数数据的方式为：在教学用化工反应釜中安装图像捕获设备和重力传感器，重力传感器实时监测教学用化工反应釜中的重力变化，在重力的变化大于预设的投放重量阈值时，判断为投放化学材料；在判断为投放化学材料时，图像捕获设备收集投放的化学材料的实际表面特征，重力传感器收集重力变化量作为实际投放量；将每次判断为投放化学材料开始的时刻标记为实际反应步骤开始的时刻；在教学用化工反应釜外安装各项环境特征对应的传感器，并实时收集各项环境特征；教学用化工反应釜中各项物理参数对应的传感器实时收集对应的物理参数；所述实际投放数据包括每次实际反应步骤的化学材料的实际表面特征以及实际投放量
、
实际反应步骤前各个实际反应步骤的实际投放量
、
以及实时的各项环境特征值；所述实际反应参数数据包括在最近一次实际反应步骤开始的时刻至当前时刻的时间段内，各项物理参数的最大值和最小值
。6.<...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗正华，郭军，朱佑铮，
申请(专利权)人：江苏拉森智能电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：