CN103728268B - 近红外煤质在线测量装置 - Google Patents

Abstract

一种近红外煤质在线测量装置，解决了现有在线检测方法存在的易受系统误差的干扰、影响测量精度和危害人体等问题，其技术要点是：控制柜采用内置有温度传感器和制冷单元组成自动控温单元的密封柜；利用主控计算机进行分析修正，通过基于支持向量机回归网络的煤质计算单元对照射在取样瓶内煤粉上的近红外光谱进行复杂的非线性映射，完成煤质的在线分析；通过近红外探测单元提供参考板光谱数据的要求，有效避免近红外光源漂移效应。其结构设计合理，对复杂的混合煤种样品数据的采集方便、传输快捷，在线分析迅速，测量准确、可靠，与其同类产品相比，显著减小近红外光谱的漂移效应，避免环境因素对被测煤质的干扰，提高实时监测煤质成分的精度。

Description

近红外煤质在线测量装置

技术领域

本发明涉及一种煤炭质量测量装置，特别是一种采用煤粉采样器、近红外探测器、基于支持向量机回归网络的煤质计算模块和自动控温部件相结合的近红外煤质在线测量装置，尤其适用于电站入炉煤质的在线检测，也适用于实时监测其它相关场所中的煤质成分。

背景技术

“十二五”期间，全国规划煤电开工规模3亿千瓦，2015年我国煤电装机预计达到9.6亿千瓦，2020年全国发电装机容量将达到19.35亿千瓦左右，其中煤电11.7亿千瓦。然而，我国火电厂普遍存在燃用煤质与锅炉设计煤种不相符的现象，造成锅炉出力不足、热效率下降、制粉能力下降和锅炉受热面结焦等不良后果，这不仅增加了发电煤耗，也严重影响锅炉安全运行。为解决这个问题，非常需要对入炉煤的煤质进行快速分析检测。传统的煤质检测均采用人工采样制样，利用实验仪器对其进行分析，这样分析速度慢，一批煤样的分析周期为6～8小时，大多数电厂当天的煤样第二天才能出检测报告，这远远不能满足锅炉燃烧调整的需要。由于检测手段的限制，使得实际需要与检测数据报出时间滞后的矛盾越来越突出，因此很有必要实现煤质的实时在线检测，让电厂运行人员及时地掌握燃煤成分，进行燃烧调整，真正地实现电站的锅炉安全、经济运行。

目前，国内、外煤质在线检测的原理主要有间接测量法和直接测量法。如专利公开号为CN1369712A的“电站锅炉入炉煤质实时监测方法及装置”，记载一种通过测量汽轮机的运行参数，从而间接获取煤质参数的间接测量方法。但是这种方法极易受到系统误差的干扰，而且利用这种方法所计算的煤质参数指导锅炉优化燃烧时，将会导致误差积累，进而恶化测量精度。因此，应用比较多的是直接测量法。该方法包括热重法，如专利公告号为CN2901316Y的“用于煤质工业的快速分析仪”，公开了一种通过对煤燃烧、称重后，获得煤质参数的设备。但是该方法需要对煤粉进行燃烧，是一种“破坏性”测量方法，且测量时间滞后于当前燃煤，并非真正意义上的在线分析；直接测量法也包括中子诱发γ射线法，如专利公布号为CN102095741A的“一种检测输送带上煤质成分的方法和装置”，是一种通过检测中子射线在煤堆中衰减的大小来确定煤质成分的设备。但是这种方法带有辐射性，给现场工作人员带来安全隐患，致使其推广应用遇到困难；直接测量法还包括激光诱导等离子光谱法，如专利公布号为CN102004088A的“一种基于神经网络的煤质特性在线测量方法”，涉及是一种通过高功率激光烧蚀煤样产生等离子体，进而用光谱仪接受等离子强度来确定煤质成分。但是这种方法母体效益比较大，导致测量精度不高，而且激光也会对人产生一些不良的影响，也就限制了该方法的广泛应用；此外，还有近红外法。如在《煤》（2010年8期，30-32页）上发表的名称为“热电厂煤质在线分析的应用研究”中，仅从原理上阐述了近红外在线测量煤质特性的可能性的设想，并没具体的技术方案实施；如专利公告号为CN201207037Y的“近红外煤质在线监测分析仪”和在《吉林电力》（2003年1期，27-29页）上发表的名称为“煤质在线分析技术应用现状及研究”中，记载一种通过煤对近红外光的吸收来计算的煤质成分。该设备所用的滤光片只能提供离散近红外光，在分析电站复杂的混合煤种时显得明显达不到测量效果。同时，该装置没有相应的在线采样装置，这给该装置的应用带来了很大难度；在《工矿自动化》（2006年1期，37-39页）上发表的名称为“煤质在线检测方法和基于虚拟仪器的系统设计”，所涉及的是一种采用声光可调谐滤光器的近红外煤质测量设备。该设备的测量对象为输煤胶带上的原煤，因此该测量设备容易受环境因素（温度、湿度和光线）、原煤厚度和密集度等条件影响，从而导致测量精度的下降；在《热力发电》（2011年6期，89-92页）上发表的名称为“近红外煤质多组分实时分析仪研发和应用”中，因没有考虑到近红外光谱的漂移效应对测量精度的影响，也没有自动控温功能和应用先进的煤质计算模型，故一旦设备遇到特殊工况，其预测精度将大打折扣。

发明内容

本发明的目的是提供一种近红外煤质在线测量装置，解决了现有在线检测方法存在的易受系统误差的干扰、影响测量精度和危害人体等问题，其结构设计合理，对复杂的混合煤种样品数据的采集方便、传输快捷，在线分析迅速，测量准确、可靠，与其同类产品相比，显著减小近红外光谱的漂移效应，避免环境因素对被测煤质的干扰，从而大大提高实时监测煤质成分的精度。

本发明所采用的技术方案是：该近红外煤质在线测量装置包括控制柜，组装在控制柜中的与煤粉管道相连接的煤粉采样单元、近红外探测单元、数据采集单元、数据分析处理单元和近红外发生单元，以及与各单元通过传输线构成的控制回路相连接的主控计算机，其技术要点是：所述控制柜采用内置有温度传感器和制冷单元组成自动控温单元的密封柜；煤粉采样单元的带有煤粉分离器和电动采样阀的取样瓶一端通过排粉管及设置有控制阀的煤粉采样管连接煤粉管道，取样瓶另一端通过进气管与设置有控制阀的压缩空气管道连接；近红外探测单元的组装有混合光纤探头的纵向滑动轨道沿横向滑动轨道往复移动，并在混合光纤探头的前端所对应的取样瓶的控制近红外光线通断的电动采样阀位置，及与电动采样阀处在同一平面的将近红外光全漫反射的近红外参考板位置之间交替移动，混合光纤探头的后端通过近红外发射光纤束连接近红外发生单元，通过近红外接收光纤束连接近红外探测单元输出端的近红外光敏管；该近红外光敏管通过数据采集单元与作为数据分析处理单元的基于支持向量机回归网络的煤质计算单元的输入模块相连接，输入模块顺次连接工作模块和输出模块，输入模块将被测煤样的近红外光谱数据以及近红外参考板全漫反射的近红外光谱数据，并行输入到工作模块，输出模块通过判据模块连接修正模块，修正模块再与工作模块连接形成循环回路，循环回路中的工作模块与输出模块分别连接主控计算机；数据采集单元将近红外光敏管输出的模拟量电信号转换为数字量信号，并传输给基于支持向量机回归网络的煤质计算单元利用主控计算机进行分析修正，获得精确的检测结果，再经主控计算机将分析后检测结果的煤质成分数据进行存储、显示和报警。

所述煤粉采样单元的取样瓶的煤粉分离器通过设置有控制阀的排气管与煤粉管道连接。

所述近红外探测单元的组装有混合光纤探头的纵向滑动轨道，由第一步进电机驱动沿横向滑动轨道往复移动，混合光纤探头由第二步进电机驱动沿纵向滑动轨道往复移动。

作为数据分析处理单元的所述基于支持向量机回归网络的煤质计算单元，包括输入模块、工作模块、输出模块、判据模块和修正模块；与数据采集单元连接的输入模块顺次连接工作模块和输出模块，共同完成对煤粉近红外光谱的非线性映射，获得煤质参数；与工作模块连接的输出模块通过具有自动识别当前煤质参数精度和是否启动修正模块功能的判据模块连接具有调节基于煤质计算单元相关参数功能的修正模块，修正模块再与工作模块连接形成回路，输出模块连接主控计算机。

本发明具有的优点及积极效果是：由于本发明将煤粉采样单元、近红外发生单元、近红外探测单元、数据采集单元、基于支持向量机回归网络的煤质计算单元等部件安装在具有自动控温功能的密封柜中，在最大程度上消除煤粉受温度、湿度、光线等的不良影响，以及避免了粉尘、火源和电磁干扰等环境因素的干扰，进一步保证煤质检测的可靠性。本发明采用由调压阀、负压器、煤粉分离器、取样瓶、电动阀和手动阀等构成的煤粉采样单元与煤粉管道连接，该装置通过主控计算机控制调压阀、负压器、电动阀和手动阀等部件的有机协作，方便、快速地从煤粉管道中取出煤粉，并送至煤粉取样瓶中，为煤质检测在线分析提供良好的测量条件；本发明采用独特结构的近红外探测单元可以通过主控计算机的相关指令，使混合光纤探头方便、快捷地在煤粉取样瓶和近红外参考板两个位置自由移动，充分满足粉状物漫反射近红外测量时需要提供参考板光谱数据的要求，有效避免近红外光源漂移效应，并保障煤质检测准确性；最后，本发明采用由输入模块、工作模块、输出模块、判据模块及修正模块构成的基于支持向量机回归网络的煤质计算单元，不仅能够在复杂的现场工况条件下分析复杂的混合煤种，而且大大提高了煤质检测的精度。解决了现有在线检测方法存在的易受系统误差的干扰、影响测量精度和危害人体等问题，其结构设计合理，对复杂的混合煤种样品数据的采集方便、传输快捷，在线分析迅速，测量准确、可靠，与其同类产品相比，显著减小近红外光谱的漂移效应，避免环境因素对被测煤质的干扰，从而大大提高实时监测煤质成分的精度。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是图1中的煤粉采样单元的一种结构示意图；

图3是图2中的取样瓶的一种结构示意图；

图4是图1中的近红外探测单元的一种结构示意图；

图5是图1中的基于支持向量机回归网络的煤质计算单元的一种结构示意图。

图中序号说明：1煤粉管道、2煤粉采样单元、3近红外探测单元、4数据采集单元、5基于支持向量机回归网络的煤质计算单元、6主控计算机、7温度传感器、8制冷单元、9近红外发生单元、10压缩空气管道、11第一调压阀、12第二调压阀、13负压器、14第二电动阀、15第一电动阀、16第一手动阀、17排气管、18煤粉采样管、19第二手动阀、20第三电动阀、21第五电动阀、22排粉管、23煤粉分离器、24电动采样阀、25取样瓶、26进气管、27第四电动阀、28煤粉、29混合光纤探头、30纵向滑动轨道、31横向滑动轨道、32近红外参考板、33第一步进电机、34近红外光敏管、35接收光纤束、36发射光纤束、37第二步进电机。

具体实施方式

根据图1～5详细说明本发明的具体结构和工作过程。该近红外煤质在线测量装置包括控制柜，组装在控制柜中的与煤粉管道1相连接的煤粉采样单元2、近红外探测单元3、数据采集单元4、数据分析处理单元和近红外发生单元9，以及与各单元通过传输线构成的控制回路相连接的处于远端的主控计算机6等部件。其中控制柜采用内置有温度传感器7和制冷单元8组成的自动控温单元的密封柜（图1中虚线方框所示）。密封柜在煤质计算过程中的作用，主要是通过处于远端的主控计算机6对密封柜中的温度传感器7进行监视，并借助制冷单元8实时调节柜内温度，以保障煤粉采样单元2所取得的煤粉28温度基本一致。同时，还能对封装在密封柜中的煤粉采样单元2、近红外发生单元9、近红外探测单元3、数据采集单元4、基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5、制冷单元8、温度传感器7和传输线等起到防尘、防火、防电磁干扰的保护作用。

与煤粉管道1连接的煤粉采样单元2，功能是采集现场煤粉管道1中的煤粉28，以供近红外探测单元3进行近红外光谱扫描，其包括压缩空气管道10、第一调压阀11、第二调压阀12、负压器13、第二电动阀14、第一电动阀15、第一手动阀16、排气管17、煤粉采样管18、第二手动阀19、第三电动阀20、第五电动阀21、煤粉分离器23、取样瓶25、进气管26、第四电动阀27以及连接管道等件。其中煤粉采样单元2的带有煤粉分离器23和电动采样阀24的取样瓶25用于存放煤粉28。取样瓶25一端通过排粉管22及设置有控制阀第五电动阀21、第三电动阀20、第二手动阀19的煤粉采样管18连接煤粉管道1，取样瓶25另一端通过进气管26与设置有控制阀的压缩空气管道10连接。电动采样阀24由通用电动阀构成，它可以控制近红外光是否照在射取样瓶25内的煤粉28上。压缩空气管道10分为两路，一路通过第一调压阀11和第四电动阀27与取样瓶24的瓶体连接，另一路通过第二调节阀12、负压器13和第二电动阀14与煤粉分离器23连接。煤粉分离器23还通过设置有控制阀第二电动阀14、负压器13第一电动阀15和第一手动阀16的排气管17与煤粉管道1连接。上述各控制阀与主控计算机6连接，并由主控计算机6调控。

组装在密封柜中的近红外探测单元3用于扫描煤粉近红外光谱，其包括混合光纤探头29、纵向滑动轨道30、横向滑动轨道31、第一步进电机33、近红外参考板32、近红外光敏管34、接收光纤束35、发射光纤束36、近红外发生单元9、第二步进电机37等件。其中混合光纤探头29是近红外光发射光纤束36和接收光纤束35的混合端口。近红外参考板32可由WS-1-SL标准Spectralon反射参考白板构成。近红外光敏管34由PbS光敏二极管构成，如P4638。

混合光纤探头29正对取样瓶25的电动采样阀24，电动采样阀24能够控制混合光纤探头29照射在取样瓶25内煤粉28上的近红外光线的通断。煤粉28吸收后的漫反射光，再通过混合光纤探头29的收集和近红外接收光纤束35的传输，由近红外光敏管34接收。近红外参考板32固定在与横向滑动轨道31相平行的位置，并与电动采样阀24横向平行处在同一平面的位置，也正对移动后的纵向滑动轨道30上的混合光纤探头29，它能够将混合光纤探头29照射在近红外参考板32表面的近红外光线，以全漫反射的方式，通过混合光纤探头29的收集和近红外接收光纤束35传输到近红外光敏管34。

近红外探测单元3的组装有混合光纤探头29的纵向滑动轨道30由第一步进电机33驱动沿横向滑动轨道31往复移动，混合光纤探头29由第二步进电机37驱动沿纵向滑动轨道30往复移动。并在第一步进电机33驱动下，使混合光纤探头29的前端，在所对应的取样瓶25的控制近红外光线通断的电动采样阀24的位置，以及与电动采样阀24处在同一平面的将近红外光全漫反射的近红外参考板32的位置之间交替移动。混合光纤探头29的后端设置由近红外接收光纤束35和发射光纤束36组成的Y形光纤束。Y形光纤束分开的两端分别通过近红外发射光纤束36连接近红外发生单元9，通过近红外接收光纤束35连接近红外探测单元3的近红外光敏管34。

数据采集单元4能够将近红外光敏管34输出的模拟量电信号转换为数字量信号，并传输给基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5的输入模块，该数据采集单元4由通用数据采集卡构成，如PCI-1710HGL。

近红外探测单元3输出端的近红外光敏管34通过数据采集单元4与作为数据分析处理单元的基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5的输入模块相连接，输入模块顺次连接工作模块和输出模块。输入模块将被测煤样的近红外光谱数据以及近红外参考板32全漫反射的近红外光谱数据，并行输入到工作模块，输出模块通过判据模块连接修正模块，修正模块再与工作模块连接形成循环回路，循环回路中的工作模块与输出模块分别连接主控计算机。数据采集单元4将近红外光敏管34输出的模拟量电信号转换为数字量信号，并传输给基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5利用主控计算机6进行分析修正，获得精确的检测结果，再经主控计算机6将分析后检测结果的煤质成分数据进行存储、显示和报警。

近红外发生单元9由近红外光源、分光器构成，能够产生波长为1000-2500nm的近红外光。

根据实际使用要求进行计算机程序编辑控制的作为数据分析处理单元的基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5，可由微处理器或通用工业控制计算机构成，用于计算当前入炉煤粉煤质参数。它包括输入模块、工作模块、输出模块、判据模块和修正模块。其中，与数据采集单元4连接的输入模块、顺次连接工作模块和输出模块顺次连接，共同完成对煤粉28的近红外光谱的非线性映射，获得煤质参数。与工作模块连接的输出模块，通过具有自动识别当前煤质参数精度和是否启动修正模块功能的判据模块，连接具有调节基于煤质计算单元相关参数功能的修正模块，修正模块再与工作模块连接形成回路，输出模块连接主控计算机6。

主控计算机6采用通常的控制电路，完成煤质计算过程中的监视系统、调节系统和显示报警的功能，由监控室中的工业控制计算机完成。

现场操作时，在近红外煤质在线测量装置工作前，应确保第一手动阀16、第二手动阀19已经开启。其工作过程按照先后顺序分为“取样”、“加压”、“撤压”、“扫描”、“吹扫”、“计算”和“完成”等动作。其中“取样”动作是把煤粉管道1中的煤粉28填充至取样瓶25中；“加压”动作是利用进气管26中的压缩空气把取样瓶25中的煤粉28挤压到一定疏松度，并保证煤粉28表面平整；“撤压”动作是抽离取样瓶25中空气压力；“扫描”动作是对煤粉28的近红外光谱扫描；“吹扫”动作是把取样瓶25中的煤粉28吹扫干净；“计算”动作是分析光谱数据，并计算当前被测煤粉28的煤质成分；“完成”动作是煤质成分计算完成，并进行数据存储、显示和报警等后续步骤。具体操作步骤如下：

第一步，执行“取样”动作时，第二电动阀14、第一电动阀15和第三电动阀20开启，第五电动阀21、第四电动阀27和电动采样阀24关闭。此时，煤粉管道1中的煤粉28会在负压器13产生的负压条件下，依次经过煤粉采样管18、第二手动阀19、第三电动阀20吸入到煤粉分离器23中；经过煤粉分离器23分离作用后的煤粉28落入取样瓶25，经过分离后的气体，依次经过负压器13、第一电动阀15、第一手动阀16、排气管17，进入煤粉管道1。

第二步，当取样瓶25充满煤粉28后，执行“加压”动作时，第四电动阀27开启，第二电动阀14、第一电动阀15、第三电动阀20、第五电动阀21和电动采样阀24关闭；此时，由压缩空气管道10引入的高压气体会依次通过第一调压阀11、第四电动阀27、进气管26，进入取样瓶25推挤其中的煤粉28。

第三步，当与电动采样阀24接触的煤粉28表面平整后，执行“撤压”动作时，第三电动阀20和第五电动阀21开启，第二电动阀14、第一电动阀15、第四电动阀27和电动采样阀24关闭。此时，压缩气体会依次通过排粉管22、第五电动阀21、第三电动阀20、第二手动阀19、煤粉采样管18，进入煤粉管道1。

第四步，当取样瓶25中的压缩气体完全排出后，执行“扫描”动作时，第二电动阀14、第一电动阀15、第三电动阀20，第五电动阀21和第四电动阀27关闭，电动采样阀24开启。

当电动采样阀24完全开启后，纵向滑动轨道30带动混合光纤探头29，纵向移动到电动采样阀24前。接着，近红外发生单元9在主控计算机6的控制下，按照分辨率为X（X为波长，单位为nm）依次发射波长为1000-2500nm的近红外光线，顺次通过近红外发射光纤束36、经混合光纤探头29照射在取样瓶25中的煤粉28上。煤粉28吸收后的漫反射光再通过混合光纤探头29的收集和近红外接收光纤束35的传输，由近红外光敏管34接收。然后，数据采集单元4在主控计算机6的控制下，将近红外光敏管34输出的模拟量电信号转换为数字量信号，并传输给基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5的输入模块。此时，基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5的输入模块得到煤粉28的近红外光谱数据。

当煤粉28的近红外光谱扫描完毕后，近红外探测单元3在主控计算机的控制下，协调第一步进电机33和第二步进电机37的相关动作，使纵向滑动轨道30上的混合光纤探头29先从电动采样阀24前退出，再使横向滑动轨道31带动混合光纤探头29沿水平方向移动到近红外参考板32处，对近红外参考板32进行光谱扫描。此时，近红外发生单元9在主控计算机6的控制下，按照分辨率为X（X为波长，单位为nm）依次发射波长为1000-2500nm的近红外光线，顺次通过近红外发射光纤束36、经混合光纤探头29照射在近红外参考板32上。近红外参考板32将近红外光以全漫反射的形式，通过混合光纤探头29的收集和近红外接收光纤束35的传输，由近红外光敏管34接收。然后，数据采集单元4在主控计算机6的控制下，将近红外光敏管34输出的模拟量电信号转换为数字量信号，并传输给基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5的输入模块。此时，基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5的输入模块得到近红外参考板32的近红外光谱数据，联合煤粉28的近红外光谱数据，经过换算就可以得到当前被测煤样的吸光度数据，即当前被测煤样的近红外光谱数据。

第五步，执行“计算”动作时，基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5通过其输入模块将当前被测煤样的近红外光谱数据并行输入到其工作模块，并经过非线性映射，完成由光谱数据到煤质数据的转换，然后通过其输出模块将计算结果传输给主控计算机6；与此同时，其判据模块会根据其当前预测值和实际值的偏差，通过其修正模块对工作节点参数适当调整，保证系统适应新的工况。其中，基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5的工作模块与主控计算机相互连接，负责基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5的启停。

第六步，当煤质数据计算完毕，执行“吹扫”动作时，第三电动阀20，第五电动阀21和第四电动阀27开启，第二电动阀14、第一电动阀15和电动采样阀24关闭。此时，由压缩空气管道10引入的高压气体会依次通过第一调压阀11、第四电动阀27、进气管26，进入取样瓶25，并将其中的煤粉28经过排粉管22、第五电动阀21、第三电动阀20、第二手动阀19和煤粉采样管18吹入煤粉管道1中。

第七步，当取样瓶25中的煤粉28吹扫完毕后，执行“完成”动作时，所有电动阀关闭。主控计算机6将分析后的煤质成分数据进行存储、显示和报警，于此同时，对温度传感器7进行实时监视，借助制冷单元8及时调节柜内温度，保障煤粉采样单元2所取煤粉28的温度基本一致。

本发明的工作原理是：由于所测量煤粉28中的不同分子对不同波长的近红外光线吸收量大小存在某种非线性映射关系，而主计算机6控制的基于支持向量机网络的煤质计算单元5正是依托于具有最佳逼近性能和全局最优特性的支持向量机网络非线性映射，实时获得煤质成分，然后由主控计算机6进行报警和显示。由于主计算机6控制的基于支持向量机网络的煤质计算单元5具有在线修正功能，特殊工况下，其判据模块分析出煤质成分测量精度降低到一定值时，将启动修正模块，对计算机控制的基于支持向量机网络的煤质计算单元5的相关参数进行修正，使其适用于电厂锅炉任何工况的煤质成分测量，保证了在线测量的精度。

本发明具体工作过程中的离线训练步骤如下：

一、采集煤粉28的近红外光谱和相应的煤质成分数据分别作为基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5的输入参数和期望输出结果；

二、将上述步骤输入的参数和期望输出结果经过基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5的输入模块进行归一化、微分、滤波、等预处理后存入数据库中，用于训练基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5；

三、基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5的工作模块的惩罚因子C、核函数参数δ、不敏感损失函数参数ε等关键参数由栅格法给出，其中核函数采用径向基核函数。

四、对基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5进行训练，直至分析结果精度符合要求后装置完成离线训练，并投入到现场使用。

本发明具体工作过程中的在线修正步骤如下：

一、当煤质成分非线性映射误差达到一定值时，基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5的判据模块，启动其修正模块对基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5的权值和关键参数进行修正，否则基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5的参数保持不变；

二、在线修正时，采用栅格法对基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5的关键参数进行寻忧；

三、然后使用所有已经训练过的样本和刚刚加入的新样本，再次修正基于支持向量机回归网络的煤质计算单元5的相关参数，以备下一次更精确地计算煤质成分；

四、上述权值的修正过程可以用增量学习法进行求解。

Claims (4)

1.一种近红外煤质在线测量装置，包括控制柜，组装在控制柜中的与煤粉管道相连接的煤粉采样单元、近红外探测单元、数据采集单元、数据分析处理单元和近红外发生单元，以及与各单元通过传输线构成的控制回路相连接的主控计算机，其特征在于：所述控制柜采用内置有温度传感器和制冷单元组成自动控温单元的密封柜；煤粉采样单元的带有煤粉分离器和电动采样阀的取样瓶一端通过排粉管及设置有控制阀的煤粉采样管连接煤粉管道，取样瓶另一端通过进气管与设置有控制阀的压缩空气管道连接；近红外探测单元的组装有混合光纤探头的纵向滑动轨道沿横向滑动轨道往复移动，并在混合光纤探头的前端所对应的取样瓶的控制近红外光线通断的电动采样阀位置，及与电动采样阀处在同一平面的将近红外光全漫反射的近红外参考板位置之间交替移动，混合光纤探头的后端通过近红外发射光纤束连接近红外发生单元，通过近红外接收光纤束连接近红外探测单元输出端的近红外光敏管；该近红外光敏管通过数据采集单元与作为数据分析处理单元的基于支持向量机回归网络的煤质计算单元的输入模块相连接，输入模块顺次连接工作模块和输出模块，输入模块将被测煤样的近红外光谱数据以及近红外参考板全漫反射的近红外光谱数据，并行输入到工作模块，输出模块通过判据模块连接修正模块，修正模块再与工作模块连接形成循环回路，循环回路中的工作模块与输出模块分别连接主控计算机；数据采集单元将近红外光敏管输出的模拟量电信号转换为数字量信号，并传输给基于支持向量机回归网络的煤质计算单元，利用主控计算机进行分析修正，获得精确的检测结果，再经主控计算机将分析后检测结果的煤质成分数据进行存储、显示和报警。

2.根据权利要求1所述的近红外煤质在线测量装置，其特征在于：所述煤粉采样单元的取样瓶的煤粉分离器通过设置有控制阀的排气管与煤粉管道连接。

3.根据权利要求1所述的近红外煤质在线测量装置，其特征在于：所述近红外探测单元的组装有混合光纤探头的纵向滑动轨道，由第一步进电机驱动沿横向滑动轨道往复移动，混合光纤探头由第二步进电机驱动沿纵向滑动轨道往复移动。

4.根据权利要求1所述的近红外煤质在线测量装置，其特征在于：作为数据分析处理单元的所述基于支持向量机回归网络的煤质计算单元，包括输入模块、工作模块、输出模块、判据模块和修正模块；与数据采集单元连接的输入模块顺次连接工作模块和输出模块，共同完成对煤粉近红外光谱的非线性映射，获得煤质参数；与工作模块连接的输出模块通过具有自动识别当前煤质参数精度和是否启动修正模块功能的判据模块连接具有调节基于煤质计算单元相关参数功能的修正模块，修正模块再与工作模块连接形成回路，输出模块连接主控计算机。