CN114950701A - 一种工业球磨机智慧能源终端、系统和运行控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种工业球磨机智慧能源终端、系统和运行控制方法，通过与工业球磨机和主站连接，分别获取工业球磨机的运行数据、主站提供的控制数据和需求数据；通过智慧能源终端的边缘计算得到控制命令；并将控制命令发送工业球磨机和主站，实现对工业球磨机的用能优化控制、用电安全控制和基于与电网互动实现需求控制响应；实现了对工业球磨机的用能优化调节，提高矿山开采、煤炭发电、水泥生产等行业的能效水平；实时用电安全监测，在高安全要求、高复杂工况背景下实现对工业球磨的运行安全预警；通过接入主站有利于降低电网尖峰负荷，相当于产生虚拟发电厂的作用，有效支撑新型电力系统背景下的源网荷储的协调互动。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统运行技术领域，具体涉及一种工业球磨机智慧能源终端、系统和运行控制方法。
背景技术
工业球磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备，适用于粉磨各种矿石及其它物料，被广泛用于选矿，建材及化工等行业。可分为干式和湿式两种磨矿方式，干式用于耐火材料，水泥、化肥、玻璃行业；湿式用于选矿、陶瓷、化工行业。工业球磨机为能耗大户，火电机组球磨机年耗电约130亿kW.h，水泥粉磨年耗电约770亿kW.h，矿山、冶金行业球磨机年耗电约200亿kW.h。以水泥行业为例，利用球磨机进行粉磨环节耗电量占全厂耗电量的2/3以上。因此球磨机有巨大的节能潜力，对实现电网削峰填谷、新能源消纳等运行需求有重大意义。
目前有对球磨机能耗监测的方法，例如申请号 201410200886.4的发明申请，但是该申请监测的目的是为了提高制粉系统运行的可靠性，提升控制系统的快速性与准确性；也有对球磨机的故障进行监测的，但是该故障的监测也仅是为了排查球磨机的故障，实现安全生产；因此现有技术缺乏及对工业球磨机在精细化的能效管控、生产过程实时的用电安全、故障检测和电网优化互动能力等方面的研究，不能最大化的提高运行效率，不利于挖掘球磨机的节能潜力。
发明内容
为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供一种工业球磨机智慧能源终端，所述智慧能源终端设置于工业球磨机侧，包括：控制器和与所述控制器连接的通信模块、采集器和控制输出模块；
所述智慧能源终端通过所述通信模块分别与工业球磨机和主站连接；
所述采集器通过所述通信模块分别获取工业球磨机的运行数据以及主站提供的控制数据和需求数据；
所述控制器用于：基于所述工业球磨机的运行数据以及所述主站提供的控制数据和需求数据进行计算得到控制命令；并将所述控制命令发送至控制输出模块；
所述控制输出模块用于：通过所述通信模块向所述工业球磨机和主站发送所述控制命令，实现对所述工业球磨机的运行控制；
所述运行控制至少包括下述中的一种或多种控制类型：用能优化控制、用电安全控制和基于与电网互动实现需求控制响应。
优选的，所述采集器包括：AD采样模块、非用电数据采集模块和计量回路模块；所述计量回路模块与所述AD采样模块和控制器连接；所述AD采样模块和非用电数据采集模块均与所述通信模块连接；
所述AD采样模块用于采集所述工业球磨机的用电数据，并将所述用电数据转换为数字化信号；
所述非用电数据采集模块用于采集所述工业球磨机的非用电数据，并将所述用电数据转换为数字化信号；
所述计量回路模块，用于基于db小波变换和逆变换的方法对所述数字化信号进行去噪；并将去噪后的数字化信号进行特征提取得到特征值；
所述工业球磨机的运行数据包括用电数据和非用电数据；所述用电数据至少包括下述中的一种或多种：球磨机运行时的电压、电流和功率；所述非用电数据包括至少包括下述中的一种或多种：温度数据、机械振动数据和烟感数据。
优选的，所述控制命令以请求报文格式下发，所述控制命令包括下述中的一种或多种：需要获取的各球磨机的至少一个传感信号、控制策略和控制信号；所述需求数据包括电网运行需求和生产运行计划。
优选的，所述控制器包括：主控芯片；所述主控芯片用于：
根据各球磨机的传感信号确定对所述工业球磨机执行运行控制的控制类型，并选择相应的控制策略；
基于预先设定的报文结构对所述控制信号进行解析；
基于解析后的控制信号和运行数据利用选择的控制策略进行计算得到控制命令；
将所述控制命令发送至控制输出模块。
优选的，所述主控芯片还用于存储所述控制策略。
优选的，所述根据各球磨机的传感信号确定对所述工业球磨机执行运行控制的控制类型包括：
当所述传感信号至少包括电压信号、电流信息、实时工作负荷时，对应的控制类型为用能优化控制；
当所述传感信号至少包括震动信息、电压信号、电流信息、实时工作负荷时，对应的控制类型为用电安全控制；
当所述传感信号至少包括电压信号、电流信息、实时工作负荷信号、电网电压、负荷缺口时，对应的控制类型为与电网互动实现需求控制响应。
优选的，所述控制器还包括：能耗监测模块；
所述能耗监测模块与AD采样模块连接，用于根据AD采样模块得到的工业球磨机运行数据计算各球磨机的能耗数据；
所述主控芯片具体用于：当控制类型为用能优化控制时，所述主控芯片基于所述能耗数据利用控制策略确定达到能耗最优时要调整的工业球磨机的运行参数和参数值；所述对所述工业球磨机的控制命令由所述调整后的参数和参数值确定；
所述控制策略包括：根据所述能耗数据与对标库进行对照，确定达到能耗最优时要调整的工业球磨机的运行参数和参数值；
所述对标库基于通信模块从主站获取；所述对标库包括球磨机的各运行参数及所述工业球磨机处于最优状态下的各运行参数对应的参数值。
优选的，所述主控芯片还具体用于，当控制类型为用电安全控制时，根据从所述工业球磨机的用电数据中提取的特征值和非用电数据，利用存储的控制策略采用分类算法对球磨机的生产工况进行异常性分析得到各工业球磨机的运行状态数据，并将所述运行状态数据依次通过控制输出模块和通信模块发送至主站；
所述运行状态数据包括：正常工况和异常工况，所述异常工况包括存在故障隐患或故障，以及故障隐患类型或故障点；
所述分类算法包括：根据各故障或故障隐患为各用电数据和非用电数据分别设置阈值；
所述控制策略包括：基于用电数据特征值和非用电数据、历史均值和为各用电数据和非用电数据设置的阈值判断是否存在故障隐患或故障；当存在故障隐患时确定故障隐患类型；当存在故障时确定故障点；所述为各用电数据和非用电数据设置的阈值由主站提供。
优选的，所述主控芯片还具体用于：
当控制类型为与电网互动实现需求控制响应时，基于预先设定的报文结构对所述控制信号进行解析；基于解析后的控制信号利用控制策略，确定用电响应结果，并基于用电响应结果生成控制命令；
所述用电响应结果包括下述中的任意一种：全额响应、部分响应和不响应；当为部分响应时，响应值的取值范围为全额响应的[-100%,100%]之间；其中 0代表不参与响应，正值代表填谷响应，负值代表削峰响应。
优选的，所述控制输出模块具体用于：将所述主控芯片提供的控制命令以预先设定的报文结构生成应答报文并通过通信模块返回到主站；还用于将各终端对应的工业球磨机的能耗数据返回主站；还用于将所述主控芯片计算的控制命令通过通信模块发送到对应的工业球磨机。
优选的，所述报文结构包括请求报文段和应答报文段；
所述请求报文段包括：请求报文头部、需求响应时间段、需求响应负荷总量、推荐单个球磨机需求响应负荷量、主站Server为各工业球磨机推荐的响应值和时间戳；
所述应答报文段包括：智慧能源终端答复报文头部、协商同意响应量、同意开始时间、同意结束时间和时间戳；
其中，所述答复报文头部和请求报文头部均包括下述中的一种：削峰、填谷、新能源消纳和辅助服务。
优选的，所述智慧能源终端还包括：安全模块；所述安全模块与主控芯片连接，用于对主控芯片中所有数据进行安全管理。
优选的，所述通信模块支持下述中的一种或多种通信网络：4G+230MHz、无线专网和4G+以太网；并支持下述中的一种或多种通信协议： MQTT+Moubus+DL和T645。
基于同一种发明构思，本发明还提供一种工业球磨机运行控制方法，包括：
分别获取工业球磨机的运行数据以及主站的控制信号和需求信息；
基于所述工业球磨机的运行数据以及主站的控制信号和需求信息进行计算得到控制命令；
将所述控制命令分别发送至主站和工业球磨机，实现对所述工业球磨机的运行控制；
所述运行控制至少包括下述中的一种或多种控制类型：用能优化控制、用电安全控制和基于与电网互动实现需求控制响应。
优选的，所述获取工业球磨机的运行数据，包括：
采集所述工业球磨机的用电数据和非用电数据，并将所述用电数据转换为数字化信号；
基于db小波变换和逆变换的方法对所述数字化信号进行去噪；
将去噪后的数字化信号进行特征提取得到特征值；
所述工业球磨机的运行数据包括用电数据和非用电数据，所述用电数据至少包括下述中的一种或多种：球磨机运行时的电压、电流和功率；所述非用电数据包括至少包括下述中的一种或多种：温度数据、机械振动数据和烟感数据。
优选的，所述控制信号以请求报文格式下发，所述控制信号包括下述中的一种或多种：需要获取的各球磨机的至少一个传感信号、控制策略和控制信号；所述数据信息包括电网运行需求和生产运行计划。
优选的，所述基于所述工业球磨机的运行数据以及主站的控制信号和需求信息进行计算得到控制命令包括：
根据各球磨机的传感信号确定对所述工业球磨机执行运行控制的控制类型，并选择相应的控制策略；
基于预先设定的报文结构对所述控制信号进行解析；
基于解析后的控制信号和运行数据利用选择的控制策略进行计算得到控制命令。
优选的，所述根据各球磨机的传感信号确定对所述工业球磨机执行运行控制的控制类型，并选择相应的控制策略，包括：
当所述传感信号至少包括电压信号、电流信息、实时工作负荷时，对应的控制类型为用能优化控制；
当所述传感信号至少包括震动信息、电压信号、电流信息、实时工作负荷时，对应的控制类型为用电安全控制；
当所述传感信号至少包括电压信号、电流信息、实时工作负荷、电网电压、负荷缺口时，对应的控制类型为与电网互动实现需求控制响应。
优选的，所述基于解析后的控制信号和运行数据利用选择的控制策略进行计算得到控制命令，包括：
当控制类型为用能优化控制时：
根据所述工业球磨机运行数据计算球磨机的能耗数据；
基于所述能耗数据利用控制策略确定达到能耗最优时要调整的工业球磨机的运行参数和参数值；
其中，所述对所述工业球磨机的控制命令由所述调整后的参数和参数值确定；
所述控制策略包括：根据所述能耗数据与对标库进行对照，确定达到能耗最优时要调整的工业球磨机的运行参数和参数值；
所述对标库基于通信模块从主站获取；所述对标库包括球磨机的各运行参数及所述工业球磨机处于最优状态下的各运行参数对应的参数值。
优选的，所述基于解析后的控制信号和运行数据利用选择的控制策略进行计算得到控制命令，包括：
当控制类型为用电安全控制时：
根据从所述工业球磨机的用电数据中提取的特征值和非用电数据，利用存储的控制策略采用分类算法对球磨机的生产工况进行异常性分析得到各工业球磨机的运行状态数据；
将所述各工业球磨机的运行状态数据发送至主站，并接收主站基于所述工业球磨机的运行状态数据确定的控制信号；
以所述控制信号作为控制命令；
所述运行状态数据包括：正常工况和异常工况，所述异常工况包括存在故障隐患或故障，以及故障隐患类型或故障点；
所述控制策略包括：基于用电数据特征值和非用电数据、历史均值和为各用电数据和非用电数据设置的阈值判断是否存在故障隐患或故障；当存在故障隐患时确定故障隐患类型；当存在故障时确定故障点；所述为各用电数据和非用电数据设置的阈值从主站获取。
优选的，所述基于解析后的控制信号和运行数据利用选择的控制策略进行计算得到控制命令，包括：
当控制类型为与电网互动实现需求控制响应时：
基于预先设定的报文结构对所述控制信号进行解析；
基于解析后的控制信号利用控制策略，确定用电响应结果，并基于用电响应结果生成控制命令；
所述用电响应结果包括下述中的任意一种：全额响应、部分响应和不响应；当为部分响应时，响应值的取值范围为全额响应的[-100%,100%]之间；其中 0代表不参与响应，正值代表填谷响应，负值代表削峰响应。
优选的，所述报文结构包括请求报文段和应答报文段；
所述请求报文段包括：请求报文头部、需求响应时间段、需求响应负荷总量、推荐单个球磨机需求响应负荷量、主站Server为每个工业球磨机推荐的响应值和时间戳；
所述应答报文段包括：答复报文头部、协商同意响应量、同意开始时间、同意结束时间和时间戳；
其中，所述答复报文头部和请求报文头部均包括下述中的一种：削峰、填谷、新能源消纳和辅助服务。
优选的，所述得到特征值之后还包括：将所述特征值及其时标上传至主站进行存储。
基于同一种发明构思，本发明还提供一种工业球磨机智慧能源系统，包括通信连接的智慧能源终端和主站；
所述智慧能源终端为本发明提供的一种工业球磨机智慧能源终端；
所述主站与电网连接，用于获取需求数据，并基于对各智慧能源终端的运行控制利用所述需求数据和所述智慧能源终端提供的工业球磨机的运行数据进行计算得到各智慧能源终端的控制数据，并将所述控制数据和需求数据发送至智慧能源终端实现对所述工业球磨机的运行控制；
所述运行控制至少包括下述中的一种或多种控制类型：用能优化控制、用电安全控制和基于与电网互动实现需求控制响应。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的一种工业球磨机智慧能源终端，所述智慧能源终端设置于工业球磨机侧，包括：控制器和与所述控制器连接的通信模块、采集器和控制输出模块；所述智慧能源终端通过所述通信模块分别与工业球磨机和主站连接；所述采集器通过所述通信模块分别获取工业球磨机的运行数据以及主站提供的控制数据和需求数据；所述控制器用于：基于所述工业球磨机的运行数据以及所述主站提供的控制数据和需求数据进行计算得到控制命令；并将所述控制命令发送至控制输出模块；所述控制输出模块用于：通过所述通信模块向所述工业球磨机和主站发送所述控制命令，实现对所述工业球磨机的运行控制；所述运行控制至少包括下述中的一种或多种控制类型：用能优化控制、用电安全控制和基于与电网互动实现需求控制响应，利用本发明的智慧能源终端可以实现对工业球磨机的用能优化调节，提高矿山开采、煤炭发电、水泥生产等行业的能效水平；实时用电安全监测，在高安全要求、高复杂工况背景下实现对工业球磨的运行安全预警；通过接入主站有利于降低电网尖峰负荷，相当于产生虚拟发电厂的作用，有效支撑新型电力系统背景下的源网荷储的协调互动。
附图说明
图1为本发明的工业球磨机智慧能源系统结构示意图；
图2为本发明的工业球磨机智慧能源终端结构示意图；
图3为本发明的工业球磨机运行控制方法流程图；
图4为基于db小波变换的电气量信号降噪算法流程图；
图5为工业球磨机参与电网互动模式图；
图6为同步报文生成流程图；
图7为用电安全技术流程图；
图8为安全预警技术流程图；
图9为安全域和故障阈划分示意图；
图10为多源信息融合的故障隐患检查方法流程图。
具体实施方式
针对粗放式的工业球磨机目前存在缺乏精细化的能效管控、生产过程实时的用电安全、故障检测和电网优化互动能力，不能实现与电网的有效互动，协助电网实现削峰填谷、新能源消纳等目标，本发明提出了一种工业球磨机智慧能源终端、系统和控制方法，对工业球磨机能耗监测、健康状态监控、用电安全监控和根据电网运行特性参与电力需求响应的多功能终端与系统进行设计。通过集约化的传感平台和球磨机现有的平台集成或直接技术改造，实现电量和非电量参数的采集，进而实现设备本身的能效分析、用电安全态势评估，并结合企业生产和电网运行参数制定工业球磨机与电网的互动策略，有效的实现电网削峰填谷、新能源消纳等运行需求。本申请能全面优化工业球磨机用电与能效领域的多个目标需求，实现企业本身的用能优化、运行安全保障和电网的安全、稳定、经济运行。为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
实施例1：
本发明提供一种工业球磨机智慧能源系统，通过研究球磨机能耗监测、用电安全和参与电力需求响应并对球磨机进行优化控制从而提高系统的运行效率对于节能改造具有重要意义。
球磨机能耗监测（用能优化）方面
球磨机负荷是指磨机中球负荷、物料负荷以及水量的总和，它是磨矿过程一个重要数，部分水泥磨功率在10000kW以上，直接影响到磨矿的效果。在实际生产过程中，由于矿石性质的波动以及一系列外界因素的干扰和操作水平的差异等，使球磨机的负荷难以维持在最佳水平，不能充分发挥球磨机的功效。因此，在磨矿过程自动控制中，球磨机负荷的检测和控制是球磨机自动控制最重要的内容。能否准确地检测出球磨机的负荷（包括球负荷、物料负荷以及水量的各自数值）是整个球磨机优化控制成败的关键。以湿式球磨机为例，湿式球磨机的工作特性可以直接用消耗的有功功率来描述。当磨机及其转速均固定时，理论推算和实际检测结果表明球磨机电机有功功率和球磨机负荷之间存在有一定的关系。随着球磨机负荷的增加、开始时球磨机电机的有功功率明显上升、到达某一极值后、随着球磨机负荷的增加、有功功率反而下降，此极值可以认为是球磨机负荷的最佳点。因此，有功功率直接与球磨机负荷有关。
球磨机用电安全方面
球磨机作为大容量负荷，其设备安全直接影响到配电系统的运行安全。当球磨机发生故障隐患时，其功率、谐波、剩余电流、三相不平衡度等外部电气量将呈现渐进性变化，如功率异常增大、高频谐波增大、剩余电流增大、三相不平衡度增大等。结合设备运行工况，对较长时间段内各电气量的历史数据进行分析，可实现对其隐患的辨识和定位。
球磨机参与电力需求响应方面
以水泥行业球磨机应用为例，水泥工业的主要耗电环节为生料粉磨、熟料烧成、水泥粉磨三个环节，即“两磨一烧”过程，各环节通常需长时间持续若干小时。以山东鲁城水泥有限公司（泗城变）的实地调研数据为例，负荷用电高峰出现在低谷电价时段，此时水泥厂同时进行“两磨一烧”工序,用电量最大；水泥厂在高峰用电时段根据生产需要选择停止生产或者进行熟料烧成与粉磨。
水泥行业二级负荷主要为生料磨、水泥磨等设备，主要功能是粉磨水泥原料以及水泥熟料，具有可中断的潜力，当其参与需求侧响应时，可以将生料磨、水泥磨以及一些附属设备安排到用电谷段生产，起到移峰填谷的作用，不会对企业生产经营带来较大的经济损失。对于生料磨和水泥磨等设备，运行负荷可以完全中断生产，其中水泥磨的持续时间不超过4-8h，生料磨的持续时间不超过0.5-2h。因此水泥磨和生料磨的生产时间安排灵活性较高,很多企业充分利用夜间低廉电力进行生产,这类负荷的可中断潜力较大。
非生产负荷如照明用电、空调用电等耗电量较少，可调空间较小，随意调节可能会破坏厂区供电的可靠性，影响企业工作人员的正常办公，因此其作为可调负荷参与需求侧响应的能力有限。
因此，水泥行业的生料磨、水泥磨等主要生产设备具备可中断潜力，部分情况下具备填谷潜力，其连续生产是为了提高生产效率，并非是由于工艺技术所限，在生产工艺上这些设备均适宜参与电力需求响应。
综上所述，由于工业球磨机属于粗放式高耗能设备，其用能优化、安全监测和与电网互动等领域均具有可观的潜力，本申请通过设计一体化的传感采集、分析和控制终端与系统，全面提升工业球磨机的能效、安全和电网友好特性。本发明通过对工业球磨机自身状态监测信号、生产运行信号和电网运行信号等多源数据进行融合应用，设计了包含用能优化、用电安全和电网互动等功能一体化应用的工业球磨机智慧能源终端与工业球磨机智慧能源系统。
本发明提供的工业球磨机智慧能源系统如图1所示包括：工业球磨机智慧能源终端和主站，在每个工业球磨机侧均设置一个智慧能源终端，多个智慧能源终端连接到一个主站上。
智慧能源终端将工业球磨机的运行数据发送到主站；
主站通过与电网连接进而获取需求数据，并基于对各智慧能源终端的运行控制利用所述需求数据和所述智慧能源终端提供的工业球磨机的运行数据进行计算得到各智慧能源终端的控制数据，并将所述控制数据和需求数据发送至智慧能源终端实现对所述工业球磨机的运行控制；其中需求数据包括由电网提供的电网运行需求和工业球磨机的生产运行计划。
本发明的运行控制包括：用能优化控制、用电安全控制和基于与电网互动实现需求控制响应。
如图2所示，本发明的各智慧能源终端均包括：控制器和与所述控制器连接的通信模块、采集器和控制输出模块；
智慧能源终端通过通信模块分别与工业球磨机和主站连接；
采集器通过所述通信模块分别获取工业球磨机的运行数据以及主站提供的控制数据和需求数据；
控制器用于：基于所述工业球磨机的运行数据以及所述主站提供的控制数据和需求数据进行计算得到控制命令；并将所述控制命令发送至控制输出模块；这里所述控制命令以请求报文格式下发，所述控制命令包括下述中的一种或多种：需要获取的各球磨机的至少一个传感信号、控制策略和控制信号。
所述控制输出模块用于：通过所述通信模块向所述工业球磨机和主站发送所述控制命令，实现对所述工业球磨机的用能优化控制、用电安全控制和基于与电网互动实现需求控制响应等的运行控制。
其中，采集器包括：AD采样模块、非用电数据采集模块和计量回路模块；控制器包括：主控芯片和能耗监测模块。
智慧能源终端还包括：安全模块；所述安全模块与主控芯片连接，用于对主控芯片中所有数据进行安全管理。
下面对各模块进行详细介绍：
通信模块，向上与主站连接，向下与工业球磨机连接，用于传输球磨机的用电数据和非用电数据及接收控制数据、电网运行需求和生产运行计划，通信方式支持4G+230MHz、无线专网、4G+以太网，通信协议支持MQTT+Moubus+DL/T645等；控制数据以报文形式进行接收。通信模块包括：与工业球磨机连接的电网接口和与主站连接的网络接口。
AD采样模块，与所述主控芯片连接，用于通过对工业球磨机的参数信号进行数据采样感知球磨机实时运行状态，包括球磨机运行时的电压、电流、功率等用电数据，同时将用电数据转换为数字化信号；球磨机由机械设备部件构成，包括进料装置、支撑装置、回转部分、卸料装置、传动装置和润滑及冷却装置六大部分组成。因为球磨机本身不具备数据采集功能，因此需要通过AD采样模块实现数据采集。
非用电数据采集模块与通信模块连接，主要采集球磨机运行温度和机械振动等的实时非用电数据，同时将非用电数据转换为数字化信号。
计量回路模块，与所述AD采样模块和控制芯片连接，用于基于所述AD采样模块采样的采样数据确定球磨机的参数值；具体用于基于db小波变换和逆变换的方法对数字化信号进行去噪；并将去噪后的数字化信号进行特征提取得到特征参数值；
主控芯片，与计量回路模块、安全模块、控制数据模块连接，用于存储主站提供的控制策略；根据各球磨机的传感信号确定对所述工业球磨机执行运行控制的控制类型，并选择相应的控制策略；基于预先设定的报文结构对所述控制信号进行解析；基于解析后的控制信号和运行数据利用选择的控制策略进行计算得到控制命令；
根据各球磨机的传感信号确定对所述工业球磨机执行运行控制的控制类型包括：
当所述传感信号至少包括电压信号、电流信息、实时工作负荷等信号时，对应的控制类型为用能优化控制；
当所述传感信号至少包括震动信息、电压信号、电流信息、实时工作负荷等信号时，对应的控制类型为用电安全控制；
当所述传感信号至少包括电压信号、电流信息、实时工作负荷等信号、电网电压、负荷缺口等信息时，对应的控制类型为与电网互动实现需求控制响应。
控制输出模块，与所述主控芯片连接，用于通过所述通信模块向所述工业球磨机输出控制命令还可以将该控制命令以报文的形式通过通信模块发送主站；同时控制输出模块还可以将工业球磨机的设备能耗、实时运行数据、运行状态等数据通过通信模块发送到主站。
安全模块，与主控芯片连接，主要负责终端中数据传输、信号上传下达的信息安全，可以通过嵌入一些安全算法实现。
本发明的智慧能源终端通过上述模块可以实现用能优化、用电安全和电网互动等功能一体化的应用；
（1）当控制类型为用能优化控制时，所述主控芯片基于所述能耗数据利用控制策略确定达到能耗最优时要调整的工业球磨机的运行参数和参数值；所述对所述工业球磨机的控制命令由所述调整后的参数和参数值确定；
所述控制策略包括：根据所述能耗数据与对标库进行对照，确定达到能耗最优时要调整的工业球磨机的运行参数和参数值；
所述对标库基于通信模块从主站获取；所述对标库包括球磨机的各运行参数及所述工业球磨机处于最优状态下的各运行参数对应的参数值。
（2）当控制类型为用电安全控制时，根据从所述工业球磨机的用电数据中提取的特征值和非用电数据，利用存储的控制策略采用分类算法对球磨机的生产工况进行异常性分析得到各工业球磨机的运行状态数据，并将所述运行状态数据依次通过控制输出模块和通信模块发送至主站；
所述运行状态数据包括：正常工况和异常工况，所述异常工况包括存在故障隐患或故障，以及故障隐患类型或故障点；
所述分类算法包括：根据各故障或故障隐患为各用电数据和非用电数据分别设置阈值；
所述控制策略包括：基于用电数据特征值和非用电数据、历史均值和为各用电数据和非用电数据设置的阈值判断是否存在故障隐患或故障；当存在故障隐患时确定故障隐患类型；当存在故障时确定故障点。
（3）当控制类型为与电网互动实现需求控制响应时，基于预先设定的报文结构对所述控制信号进行解析；基于解析后的控制信号利用控制策略，确定用电响应结果，并基于用电响应结果生成控制命令；
所述用电响应结果包括下述中的任意一种：全额响应、部分响应和不响应；当为部分响应时，响应值的取值范围为全额响应的[-100%,100%]之间；其中 0代表不参与响应，正值代表填谷响应，负值代表削峰响应。
本发明通过集约化的传感平台和球磨机现有的平台集成或直接技术改造，利用工业球磨机智慧能源终端实现用电数据和非用电数据的采集，进而实现设备本身的能效分析、用电安全态势评估，并结合企业生产和电网运行参数制定工业球磨机与电网的互动策略，有效的实现电网削峰填谷、新能源消纳等运行需求。本申请能全面优化工业球磨机用电与能效领域的多个目标需求，实现企业本身的用能优化、运行安全保障和电网的安全、稳定、经济运行。
本发明提供的工业球磨机智慧能源终端根据电网运行需求和生产运行计划，利用用能优化功能、用电安全策略和电网互动功能对球磨机控制器进行开断控制、和填充率控制，进而充分挖掘球磨机的节能潜力，实现电网削峰填谷、新能源消纳等运行需求。
实施例2
本发明还提供一种工业球磨机运行控制方法，利用上述实施例提供的一种智慧能源终端对球磨机进行实时能耗的测算以及进行控制，其过程如图3所示包括：
S1、分别获取工业球磨机的运行数据以及主站的控制信号和需求信息；
S2、基于所述工业球磨机的运行数据以及主站的控制信号和需求信息进行计算得到控制命令；
S3、将所述控制命令分别发送至主站和工业球磨机，实现对所述工业球磨机的运行控制；
所述运行控制至少包括下述中的一种或多种控制类型：用能优化控制、用电安全控制和基于与电网互动实现需求控制响应。
步骤S1中获取工业球磨机的运行数据，包括：
采集所述工业球磨机的用电数据和非用电数据，并将所述用电数据转换为数字化信号；
基于db小波变换和逆变换的方法对所述数字化信号进行去噪；
将去噪后的数字化信号进行特征提取得到特征值；
工业球磨机的运行数据包括用电数据和非用电数据；用电数据由AD采样模块采集，可以是球磨机运行时的电压、电流和功率等；非用电数据由非用电采集模块采集，可以是温度数据、机械振动数据和烟感数据等。
电气量信号降噪方法
降噪方法采用基于db小波变换和逆变换的方法实现，具体步骤如图4所示，包括：
步骤（1）利用db4小波对电流采样信号（电流波形信号）逐层分解，得到高频分量和低频分量；基于低频分量进行自适应阈值设定；
步骤（2）基于预设能量比，根据得到的小波低频分量的幅值，动态计算得到高频分量的限值；
步骤（3）基于高频分量的限值，对小波高频分量进行限幅处理,滤除超过限幅上下限的数据；
步骤（4）对获得的各次分量进行小波逆变换，获得降噪后的电流波形数据。
下面对本申请提供到的几个技术进行介绍：
特征值提取方法
对于电气量等用电数据及非用电数据等物理量，分别利用格兹尔Goertzel算法和经验模态分解EMD算法可提取到表征特定故障特性的特征值，具体步骤如下：
step 1.在电气量采集的基础上，分析计算三相电压电流不平衡度、剩余电流有效值等指标。结合三相电流不平衡度，三相电压不平衡、零线电位漂移可表征接地系统故障/隐患；结合历史均值，剩余电流有效值过高可表征馈线、绕组线圈绝缘失效等故障/隐患。
step 2.基于Goertzel算法，提取基波及制定频率下的波形幅值。电压电流基波分量可计算设备基波功率，进而结合产能、机械振动等数据，评判系统运行情况；结合历史均值，高频谐波异常增大可表征绝缘失效、接触不良等异常放电现象。
step 3.利用EMD算法对振动传感器提供的振动加速度信号进行处理，提取得到的非周期性信号波动，指向变速器等机械传动设备的故障隐患。
S2、基于所述工业球磨机的运行数据以及主站的控制信号和需求信息进行计算得到控制命令，包括：
（1）用能优化
当控制类型为用能优化控制时，
根据AD采样模块得到的工业球磨机运行数据计算各球磨机的能耗数据；
基于所述能耗数据利用控制策略确定达到能耗最优时要调整的工业球磨机的运行参数和参数值；所述对所述工业球磨机的控制命令由所述调整后的参数和参数值确定；
所述控制策略包括：根据所述能耗数据与对标库进行对照，确定达到能耗最优时要调整的工业球磨机的运行参数和参数值；
所述对标库基于通信模块从主站获取；所述对标库包括球磨机的各运行参数及所述工业球磨机处于最优状态下的各运行参数对应的参数值。
这里能耗数据的计算具体包括：
通过智慧能源终端采集球磨机的历史运行数据和历史用电负荷数据，通过主站对采集到数据进行分析，建立球磨机运行数据与用电负荷之间的关系，构建出球磨机运行数据对用电负荷的影响实时分析模型；通过采集到的实时球磨机运行数据，进而评估出球磨机的实时能耗。
主站通过建立球磨机运行数据与用电负荷之间的关系，构建出球磨机运行数据对用电负荷的影响实时分析模型利用了贝叶斯估计的线性回归模型，其具体过程包括：
假设变量X为球磨机运行数据参数，是
维向量，其中
，
变量
为用电负荷变量，
与
之间存在线性关系，满足：
其中，
为
维向量，
，且
为用
电负荷预测与球磨机运行数据参数之间的系数。在模型中，
和 
是可观测的已知量，
参数
，
，
为未知量。根据贝叶斯原理，给定
和
时，
，
，
的联合后验分
布为：
其中，
，假定
参数变量之间是相互独立的，它们的先验分
布，分别取为
，利用共轭分步法，可计算出参数
的
条件后验分布
，其中：
同理可知，
的条件后验分布为
，其中：
最后，基于以上步骤，在预先建立的贝叶斯估计的线性回归模型中，输入球磨机历史运行数据和历史用电负荷数据，进而得到式（1-1）的参数系数，得到完整的贝叶斯估计的线性回归模型。
基于贝叶斯估计的线性回归模型，构建出球磨机运行数据对用电负荷的影响实时分析模型。
目前存在对能耗进行监测的技术，例如申请号201410200886.4提供的一种机床多能量源的可配置能耗在线监测方法及系统，其给出了能耗监测的系统架构，对传感器选型、布局等进行了设计，但是没有给出能耗评估和优化方法等数据处理层面的核心技术环节，而本申请通过构建的球磨机运行状态对用电负荷的影响实时分析模型，评估出球磨机的实时能耗，通过本发明提供的工业球磨机的实时能耗确定调整参数及参数值，实现了球磨机运行工作模式的动态调整，合理制定削峰填谷以及可关断负荷控制。
（2）电网互动
本发明利用工业球磨机智慧能源终端使工业球磨机参与电网互动的模式，如图5所示，该模式是主站构建生产工序与电力需求响应耦合的联合优化模型，该模型为多目标优化模型；这里以偏差最小为目标考虑优先级的负荷削减用电方案，为例对主站提供的联合优化模型的构架过程进行介绍：
基于激励的用电方案不对用电设备进行选择，共有J个生产任务，在规划期T范围
内（非总规划期，为激励的负荷削减时段）的优先级为
，q=1时优先级最高，每个任
务的生产计划时长为
且开启的时间上下限为
及
。模型的决策变量为
，
为等级
的任务
在
时刻的开启情况。
目标函数：
规划期T非总规划期，为激励的负荷削减时段，
为去除确定生产计划的k时
刻的负荷上限。
约束条件：
（1）变量约束
（2）优先级约束
优先级约束决定了等级高的任务将先被完成。
（3）总负荷约束
利用上述建立的联合优化模型，主站根据生产工况信息、生产运行计划和电网运行信息中提供的负荷缺口（即电网运行需求）对该模型进行求解获得各工业球磨机参与需求响应的任务信号，并将该任务信号通过报文的形式下发到与各工业球磨机对应的智慧能源终端；
智慧能源终端基于预先设定的报文结构对所述控制信号进行解析；基于解析后的控制信号利用本地预先存储的控制策略，确定工业球磨机参与用电响应实际情况，并基于用电响应实际情况生成控制命令，发送到该工业球磨机，同时智慧能源终端还将参与用电响应实际情况以报文的形式反馈给主站，实现在保证企业生产的前提下实现球磨参与电网削峰填谷、新能源消纳等目标应用。同时智慧能源终端和主站都对数据进行存储以备后期稽核。
工业球磨机参与用电响应实际情况是根据本地预先存储的控制策略，计算得到，该策略主要是提供一些阈值，根据主站发送的参与需求响应的任务信号与阈值判断得到。这里的控制策略可以是主站预先制定好下发到智慧能源终端，也可以是人工在主站自定的策略基础上修改阈值得到；智慧能源终端根据这些策略自动计算参与响应量等实际情况后生成指令，或者对该实际情况进行修改后生成指令。这里参与用电响应实际情况可以是全额响应、部分响应和不响应；当为部分响应时，响应值的取值范围为全额响应的[-100%,100%]之间；其中 0代表不参与响应，正值代表填谷响应，负值代表削峰响应。
为了实现工业球磨机智慧能源终端与生产运行系统（或工业物联网系统）及电网运行信息的通信，满足用能优化、用电安全、需求响应等广域控制需求，设计了满足多种需求的报文；
为了实现工业球磨机智慧能源终端与电网或负荷聚合商服务器之间的通信，满足需求响应业务的要求，设计了工业球磨机负荷设备参与电网互动调节的通信实现方法，电网或者负荷聚合商服务器向区域内工业球磨机用电负荷设备发送包含需求响应任务目标的需求响应指令报文，如图6所示，其报文结构如表1和表2所示。
表1 Request请求报文段
报文域详情：
REQH: Request Header, 请求报文头部, 长度为4字节；包括削峰、填谷、新能源消纳和辅助服务等可关断负荷控制；
DTI: Demand Time Interval: 需求响应时间段，长度为8字节，包含开始时间和结束时间；
TDVOL: Total Demand Volume, 需求响应负荷总量, 各个Host的AVOL(见Response报文段)之和应当大于等于这个值, 长度为4字节；
RVOL: Recommended Volume, 推荐单个球磨机需求响应负荷量, Server为每个Host推荐的响应值,该域长度为4字节；
STMP: Timestamp, 时间戳, 该Request报文被广播发送出来的时间, 以UnixTime的形式呈现,长度为8字节。
例如：
REQH: Request Header, 削峰；
DTI: Demand Time Interval: 14:00-15:00；
TDVOL: Total Demand Volume, 1kW；
RVOL: Recommended Volume, 1kW；
STMP: Timestamp, 时间戳, 12:00。
表2 Response应答报文段
报文域详情：
RESH: Response Header, 答复报文头部, 长度为4字节；包括削峰、填谷、新能源消纳和辅助服务等可关断负荷控制；
NVOL: Negotiation Volume, 协商同意响应量, 代表目标球磨机负荷承诺在DEND(见Request报文段)之前完成的响应量。可以选择全额响应、不进行响应、部分响应，取值范围为[-100%,100%], 0代表不参与响应，正值代表填谷响应，负值代表削峰响应，中间非整数值可以通过调整填充率的形式进行部分响应，长度为8字节；Host可以选择忽略请求报文中的对每个HOST的推荐值并选择自己可以承载的响应值, 但全部Host的配电量总和应当大于等于TDVOL域的值。
ABEG: Agreed Begin Time, 同意开始时间, 以Unix Time的形式呈现, 代表本机承诺在该时间开始参与需求响应. 该域长度为8字节；
NEND: Negotiation End Time, 同意结束时间, 以Unix Time的形式呈现, 代表本机承诺在该时间之前完成自己的响应工作, 该值应当小于等于DEND(见Request报文段). 该域长度为8字节；
STMP: Timestamp, 时间戳, 该Response报文发送出来的时间, 以Unix Time的形式呈现,长度为8字节。
举例：
RESH: Response Header,削峰；
NVOL: Negotiation Volume, 1kW；
ABEG: Agreed Begin Time, 14:00；
NEND: Negotiation End Time, 15:00节；
STMP: Timestamp, 13:05；
NVOL（Negotiation Volume）:100%。
工业球磨机智慧能源终端接收报文启动调节功率流程，包括：工业球磨机智慧能源终端接收到请求报文后，根据报文级别，首先识别目前设备的负荷类别，做出相应级别的调整。球磨机功率调整模式与生产约束和电网运行需求有关，综合两者因素构建多目标优化模型求解响应策略形成需求响应量NVOL（Negotiation Volume）可以是总负荷的[-100%,100%]。
下面以某地工业球磨机参与电网调峰为例，对本发明提供的电网互动进行说明：
步骤（1）用户注册。用户通过工业互联网、工业CPS、SCADA系统等实现球磨机与需求响应系统的互联互通；
步骤（2）球磨机负荷接入需求响应主站后，将额定功率、实时运行信息、生产排班计划等信息上传至需求响应主站，需求响应主站融合电网运行信息，构建生产运作与电力需求响应联合优化的多目标调度策略，生成球磨机需求响应策略；
步骤（3）球磨机需求响应主站执行指令并生成报文信息，下发至本申请设计的智慧能源终端，用户可以设置设备直控模式，也可以根据推送指令由用户自行执行需求响应指令。
对于可调节负荷潜力模型方面的研究对于工业用电尤其是水泥企业的可调节负荷潜力研究调节成本高的问题，现有技术CN113781253A公开了一种水泥企业负荷的功率调节方法及系统，将水泥企业用电数据、生产数据带入预先构建的可调节负荷潜力模型中得到多种功率调节方式，以及各种功率调节方式下的持续时间；以用电成本最小为目标的功率调节方式进行水泥企业负荷的功率调节，其调节方式是关断或开启，缺少灵活性，难以适应新能源消纳和供需实时不平衡等应用需求。而本发明提供的根据生产工况信息和电网运行信息（获得电网负荷缺口任务数据）进行智能决策，构建生产工序与电力需求响应耦合的联合优化模型，建立多目标优化模型进行求解获得需求响应策略，并将所述策略向主站反馈，实现在保证企业生产的前提下实现球磨参与电网削峰填谷、新能源消纳等目标应用。
（3）用电安全
本发明提供了工业球磨机故障隐患感知技术，可根据设备电压、电流、机械振动等实时数据，结合设备产能等生产数据，实现对球磨机电气故障隐患的感知和预警，实现提高设备安全性和可靠性的目的。
当智慧能源终端判断控制类型为用电安全控制时，根据从所述工业球磨机的用电数据中提取的特征值和非用电数据，利用存储的控制策略采用分类算法对球磨机的生产工况进行异常性分析得到各工业球磨机的运行状态数据，并将所述运行状态数据依次通过控制输出模块和通信模块发送至主站；
其具体过程如图7所示：
设备电压电流经电压、电流互感器变换、信号调理和AD采样后，得到数字化信号；实时采集的电气量信号可利用ARM或DSP滤除干扰后，提取特征值，并将特征值及其时标存入主站的数据库。
例如，设备运行过程中产生的振动是表征设备运行状态和健康度的重要物理参量，利用振动传感器可提取不同测点、不同方向的加速度参数，经信号调理、采样、去噪和特征值提取后，将特征值及其时标存入主站数据库。
多源特征融合环节从数据库中提取带时标的电气量-物理量的特征值，结合对应时段内物料产能数据，对设备生产工况进行异常性分析。对常见的故障隐患和设备故障，可根据多源特征值、历史均值、预设阈值等进行综合分析，判断故障隐患类型及故障点，实现用电安全预警。
举例：多源特征值、历史均值、预设阈值等作为监督变量
；以故障
类型
为输出，通过机器学习算法如bp神经网络或者SVM等即可实现对故障类型的分析，进
而得到隐患类型和故障点。
下面对利用工业球磨机故障隐患感知技术对基于多物理量动态阈值的球磨机异常检测及安全预警方法进行介绍，如图8所示。
球磨机等矿山用大型机械设备的工作环境恶劣，各类故障及隐患模式复杂，运维养护难度大。
线缆的绝缘破损或失效容易造成设备间歇性/持续性漏电，严重威胁人身及设备安全；线缆或断路器等接触不良可能造成接触不良，电机缺相运行；此外，短路、过负荷、过电压、低电压等故障和隐患，均反映为电气量指标越限，可采用基于固定阈值的异常检测，即将各电气量与预设的整定值比较，并判断是否发生异常工况。
设备电气负荷与其产能成正比例分布，其固定阈值由主站根据设备运行工况历史特征数据进行聚类分析，可划分为正常工作域，进而设定动态阈值。然后将该动态阈值下发到智慧能源终端，智慧能源终端将归一化后的电气量特征值与动态阈值进行比对，判断是否发生故障。动态阈值的初始值根据经验设定，并随着系统的运行动态调整，从而实现对设备运行状态的动态跟踪。安全域和故障域划分如图9所示。
变速箱等机械组件的故障或隐患可能导致设备异常振动、电机负荷增大等表象，对多功能球磨机控制系统采集到的电压、电流、机械振动等多物理量的实时数据进行聚类异常分析。考虑到系统运行工况对各电气量及物理量影响明显，固定阈值难以整定或无法反映异常工况。
这里阈值的预设由主站实现包括：
对球磨机运行工况历史特征数据进行聚类分析，确定正常工作域；
基于所述正常工作域确定所述阈值阈值。
在对球磨机运行工况历史特征数据进行聚类分析之前需要对采集的在多物理量数据中，利用步骤S1中获取工业球磨机的运行数据的方法对数据先进行降噪滤波、特征提取。
本发明中各电气量特征值和机械振动特征值构成了评测系统运行工况的多物理量信息源。对各物理量进行信息融合和模式辨识，可实现基于多源融合的故障隐患检查方法，具体如图10所示：
Step1，提取各物理量信息；
step2，对各物理量信息分别构造模糊隶属度函数，基于历史数据统计分布，将提取到的各物理量特征值归一化为模糊评价值；
step3，在模糊评价的基础上，将系统运行工况的各物理量映射为高维空间的运行点。对历史数据进行聚类分析，形成运行工况的聚类空间；
step4，将实时运行工况与聚类空间进行对比，离群点表征设备运行存在异常情况，需根据各物理量进行进一步的分析研判。
现有的故障电弧检测方法一般通过A/D采样获取电压、电流波形，再利用小波变换、傅里叶变换等数据工具提取电弧的特征。通过提高A/D采样精度和采样频率，采用更平滑的小波基函数和更多层的分解，有助于更准确地捕捉到电弧故障的特异性电气特征，从而提高电弧检测的准确性。例如已公开的申请CN201510719178.6一种多信息融合故障电弧检测方法及装置和CN201510834813.5一种基于小波系数均差值的故障电弧检测方法，但其所需的电压、电流波形的采样精度高、数据量大、所选小波基函数较为平滑、小波分解层数较多、人工神经网络节点数多等，由于数据计算量大，不适于在嵌入式系统中实现。而本申请根据设备电压、电流、机械振动等实时数据，结合设备产能等生产数据，利用嵌入式系统进行边缘智能计算，实现对球磨机电气故障隐患的感知和预警。
需求响应：指当电力批发市场价格升高或系统可靠性受威胁时，电力用户接收到供电方发出的诱导性减少负荷的直接补偿通知或者电力价格上升信号后，改变其固有的习惯用电模式，达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保障电网稳定，并抑制电价上升的短期行为。
能耗监测：指对用能单位的电、热、水、煤、温度等能耗数据进行分项计量、采集、传输和监控。依托计算机网络、无线通信、计量采集等信息化技术手段进行。能够反映数据的动态变化，对历史数据进行存储和查询。
显然，所描述的实施例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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (24)
1.一种工业球磨机智慧能源终端，其特征在于，所述智慧能源终端设置于工业球磨机侧，包括：控制器和与所述控制器连接的通信模块、采集器和控制输出模块；
所述智慧能源终端通过所述通信模块分别与工业球磨机和主站连接；
所述采集器通过所述通信模块分别获取工业球磨机的运行数据以及主站提供的控制数据和需求数据；
所述控制器用于：基于所述工业球磨机的运行数据以及所述主站提供的控制数据和需求数据进行计算得到控制命令；并将所述控制命令发送至控制输出模块；
所述控制输出模块用于：通过所述通信模块向所述工业球磨机和主站发送所述控制命令，实现对所述工业球磨机的运行控制；
所述运行控制至少包括下述中的一种或多种控制类型：用能优化控制、用电安全控制和基于与电网互动实现需求控制响应。
2.如权利要求1所述的智慧能源终端，其特征在于，所述采集器包括：AD采样模块、非用电数据采集模块和计量回路模块；所述计量回路模块与所述AD采样模块和控制器连接；所述AD采样模块和非用电数据采集模块均与所述通信模块连接；
所述AD采样模块用于采集所述工业球磨机的用电数据，并将所述用电数据转换为数字化信号；
所述非用电数据采集模块用于采集所述工业球磨机的非用电数据，并将所述用电数据转换为数字化信号；
所述计量回路模块，用于基于db小波变换和逆变换的方法对所述数字化信号进行去噪；并将去噪后的数字化信号进行特征提取得到特征值；
所述工业球磨机的运行数据包括用电数据和非用电数据；所述用电数据至少包括下述中的一种或多种：球磨机运行时的电压、电流和功率；所述非用电数据包括至少包括下述中的一种或多种：温度数据、机械振动数据和烟感数据。
3.如权利要求1所述的智慧能源终端，其特征在于，所述控制命令以请求报文格式下发，所述控制命令包括下述中的一种或多种：需要获取的各球磨机的至少一个传感信号、控制策略和控制信号；所述需求数据包括电网运行需求和生产运行计划。
4.如权利要求3所述的智慧能源终端，其特征在于，所述控制器包括：主控芯片；所述主控芯片用于：
根据各球磨机的传感信号确定对所述工业球磨机执行运行控制的控制类型，并选择相应的控制策略；
基于预先设定的报文结构对所述控制信号进行解析；
基于解析后的控制信号和运行数据利用选择的控制策略进行计算得到控制命令；
将所述控制命令发送至控制输出模块。
5.如权利要求4所述的智慧能源终端，其特征在于，所述主控芯片还用于存储所述控制策略。
6.如权利要求5所述的智慧能源终端，其特征在于，所述根据各球磨机的传感信号确定对所述工业球磨机执行运行控制的控制类型包括：
当所述传感信号至少包括电压信号、电流信息、实时工作负荷时，对应的控制类型为用能优化控制；
当所述传感信号至少包括震动信息、电压信号、电流信息、实时工作负荷时，对应的控制类型为用电安全控制；
当所述传感信号至少包括电压信号、电流信息、实时工作负荷、电网电压、负荷缺口时，对应的控制类型为与电网互动实现需求控制响应。
7.如权利要求5所述的智慧能源终端，其特征在于，所述控制器还包括：能耗监测模块；
所述能耗监测模块与AD采样模块连接，用于根据AD采样模块得到的工业球磨机运行数据计算各球磨机的能耗数据；
所述主控芯片具体用于：当控制类型为用能优化控制时，所述主控芯片基于所述能耗数据利用控制策略确定达到能耗最优时要调整的工业球磨机的运行参数和参数值；所述对所述工业球磨机的控制命令由所述调整后的参数和参数值确定；
所述控制策略包括：根据所述能耗数据与对标库进行对照，确定达到能耗最优时要调整的工业球磨机的运行参数和参数值；
所述对标库基于通信模块从主站获取；所述对标库包括球磨机的各运行参数及所述工业球磨机处于最优状态下的各运行参数对应的参数值。
8.如权利要求5所述的智慧能源终端，其特征在于，所述主控芯片还具体用于，当控制类型为用电安全控制时，根据从所述工业球磨机的用电数据中提取的特征值和非用电数据，利用存储的控制策略采用分类算法对球磨机的生产工况进行异常性分析得到各工业球磨机的运行状态数据，并将所述运行状态数据依次通过控制输出模块和通信模块发送至主站；
所述运行状态数据包括：正常工况和异常工况，所述异常工况包括存在故障隐患或故障，以及故障隐患类型或故障点；
所述分类算法包括：根据各故障或故障隐患为各用电数据和非用电数据分别设置阈值；
所述控制策略包括：基于用电数据特征值和非用电数据、历史均值和为各用电数据和非用电数据设置的阈值判断是否存在故障隐患或故障；当存在故障隐患时确定故障隐患类型；当存在故障时确定故障点；所述为各用电数据和非用电数据设置的阈值由主站提供。
9.如权利要求5所述的智慧能源终端，其特征在于，所述主控芯片还具体用于：
当控制类型为与电网互动实现需求控制响应时，基于预先设定的报文结构对所述控制信号进行解析；基于解析后的控制信号利用控制策略，确定用电响应结果，并基于用电响应结果生成控制命令；
所述用电响应结果包括下述中的任意一种：全额响应、部分响应和不响应；当为部分响应时，响应值的取值范围为全额响应的[-100%,100%]之间；其中 0代表不参与响应，正值代表填谷响应，负值代表削峰响应。
10.如权利要求5所述的智慧能源终端，其特征在于，所述控制输出模块具体用于：将所述主控芯片提供的控制命令以预先设定的报文结构生成应答报文并通过通信模块返回到主站；还用于将各终端对应的工业球磨机的能耗数据返回主站；还用于将所述主控芯片计算的控制命令通过通信模块发送到对应的工业球磨机。
11.如权利要求10所述的智慧能源终端，其特征在于，所述报文结构包括请求报文段和应答报文段；
所述请求报文段包括：请求报文头部、需求响应时间段、需求响应负荷总量、推荐单个球磨机需求响应负荷量、主站Server为各工业球磨机推荐的响应值和时间戳；
所述应答报文段包括：智慧能源终端答复报文头部、协商同意响应量、同意开始时间、同意结束时间和时间戳；
其中，所述答复报文头部和请求报文头部均包括下述中的一种：削峰、填谷、新能源消纳和辅助服务。
12.如权利要求1所述的智慧能源终端，其特征在于，所述智慧能源终端还包括：安全模块；所述安全模块与主控芯片连接，用于对主控芯片中所有数据进行安全管理。
13.如权利要求1所述的智慧能源终端，其特征在于，所述通信模块支持下述中的一种或多种通信网络：4G+230MHz、无线专网和4G+以太网；并支持下述中的一种或多种通信协议： MQTT+Moubus+DL和T645。
14.一种工业球磨机运行控制方法，其特征在于，包括：
分别获取工业球磨机的运行数据以及主站的控制信号和需求信息；
基于所述工业球磨机的运行数据以及主站的控制信号和需求信息进行计算得到控制命令；
将所述控制命令分别发送至主站和工业球磨机，实现对所述工业球磨机的运行控制；
所述运行控制至少包括下述中的一种或多种控制类型：用能优化控制、用电安全控制和基于与电网互动实现需求控制响应。
15.如权利要求14所述的控制方法，其特征在于，所述获取工业球磨机的运行数据，包括：
采集所述工业球磨机的用电数据和非用电数据，并将所述用电数据转换为数字化信号；
基于db小波变换和逆变换的方法对所述数字化信号进行去噪；
将去噪后的数字化信号进行特征提取得到特征值；
所述工业球磨机的运行数据包括用电数据和非用电数据，所述用电数据至少包括下述中的一种或多种：球磨机运行时的电压、电流和功率；所述非用电数据包括至少包括下述中的一种或多种：温度数据、机械振动数据和烟感数据。
16.如权利要求14所述的控制方法，其特征在于，所述控制信号以请求报文格式下发，所述控制信号包括下述中的一种或多种：需要获取的各球磨机的至少一个传感信号、控制策略和控制信号；所述需求信息包括电网运行需求和生产运行计划。
17.如权利要求16所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述工业球磨机的运行数据以及主站的控制信号和需求信息进行计算得到控制命令包括：
根据各球磨机的传感信号确定对所述工业球磨机执行运行控制的控制类型，并选择相应的控制策略；
基于预先设定的报文结构对所述控制信号进行解析；
基于解析后的控制信号和运行数据利用选择的控制策略进行计算得到控制命令。
18.如权利要求17所述的控制方法，其特征在于，所述根据各球磨机的传感信号确定对所述工业球磨机执行运行控制的控制类型，并选择相应的控制策略，包括：
当所述传感信号至少包括电压信号、电流信息、实时工作负荷时，对应的控制类型为用能优化控制；
当所述传感信号至少包括震动信息、电压信号、电流信息、实时工作负荷时，对应的控制类型为用电安全控制；
当所述传感信号至少包括电压信号、电流信息、实时工作负荷、电网电压、负荷缺口时，对应的控制类型为与电网互动实现需求控制响应。
19.如权利要求17所述的控制方法，其特征在于，所述基于解析后的控制信号和运行数据利用选择的控制策略进行计算得到控制命令，包括：
当控制类型为用能优化控制时：
根据所述工业球磨机运行数据计算球磨机的能耗数据；
基于所述能耗数据利用控制策略确定达到能耗最优时要调整的工业球磨机的运行参数和参数值；
其中，所述对所述工业球磨机的控制命令由所述调整后的参数和参数值确定；
所述控制策略包括：根据所述能耗数据与对标库进行对照，确定达到能耗最优时要调整的工业球磨机的运行参数和参数值；
所述对标库基于通信模块从主站获取；所述对标库包括球磨机的各运行参数及所述工业球磨机处于最优状态下的各运行参数对应的参数值。
20.如权利要求17所述的控制方法，其特征在于，所述基于解析后的控制信号和运行数据利用选择的控制策略进行计算得到控制命令，包括：
当控制类型为用电安全控制时：
根据从所述工业球磨机的用电数据中提取的特征值和非用电数据，利用存储的控制策略采用分类算法对球磨机的生产工况进行异常性分析得到各工业球磨机的运行状态数据；
将所述各工业球磨机的运行状态数据发送至主站，并接收主站基于所述工业球磨机的运行状态数据确定的控制信号；
以所述控制信号作为控制命令；
所述运行状态数据包括：正常工况和异常工况，所述异常工况包括存在故障隐患或故障，以及故障隐患类型或故障点；
所述控制策略包括：基于用电数据特征值和非用电数据、历史均值和为各用电数据和非用电数据设置的阈值判断是否存在故障隐患或故障；当存在故障隐患时确定故障隐患类型；当存在故障时确定故障点；所述为各用电数据和非用电数据设置的阈值从主站获取。
21.如权利要求17所述的控制方法，其特征在于，所述基于解析后的控制信号和运行数据利用选择的控制策略进行计算得到控制命令，包括：
当控制类型为与电网互动实现需求控制响应时：
基于预先设定的报文结构对所述控制信号进行解析；
基于解析后的控制信号利用控制策略，确定用电响应结果，并基于用电响应结果生成控制命令；
所述用电响应结果包括下述中的任意一种：全额响应、部分响应和不响应；当为部分响应时，响应值的取值范围为全额响应的[-100%,100%]之间；其中 0代表不参与响应，正值代表填谷响应，负值代表削峰响应。
22.如权利要求21所述的控制方法，其特征在于，所述报文结构包括请求报文段和应答报文段；
所述请求报文段包括：请求报文头部、需求响应时间段、需求响应负荷总量、推荐单个球磨机需求响应负荷量、主站Server为每个工业球磨机推荐的响应值和时间戳；
所述应答报文段包括：答复报文头部、协商同意响应量、同意开始时间、同意结束时间和时间戳；
其中，所述答复报文头部和请求报文头部均包括下述中的一种：削峰、填谷、新能源消纳和辅助服务。
23.如权利要求15所述的控制方法，其特征在于，所述得到特征值之后还包括：将所述特征值及其时标上传至主站进行存储。
24.一种工业球磨机智慧能源系统，其特征在于，包括通信连接的智慧能源终端和主站；
所述智慧能源终端为权利要求1至13任一项所述的工业球磨机智慧能源终端；
所述主站与电网连接，用于获取需求数据，并基于对各智慧能源终端的运行控制利用所述需求数据和所述智慧能源终端提供的工业球磨机的运行数据进行计算得到各智慧能源终端的控制数据，并将所述控制数据和需求数据发送至智慧能源终端实现对所述工业球磨机的运行控制；
所述运行控制至少包括下述中的一种或多种控制类型：用能优化控制、用电安全控制和基于与电网互动实现需求控制响应。
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