CN109489261A - 一种能够实时监控的热风炉智能化控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够实时监控的热风炉智能化控制装置，包括服务端，所述服务端包括专家模糊控制器，所述专家模糊控制器的内部包括知识库、模糊化接口、推理机和解模糊化接口，所述模糊化接口通过推理机与解模糊化接口相连接，所述知识库的内部包括数据库和专家规则库，且专家规则库连接有控制器，并且控制器连接有采集点，所述数据库与HTTP端相连接，HTTP端与MQ消息中间件相连接。该能够实时监控的热风炉智能化控制装置，实现热风炉自动烧炉和自动换炉，系统根据高炉实时送风流量和温度，自动计算出最佳经济条件所需的空煤比、煤气流量和燃烧时间，替代目前人工完全凭经验的操作模式，实现绿色生产，有效节省能源，减少污染。

Description

一种能够实时监控的热风炉智能化控制装置

技术领域

本发明涉及热风炉智能数据监控技术领域，具体为一种能够实时监控的热风炉智能化控制装置。

背景技术

钢铁工业是高能耗行业，而其中炼铁工序能耗占了钢铁能耗的70％左右，故而在当下经济形势严峻，企业追求高效、低耗生产的状况下，有效降低炼铁工序的能源消耗对于降低产品成本和提高企业竞争力有重要作用，而在整个炼铁工序中热风炉是高炉炼铁生产过程中的重要设备之一，是提供高炉热风热量的，热风温度对高炉炼铁生产产量和节能至关重要，热风炉风温对提高高炉炼铁的许多经济技术指标非常明显，其主要表现在：降低焦比、提高煤比、提高产量，有利于整个钢铁企业的降本节资，目前国际上通用的热风炉全自动化系统是以完善的基础自动化加上数学模型或智能控制组成的，但基础自动化所需设置的仪表和控制回路较多，投资较大，并不实用。

同时由于热风炉燃烧使用高炉煤气热值偏低且波动频繁，要满足高炉高风温的要求，人工烧炉需做到24小时精心操作，这实现起来极为困难，不能够实现热风炉自动烧炉和自动换炉，完全凭借人工经验的操作模式，造成资源浪费，污染空气，不符合国家环境可持续发展战略，因此，急需高炉热风炉智能化控制系统，因此，我们提出一种能够实时监控的热风炉智能化控制装置，以便于解决上述中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实时监控的热风炉智能化控制装置，以解决上述背景技术中提出的现有的热风炉监控装置需要工人24小时精心操作，不能够实现热风炉自动烧炉和自动换炉，完全凭凭借人工经验的操作模式，造成资源浪费，污染空气的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种能够实时监控的热风炉智能化控制装置，包括服务端，所述服务端包括专家模糊控制器，所述专家模糊控制器的内部包括知识库、模糊化接口、推理机和解模糊化接口，所述模糊化接口通过推理机与解模糊化接口相连接。

优选的，所述知识库的内部包括数据库和专家规则库，且专家规则库连接有控制器，并且控制器连接有采集点。

优选的，所述采集点的采集工作包含以下步骤：

步骤1：通过采集OPC采集空气支管流量及调节阀开度、煤气支管流量及调节阀开度、烟气支管氧含量及温度、热值、炉顶温度等的一级PLC数据；

步骤2：进行热风炉模型的优化，然后建立专家规则库。

优选的，所述数据库和专家规则库均与推理机相连接，且推理机的下方连接有客户端。

优选的，所述推理机的工作包含以下步骤：

步骤1：通过模型计算出所需的煤气流量和助燃空气流量，使热风炉格子砖的蓄热量满足热风温度和流量的要求，并通过OPC Server将控制信号输出给现场PLC设备；

步骤2：控制热风炉的煤气流量、空煤比和助燃空气流量，对单个炉子进行特性设定，对历史记录的查询，对烧炉的历史状态进行监控和分析。

优选的，所述数据库内参数设定包含以下步骤：

步骤1：设定相应的拱顶温度和废气温度；

步骤2：记录每天每座热风炉的拱顶温度和废气温度、煤气流量和助燃空气流量的变化趋势，查询历史数据，并对每座热风炉一天的数据进行统计比较。

优选的，所述数据库与HTTP端相连接，HTTP端与MQ消息中间件相连接，且MQ消息中间件与数据路由模块相连接。

优选的，所述HTTP端的工作包含以下步骤：

步骤1：热风炉运行数据、工况参数及模型的计算输出数据通过数据库、TPC或IP协议；

步骤2：HTTP端接收数据并按照约定数据格式进行打包发送至MQ消息中间件；

步骤3：由数据路由模块从MQ消息中间件的MQ消息队列中读取数据按照路由策略进行解包。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该能够实时监控的热风炉智能化控制装置，能够实现热风炉自动烧炉和自动换炉，系统根据高炉实时送风流量和温度，自动计算出最佳经济条件所需的空煤比、煤气流量和燃烧时间，替代目前人工完全凭经验的操作模式，实现绿色生产，有效节省能源，减少污染；

1.采用产生式规则，确定性输出专家系统，通过规则和常规程序相结合的方式实现热风炉智能化控制，完成高炉热风炉智能化控制的开发，实现热风炉自动烧炉和自动换炉，实现升温曲线和换炉周期的自学习功能；

2.通过模型计算出所需的煤气流量和助燃空气流量，使热风炉格子砖的蓄热量满足热风温度和流量的要求，并通过OPC Server将控制信号输出给现场PLC设备通过现场信号的反馈不断进行优化，使热风炉燃烧效果达到最佳，从而根据高炉实时送风流量和温度，计算出最佳经济条件所需的各项燃烧参数；

3.数据库通过设定相应的拱顶温度和废气温度等参数，来实现对烧炉过程的自动寻优控制。

附图说明

图1为本发明专家模糊控制器工作流程示意图；

图2为本发明推理机工作流程示意图；

图3为本发明HTTP端的工作流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种能够实时监控的热风炉智能化控制装置，包括服务端，服务端包括专家模糊控制器，专家模糊控制器的内部包括知识库、模糊化接口、推理机和解模糊化接口，模糊化接口通过推理机与解模糊化接口相连接，知识库的内部包括数据库和专家规则库，且专家规则库连接有控制器，并且控制器连接有采集点，数据库和专家规则库均与推理机相连接，且推理机的下方连接有客户端，在原有L2客户端电脑上开发新功能，主要负责热风炉参数的修订以及热风炉烧炉、送风、焖炉、换炉等控制，专家模糊控制模型中的知识表示、模糊规则和合成推理是基于专家知识或熟练操作者的成熟经验，并通过学习可不断更新，因而它具有智能性和自学习性；

采集点的采集工作包含以下步骤：步骤1：通过采集OPC采集空气支管流量及调节阀开度、煤气支管流量及调节阀开度、烟气支管氧含量及温度、热值、炉顶温度等的一级PLC数据；步骤2：进行热风炉模型的优化，然后建立专家规则库，进行数据的实时采集；

推理机的工作包含以下步骤：步骤1：通过模型计算出所需的煤气流量和助燃空气流量，使热风炉格子砖的蓄热量满足热风温度和流量的要求，并通过OPC Server将控制信号输出给现场PLC设备，通过现场信号的反馈不断进行优化，使热风炉燃烧效果达到最佳；步骤2：控制热风炉的煤气流量、空煤比和助燃空气流量，对单个炉子进行特性设定，对历史记录的查询，对烧炉的历史状态进行监控和分析，其人机界面友好，方便操作和管理；

数据库内参数设定包含以下步骤：步骤1：设定相应的拱顶温度和废气温度，实现对烧炉过程的自动寻优控制；步骤2：记录每天每座热风炉的拱顶温度和废气温度、煤气流量和助燃空气流量的变化趋势，查询历史数据，并对每座热风炉一天的数据进行统计比较；

数据库与HTTP端相连接，HTTP端与MQ消息中间件相连接，且MQ消息中间件与数据路由模块相连接，HTTP端的工作包含以下步骤：步骤1：热风炉运行数据、工况参数及模型的计算输出数据通过数据库、TPC或IP协议；步骤2：HTTP端接收数据并按照约定数据格式进行打包发送至MQ消息中间件；步骤3：由数据路由模块从MQ消息中间件的MQ消息队列中读取数据按照路由策略进行解包，最终实现重要实时数据的采集存储、监控告警、追溯分析等功能。

工作原理：在使用该能够实时监控的热风炉智能化控制装置时，首先以原有高炉二级系统架构为基础，装置主要包括服务端和客户端两个部分，服务端包括专家模糊控制器，进行开发知识库和推理机功能，并且通过OPC采集点采集一级PLC数据，进行热风炉模型的优化，数据经过数据采集和控制器控制后，建立知识库，知识库包括专家规则知识库和数据库，通过专家模糊控制器内部的知识库计算出所需的煤气流量和助燃空气流量，使热风炉格子砖的蓄热量满足热风温度和流量的要求，并通过OPC Server将控制信号输出给现场PLC设备，系统可以对单个炉子进行特性设定，还包含了对历史记录的查询，对烧炉的历史状态进行监控和分析，其人机界面友好，方便操作和管理，专家规则库与推理机相连接，将数据传入推理机，热风炉运行数据、工况参数及模型的计算输出数据通过数据库协议，HTTP端接收数据并按照约定数据格式进行打包发送至MQ消息中间件，再由数据路由模块从MQ消息中间件的MQ消息队列中读取数据，按照数据路由模块的路由策略进行解包，最终实现重要实时数据的采集存储、监控告警、追溯分析等功能；

推理机控制热风炉内部参数的修订以及热风炉烧炉、送风、闷炉和换炉灯控制，通过设定相应的拱顶温度和废气温度，实现对烧炉过程的自动寻优控制，同时记录每天每座热风炉的拱顶温度和废气温度、煤气流量和助燃空气流量的变化趋势，查询历史数据，并对每座热风炉一天的数据进行统计比较，以上便完成该能够实时监控的热风炉智能化控制装置的一系列操作，本说明中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种能够实时监控的热风炉智能化控制装置，包括服务端，其特征在于：所述服务端包括专家模糊控制器，所述专家模糊控制器的内部包括知识库、模糊化接口、推理机和解模糊化接口，所述模糊化接口通过推理机与解模糊化接口相连接。

2.根据权利要求1所述的一种能够实时监控的热风炉智能化控制装置，其特征在于：所述知识库的内部包括数据库和专家规则库，且专家规则库连接有控制器，并且控制器连接有采集点。

3.根据权利要求2所述的一种能够实时监控的热风炉智能化控制装置，其特征在于：所述采集点的采集工作包含以下步骤：

步骤1：通过采集OPC采集空气支管流量及调节阀开度、煤气支管流量及调节阀开度、烟气支管氧含量及温度、热值、炉顶温度等的一级PLC数据；

步骤2：进行热风炉模型的优化，然后建立专家规则库。

4.根据权利要求2所述的一种能够实时监控的热风炉智能化控制装置，其特征在于：所述数据库和专家规则库均与推理机相连接，且推理机的下方连接有客户端。

5.根据权利要求2所述的一种能够实时监控的热风炉智能化控制装置，其特征在于：所述推理机的工作包含以下步骤：

步骤1：通过模型计算出所需的煤气流量和助燃空气流量，使热风炉格子砖的蓄热量满足热风温度和流量的要求，并通过OPC Server将控制信号输出给现场PLC设备；

步骤2：控制热风炉的煤气流量、空煤比和助燃空气流量，对单个炉子进行特性设定，对历史记录的查询，对烧炉的历史状态进行监控和分析。

6.根据权利要求2所述的一种能够实时监控的热风炉智能化控制装置，其特征在于：所述数据库内参数设定包含以下步骤：

步骤1：设定相应的拱顶温度和废气温度；

步骤2：记录每天每座热风炉的拱顶温度和废气温度、煤气流量和助燃空气流量的变化趋势，查询历史数据，并对每座热风炉一天的数据进行统计比较。

7.根据权利要求2所述的一种能够实时监控的热风炉智能化控制装置，其特征在于：所述数据库与HTTP端相连接，HTTP端与MQ消息中间件相连接，且MQ消息中间件与数据路由模块相连接。

8.根据权利要求8所述的一种能够实时监控的热风炉智能化控制装置，其特征在于：所述HTTP端的工作包含以下步骤：

步骤1：热风炉运行数据、工况参数及模型的计算输出数据通过数据库、TPC或IP协议；

步骤2：HTTP端接收数据并按照约定数据格式进行打包发送至MQ消息中间件；

步骤3：由数据路由模块从MQ消息中间件的MQ消息队列中读取数据按照路由策略进行解包。