CN106546704A - 一种压缩感知的氮氧化物软测量装置及其测量方法 - Google Patents
一种压缩感知的氮氧化物软测量装置及其测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106546704A CN106546704A CN201611128005.8A CN201611128005A CN106546704A CN 106546704 A CN106546704 A CN 106546704A CN 201611128005 A CN201611128005 A CN 201611128005A CN 106546704 A CN106546704 A CN 106546704A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- measuring instrumentss
- nitrogen oxides
- plc
- modules
- computer system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 209
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 29
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 18
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 16
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 16
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 10
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 10
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000012549 training Methods 0.000 claims description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 2
- 235000019391 nitrogen oxide Nutrition 0.000 description 50
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 14
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 6
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 4
- ZWWCURLKEXEFQT-UHFFFAOYSA-N dinitrogen pentaoxide Chemical compound [O-][N+](=O)O[N+]([O-])=O ZWWCURLKEXEFQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 229960003753 nitric oxide Drugs 0.000 description 3
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 3
- 230000002685 pulmonary effect Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- DOTMOQHOJINYBL-UHFFFAOYSA-N molecular nitrogen;molecular oxygen Chemical compound N#N.O=O DOTMOQHOJINYBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 2
- -1 rufous) Chemical compound 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- BWSIKGOGLDNQBZ-LURJTMIESA-N (2s)-2-(methoxymethyl)pyrrolidin-1-amine Chemical compound COC[C@@H]1CCCN1N BWSIKGOGLDNQBZ-LURJTMIESA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N Nitrous acid Chemical compound ON=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 description 1
- 208000006673 asthma Diseases 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 230000003284 homeostatic effect Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000012821 model calculation Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000012372 quality testing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 210000002345 respiratory system Anatomy 0.000 description 1
- 208000023504 respiratory system disease Diseases 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012706 support-vector machine Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/0037—NOx
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
一种压缩感知的氮氧化物软测量装置，包括数据采集仪表、测量主机和计算机系统,所述数据采集仪表连接于所述测量主机，所述测量主机连接于所述计算机系统，所述数据采集仪表包括烟气流量测量仪表、机组负荷测量仪表、给煤量测量仪表、燃尽风风门开度比测量仪表和总风量测量仪表。本发明所述的氮氧化物软测量装置，通过将数据采集仪表、测量主机和计算机系统配合设置，实时采集的现场烟气流量、机组负荷、给煤量、燃尽风风门开度比、总风量5路信号，利用压缩感知的原理对数据压缩，通过计算机的最小二乘支持向量机算法程序进行计算，并利用压缩感知中的还原算法还原出此时烟气出口氮氧化物含量，提高了氮氧化物测量的精确度和实时性。
Description
技术领域
本发明属于气体检测技术领域，具体涉及一种压缩感知的氮氧化物软测量装置及其测量方法。
背景技术
氮氧化物指的是只由氮、氧两种元素组成的化合物，常见的氮氧化物有一氧化氮(NO，无色)、二氧化氮(NO2，红棕色)、一氧化二氮(N2O)、五氧化二氮(N2O5)等，其中除五氧化二氮常态下呈固体外，其他氮氧化物常态下都呈气态。作为空气污染物的氮氧化物(NOx)常指NO和NO2。
氮氧化物可刺激肺部，使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病，呼吸系统有问题的人士如哮喘病患者，会较易受二氧化氮影响，对儿童来说，氮氧化物可能会造成肺部发育受损，研究指出长期吸入氮氧化物可能会导致肺部构造改变，但仍未可确定导致这种后果的氮氧化物含量及吸入气体时间。
以一氧化氮和二氧化氮为主的氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因，汽车尾气中的氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生反应形成的有毒烟雾，称为光化学烟雾，光化学烟雾具有特殊气味，刺激眼睛，伤害植物，并能使大气能见度降低，另外，氮氧化物与空气中的水反应生成的硝酸和亚硝酸是酸雨的成分。
火电厂是氮氧化物排放的主要来源之一，目前，烟气脱硝是最重要的氮氧化物治理方法，一般的脱硝控制系统首先测量出实际的烟气量、烟气入口和出口的氮氧化物含量等，接着再结合预先设定的脱硝效率计算出需要的喷氨量，计算出的喷氨量与实际氨流量进行比较后作为喷氨调节阀的控制指令，以合理的阀门开度维持合适的氨流量。
例如，中国专利号CN201320481978.5的实用新型专利公开了一种新型高效节能烟气脱硝装置，其具体公开了该新型高效节能烟气脱硝装置包括：水泥分解窑、预热锅炉、喷氨管、增湿塔、水冼雾化喷淋管、过滤网、除尘器、SCR反应器、排气烟囱、管道。水泥分解窑设置在新型高效节能烟气脱硝装置的左端，水泥分解窑的上部设置喷氨管，喷氨管的上部设置有预热锅炉，预热锅炉连接增湿塔，增湿塔内设置有水冼雾化喷淋管，增湿塔的下部连接过滤网，过滤网的出端连接除尘器，除尘器的出气端设置有SCR反应器，SCR反应器的出气端连接排气烟囱。
再如，中国专利号CN201320203383.3的实用新型专利公开了一种焦炉炉组氮氧化物检测系统，其具体公开了：一种焦炉炉组氮氧化物检测系统，由不锈钢采样装置、间歇采样控制阀组、采样控制器、氮氧化物分析仪、模型运算系统组成；所述的不锈钢采样装置为两个，分别设置于焦炉A、焦炉B之间的烟囱隔墙两侧；所述的间歇采样控制阀组是由二个快速电磁阀FV1、FV2组成的，二个快速电磁阀FV1、FV2在采样控制器的控制下分别对两个取样点进行间歇采样；所述的采样控制器用于对间歇采样控制阀组进行间歇式采样控制；氮氧化物分析仪用于对被测气体中的氮氧化物进行精确测量，将采样测量值输入模型运算系统；该系统使用一套氮氧化物检测设备，可实现两个焦炉的氮氧化物检测，减小了设备投资，测量精度高。
显然，现有技术是通过对烟气量的检测而控制喷氨量的，而且都是通过对烟气出口进行采样再进行测量，从烟气样气的抽取到分析仪分析出数据，再根据数据计算出喷氨阀控制指令，这其中存在延迟时间，出口氮氧化物得出的数据不能实际验证根据入口氮氧化物数据计算出的自动喷氨需求量，尤其是机组的负荷或燃烧工况随时变动、氮氧化物数据波动的情况下更加难以控制，直接用分析仪得到的烟气出口氮氧化物进行控制难以实现系统的稳态控制。
基于如上问题，本发明提供一种压缩感知的氮氧化物软测量装置及其测量方法，针对现有技术之弊端，提供一种用于脱硝控制系统出口氮氧化物含量的测量装置，保证对烟气出口氮氧化物实时含量的准确测量，便于更精确的对喷氨量进行在线校正。
发明内容
本发明是通过如下技术方案实现的：一种压缩感知的氮氧化物软测量装置，包括数据采集仪表、测量主机和计算机系统，所述数据采集仪表连接于所述测量主机，所述测量主机连接于所述计算机系统，所述数据采集仪表包括烟气流量测量仪表、机组负荷测量仪表、给煤量测量仪表、燃尽风风门开度比测量仪表和总风量测量仪表，所述测量主机包括S7-200PLC-CPU模块、电源模块、PLC-AI模块、PLC-通信模块和PLC-存储卡，所述电源模块分别连接于S7-200PLC-CPU模块、PLC-AI模块、PLC-通信模块和PLC-存储卡，所述PLC-AI模块、PLC-通信模块和PLC-存储卡分别连接于S7-200PLC-CPU模块，所述烟气流量测量仪表、机组负荷测量仪表、给煤量测量仪表、燃尽风风门开度比测量仪表和总风量测量仪表分别连接于PLC-AI模块，所述PLC-通信模块连接于计算机系统。
进一步地，所述数据采集仪表还包括信号放大与隔离模块，所述烟气流量测量仪表、机组负荷测量仪表、给煤量测量仪表、燃尽风风门开度比测量仪表和总风量测量仪表通过信号放大与隔离模块分别连接于所述PLC-AI模块。
进一步地，所述计算机系统还包括压缩模块，LSSVM软测量模块和还原模块，所述压缩模块用于对传输的数据进行压缩降维，所述LSSVM软测量模块用于对压缩降维后的数据进行训练，预测出口氮氧化物压缩值，所述还原模块用于还原出烟气出口氮氧化物含量值。
进一步地，所述测量主机还包括仪表信号输入端子，所述仪表信号输入端子包括总风量测量仪表信号输入端子、燃尽风风门开度比测量仪表信号输入端子、给煤量测量仪表信号输入端子、机组负荷测量仪表信号输入端子和烟气流量测量仪表信号输入端子。
进一步地，所述计算机系统还包括打印设备，所述打印设备连接于所述计算机系统。
进一步地，所述测量主机还包括系统开关。
本发明还提供一种应用压缩感知的氮氧化物软测量装置进行氮氧化物的测量方法，包括如下步骤：
步骤1、测量主机和计算机系统开机；
步骤2、通过烟气流量测量仪表、机组负荷测量仪表、给煤量测量仪表、燃尽风风门开度比测量仪表和总风量测量仪表进行模拟信号数据采集；
步骤3、将步骤2中采集的模拟信号数据通过信号放大与隔离模块发送至PLC-AI模块；
步骤4、PLC-AI模块将模拟信号数据转化成数字信号数据传送入S7-200PLC-CPU模块；
步骤5、S7-200PLC-CPU模块将数字信号数据发送至计算机系统；
步骤6、计算机系统对烟气出口氮氧化物含量值进行计算，通过基于压缩感知理论的数据压缩模块，将收到的数据进行压缩处理，再调用训练好的LSSVM最小二乘支持向量机模型算法程序，最后通过还原模块还原出烟气出口氮氧化物含量值。
进一步地，步骤6中所述运算处理的结果是通过PLC-通信模块发送至计算机系统。
与现有技术相比，本发明的优越效果在于：本发明所述的一种压缩感知的氮氧化物软测量装置及其测量方法，通过将数据采集仪表、测量主机和计算机系统配合设置，实时采集的现场烟气流量、机组负荷、给煤量、燃尽风风门开度比、总风量5路信号，利用压缩感知的原理对数据压缩，通过计算机的最小二乘支持向量机算法程序进行计算，并利用压缩感知中的还原算法还原出此时烟气出口氮氧化物含量，提高了氮氧化物测量的精确度和实时性。
附图说明
图1为本发明所述的一种压缩感知的氮氧化物软测量装置的结构示意图；
图2为本发明所述的一种应用压缩感知的氮氧化物软测量装置进行氮氧化物的测量方法的流程示意图。
附图标记如下：
1-烟气流量测量仪表、2-机组负荷测量仪表、3-给煤量测量仪表、4-燃尽风风门开度比测量仪表、5-总风量测量仪表、6-总风量测量仪表信号输入端子、7-给煤量测量仪表信号输入端子、8-烟气流量测量仪表信号输入端子、9-系统开关、10-主机外壳、11-通信插口、12-计算机、13-打印机、14-键盘、15-显示器、17-机组负荷测量仪表信号输入端子、18-燃尽风风门开度比测量仪表信号输入端子。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。
如图1所示，一种压缩感知的氮氧化物软测量装置，包括数据采集仪表、测量主机和计算机系统，所述数据采集仪表连接于所述测量主机，所述测量主机连接于所述计算机系统，所述数据采集仪表包括烟气流量测量仪表1、机组负荷测量仪表2、给煤量测量仪表3、燃尽风风门开度比测量仪表4和总风量测量仪表5，所述测量主机包括S7-200PLC-CPU模块、电源模块、PLC-AI模块、PLC-通信模块和PLC-存储卡，所述电源模块分别连接于S7-200PLC-CPU模块、PLC-AI模块、PLC-通信模块和PLC-存储卡，所述PLC-AI模块、PLC-通信模块和PLC-存储卡分别连接于S7-200PLC-CPU模块，所述烟气流量测量仪表1、机组负荷测量仪表2、给煤量测量仪表3、燃尽风风门开度比测量仪表4和总风量测量仪表5分别连接于PLC-AI模块，所述PLC-通信模块连接于计算机系统。
所述PLC-通信模块通过通信插口11连接于计算机系统。
进一步地，所述数据采集仪表还包括信号放大与隔离模块，所述烟气流量测量仪表1、机组负荷测量仪表2、给煤量测量仪表3、燃尽风风门开度比测量仪表4和总风量测量仪表5通过信号放大与隔离模块分别连接于所述PLC-AI模块。
经信号放大与隔离处理后5路模拟信号送PLC-AI模块进行A/D转换，转换后所得到的烟气流量、机组负荷、给煤量、燃尽风风门开度比、总风量5路数字信号经总线送入S7-200PLC-CPU模块。
进一步地，所述计算机系统还包括压缩模块，LSSVM软测量模块和还原模块，所述压缩模块用于对传输的数据进行压缩降维，所述LSSVM软测量模块用于对压缩降维后的数据进行训练，预测出口氮氧化物压缩值，所述还原模块用于还原出烟气出口氮氧化物含量值。
经压缩模块压缩后的数据亦可以作为更新离线模型的训练数据存储在计算机内，压缩后的数据维数降低，占计算机内存较小，便于存储，所计算出的烟气出口氮氧化物含量除经显示器进行实时显示外，还由计算机进行存储，用以制作报表，并定期通过打印机进行报表打印。
进一步地，所述测量主机还包括仪表信号输入端子，所述仪表信号输入端子包括总风量测量仪表信号输入端子6、燃尽风风门开度比测量仪表信号输入端子18、给煤量测量仪表信号输入端子7、机组负荷测量仪表信号输入端子17和烟气流量测量仪表信号输入端子8。
所述烟气流量测量仪表1、机组负荷测量仪表2、给煤量测量仪表3、燃尽风风门开度比测量仪表4和总风量测量仪表5分别通过烟气流量测量仪表信号输入端子8、机组负荷测量仪表信号输入端17、给煤量测量仪表信号输入端子7、燃尽风风门开度比测量仪表信号输入端子18和总风量测量仪表信号输入端子6连接于测量主机，所述烟气流量测量仪表信号输入端子8、机组负荷测量仪表信号输入端17、给煤量测量仪表信号输入端子7、燃尽风风门开度比测量仪表信号输入端子18和总风量测量仪表信号输入端子6位于测量主机的主机外壳10上。
进一步地，所述计算机系统还包括打印设备，所述打印设备连接于所述计算机系统。
所述打印设备为打印机13。
所述计算机系统还包括计算机12、键盘14和显示器15。
进一步地，所述测量主机还包括系统开关9。
如图2所示，本发明还提供一种应用压缩感知的氮氧化物软测量装置进行氮氧化物的测量方法，包括如下步骤：
步骤1、测量主机和计算机系统开机；
步骤2、通过烟气流量测量仪表1、机组负荷测量仪表2、给煤量测量仪表3、燃尽风风门开度比测量仪表4和总风量测量仪表5进行模拟信号数据采集；
步骤3、将步骤2中采集的模拟信号数据通过信号放大与隔离模块发送至PLC-AI模块；
步骤4、PLC-AI模块将模拟信号数据转化成数字信号数据传送入S7-200PLC-CPU模块；
步骤5、S7-200PLC-CPU模块将数字信号数据发送至计算机系统；
步骤6、计算机系统对烟气出口氮氧化物含量值进行计算，通过基于压缩感知理论的数据压缩模块，将收到的数据进行压缩处理，再调用训练好的LSSVM最小二乘支持向量机模型算法程序，最后通过还原模块还原出烟气出口氮氧化物含量值。
将训练好的LSSVM支持向量机模型作为预测模型，将新采集压缩后的数据作为输入，通过模型预测出口氮氧化物的值还原出烟气出口氮氧化物含量值。
还原模块采用CS理论中的稀疏度自适应匹配追踪(SAMP)，详细算法如下：
压缩观测y＝Φx，其中y为支持向量机预测所得向量M×1，x为出口氮氧化物信号N×1(M<<N)。x一般不是稀疏的，但在某个变换域Ψ是稀疏的，即x＝Ψθ，其中θ为K稀疏的，即θ只有K个非零项。此时y＝ΦΨθ，令A＝ΦΨ，则y＝Aθ。
(1)y为支持向量机所得向量，大小为M×1
(2)x为出口氮氧化物信号，大小为N×1
(3)θ为K稀疏的，是信号在x在某变换域的稀疏表示
(4)Φ称为观测矩阵、测量矩阵、测量基，大小为M×N
(5)Ψ称为变换矩阵、变换基、稀疏矩阵、稀疏基、正交基字典矩阵，大小为N×N
(6)A称为测度矩阵、传感矩阵、CS信息算子，大小为M×N
上式中，一般有K<<M<<N，后面三个矩阵各个文献的叫法不一，将Φ称为测量矩阵、将Ψ称为稀疏矩阵、将A称为传感矩阵。
还原算法步骤如下：
输入：
(1)M*N的传感矩阵A＝ΦΨ
(2)N*1维观测向量(上一步支持向量机预测结果)y
(3)步长S
输出：
(1)信号稀疏表示系数估计
(2)N*1维残差
以下流程中，rt表示残差，t表示迭代次数，表示空集，Λt表示t次迭代的索引(列序号)集合(元素个数为L,L等于整数倍步长S)，aj表示矩阵A的第j列，At＝{aj}(for allj∈Ck)表示按索引集合Ck选出的矩阵A的列集合(设列数为Lt),θt为Lt*1的列向量，符号∪表示集合并运算，<·,·>表示求向量内积，abs[·]表示求模值(绝对值)。
(1)初始化r0＝y,L＝S,t＝1；
(2)计算u＝abs[ATrt-1](即计算<rt-1,aj>,1≤j≤N),选择u中L个最大值，将这些值对应A的列序号j构成集合Sk(列序号集合)；
(3)令Ck＝Λt-1∪SK,At＝{aj}(for all j∈Ck)；
(4)求y＝Atθt的最小二乘解：
(5)从中选中绝对值最大的L项记为对应的At中的L列记为AtL，对应的A列序号记为ΛtL，记集合F＝ΛtL；
(6)更新残差
(7)如果残差rnew＝0则停止迭代进入第(8)步；如果||rnew||2≥||rt-1||2，更新步长L＝L+S,返回第(2)步继续迭代；前面两个条件依次都不满足，则Λt＝F；ri＝rnew,t＝t+1，如果t≤M停止迭代进入第(8)步，否则返回第(2)步继续迭代；
(8)重构所得在ΛtM处有非零项，其值分别为最后一次迭代所得
求得的重构，利用公式可还原出出口氮氧化物的值。
进一步地，步骤6中所述运算处理的结果是通过PLC-通信模块发送至计算机系统。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种压缩感知的氮氧化物软测量装置，其特征在于，包括数据采集仪表、测量主机和计算机系统，所述数据采集仪表连接于所述测量主机，所述测量主机连接于所述计算机系统，所述数据采集仪表包括烟气流量测量仪表、机组负荷测量仪表、给煤量测量仪表、燃尽风风门开度比测量仪表和总风量测量仪表，所述测量主机包括S7-200PLC-CPU模块、电源模块、PLC-AI模块、PLC-通信模块和PLC-存储卡，所述电源模块分别连接于S7-200PLC-CPU模块、PLC-AI模块、PLC-通信模块和PLC-存储卡，所述PLC-AI模块、PLC-通信模块和PLC-存储卡分别连接于S7-200PLC-CPU模块，所述烟气流量测量仪表、机组负荷测量仪表、给煤量测量仪表、燃尽风风门开度比测量仪表和总风量测量仪表分别连接于所述PLC-AI模块，所述PLC-通信模块连接于所述计算机系统。
2.根据权利要求1所述的压缩感知的氮氧化物软测量装置，其特征在于，所述数据采集仪表还包括信号放大与隔离模块，所述烟气流量测量仪表、机组负荷测量仪表、给煤量测量仪表、燃尽风风门开度比测量仪表和总风量测量仪表通过信号放大与隔离模块分别连接于所述PLC-AI模块。
3.根据权利要求1所述的压缩感知的氮氧化物软测量装置，其特征在于，所述计算机系统还包括压缩模块，LSSVM软测量模块和还原模块，所述压缩模块用于对传输的数据进行压缩降维，所述LSSVM软测量模块用于对压缩降维后的数据进行训练，预测出口氮氧化物压缩值，所述还原模块用于还原出烟气出口氮氧化物含量值。
4.根据权利要求1所述的压缩感知的氮氧化物软测量装置，其特征在于，所述测量主机还包括仪表信号输入端子，所述仪表信号输入端子包括总风量测量仪表信号输入端子、燃尽风风门开度比测量仪表信号输入端子、给煤量测量仪表信号输入端子、机组负荷测量仪表信号输入端子和烟气流量测量仪表信号输入端子。
5.根据权利要求1所述的压缩感知的氮氧化物软测量装置，其特征在于，所述计算机系统还包括打印设备，所述打印设备连接于所述计算机系统。
6.根据权利要求1所述的压缩感知的氮氧化物软测量装置，其特征在于，所述测量主机还包括系统开关。
7.一种应用权利要求1-6任一项所述的压缩感知的氮氧化物软测量装置进行氮氧化物的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、测量主机和计算机系统开机；
步骤2、通过烟气流量测量仪表、机组负荷测量仪表、给煤量测量仪表、燃尽风风门开度比测量仪表和总风量测量仪表进行模拟信号数据采集；
步骤3、将步骤2中采集的模拟信号数据通过信号放大与隔离模块发送至PLC-AI模块；
步骤4、PLC-AI模块将模拟信号数据转化成数字信号数据传送入S7-200PLC-CPU模块；
步骤5、S7-200PLC-CPU模块将数字信号数据发送至计算机系统；
步骤6、计算机系统对烟气出口氮氧化物含量值进行计算，通过基于压缩感知理论的数据压缩模块，将收到的数据进行压缩处理，再调用训练好的LSSVM最小二乘支持向量机模型算法程序，最后通过还原模块还原出烟气出口氮氧化物含量值。
8.根据权利要求7所述的应用压缩感知的氮氧化物软测量装置进行氮氧化物的测量方法，其特征在于，步骤6中所述运算处理的结果是通过PLC-通信模块发送至计算机系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611128005.8A CN106546704A (zh) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | 一种压缩感知的氮氧化物软测量装置及其测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611128005.8A CN106546704A (zh) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | 一种压缩感知的氮氧化物软测量装置及其测量方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106546704A true CN106546704A (zh) | 2017-03-29 |
Family
ID=58396730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201611128005.8A Pending CN106546704A (zh) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | 一种压缩感知的氮氧化物软测量装置及其测量方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106546704A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106873381A (zh) * | 2017-04-10 | 2017-06-20 | 内蒙古瑞特优化科技股份有限公司 | 喷氨控制系统 |
| CN111490995A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-08-04 | 支付宝(杭州)信息技术有限公司 | 保护隐私的模型训练方法和装置、数据处理方法、服务器 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101038277A (zh) * | 2007-04-19 | 2007-09-19 | 东北大学 | 基于最小二乘－支持向量机的制粉过程煤粉细度软测量方法 |
| CN203291702U (zh) * | 2013-06-03 | 2013-11-20 | 沈阳大学 | 一种烟气脱硝效率软测量装置 |
| CN203606346U (zh) * | 2013-11-21 | 2014-05-21 | 沈阳大学 | 一种糖液过饱和度软测量装置 |
| CN204513333U (zh) * | 2015-01-23 | 2015-07-29 | 沈阳大学 | 一种煤粉锅炉燃烧状态在线监测装置 |
| CN104807039A (zh) * | 2015-04-23 | 2015-07-29 | 华北电力大学 | 一种锅炉燃烧优化的变量降维建模方法 |
| CN206258432U (zh) * | 2016-12-09 | 2017-06-16 | 华北电力大学（保定） | 一种压缩感知的氮氧化物软测量装置 |
-
2016
- 2016-12-09 CN CN201611128005.8A patent/CN106546704A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101038277A (zh) * | 2007-04-19 | 2007-09-19 | 东北大学 | 基于最小二乘－支持向量机的制粉过程煤粉细度软测量方法 |
| CN203291702U (zh) * | 2013-06-03 | 2013-11-20 | 沈阳大学 | 一种烟气脱硝效率软测量装置 |
| CN203606346U (zh) * | 2013-11-21 | 2014-05-21 | 沈阳大学 | 一种糖液过饱和度软测量装置 |
| CN204513333U (zh) * | 2015-01-23 | 2015-07-29 | 沈阳大学 | 一种煤粉锅炉燃烧状态在线监测装置 |
| CN104807039A (zh) * | 2015-04-23 | 2015-07-29 | 华北电力大学 | 一种锅炉燃烧优化的变量降维建模方法 |
| CN206258432U (zh) * | 2016-12-09 | 2017-06-16 | 华北电力大学（保定） | 一种压缩感知的氮氧化物软测量装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 金秀章等: "KPCA 和 LSSVM 在 SCＲ 脱硝反应器入口 NOx 含量软测量中的应用", 《工业仪表与自动化装置》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106873381A (zh) * | 2017-04-10 | 2017-06-20 | 内蒙古瑞特优化科技股份有限公司 | 喷氨控制系统 |
| CN106873381B (zh) * | 2017-04-10 | 2019-12-10 | 内蒙古瑞特优化科技股份有限公司 | 喷氨控制系统 |
| CN111490995A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-08-04 | 支付宝(杭州)信息技术有限公司 | 保护隐私的模型训练方法和装置、数据处理方法、服务器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN203259519U (zh) | 一种污染源烟气自动监测系统 | |
| CN106546704A (zh) | 一种压缩感知的氮氧化物软测量装置及其测量方法 | |
| CN203291702U (zh) | 一种烟气脱硝效率软测量装置 | |
| CN206157175U (zh) | 细胞培养用臭氧暴露装置 | |
| CN108398533A (zh) | 电子鼻系统及其在仓储中的气源鉴别及定位方法 | |
| CN206258432U (zh) | 一种压缩感知的氮氧化物软测量装置 | |
| CN205038202U (zh) | 一种有毒有害气体实时检测装置 | |
| CN105241823B (zh) | 基于稀疏表示的火电厂烟气光谱定量分析方法 | |
| CN207036795U (zh) | 一种scr烟气脱硝反应器断面分区烟气采样装置 | |
| CN104317167A (zh) | 一种光刻投影物镜内部腔室气体环境采集控制系统 | |
| CN110161189B (zh) | 一种便携式多测点氮氧化物同步检测装置及其检测方法 | |
| CN112629802A (zh) | 一种模拟散煤燃烧大气环境影响的风洞实验装置和方法 | |
| CN1462369A (zh) | 用离子淌度光谱测定法测定氧气中一氧化碳和碳氢化合物总浓度的方法 | |
| CN111537293A (zh) | 一种HCl和/或HBr的采样及测量的系统及方法 | |
| CN107449875B (zh) | 一种有机废物处理设施恶臭气体检测设备 | |
| CN217687307U (zh) | 固定污染源废气含湿量、颗粒物采样流量及废气排放量的同步测量装置 | |
| CN103575862A (zh) | 一种高效气体纯度分析仪 | |
| CN113628423B (zh) | 一种有害气体浓度监测报警系统 | |
| CN205619988U (zh) | 含气量解吸气体定量计 | |
| CN212568153U (zh) | 一种甲醛标准气体配制装置 | |
| CN205015326U (zh) | 一种车载式烟尘烟气分析仪检定装置 | |
| CN205193043U (zh) | 一种硝酸生产尾气的检测装置 | |
| CN109766577B (zh) | 基于pls局部拟合的scr反应器信息快速获取方法 | |
| CN202676642U (zh) | 一种便携式露点仪 | |
| CN206489127U (zh) | 一种环境VOCs在线监测质谱仪设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170329 |