CN116029439A - 固体燃料环保项目在线预警系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种固体燃料环保项目在线预警系统，属于环保装置领域，用于环保监测，其包括实时数据采集系统，包括用于将实时数据采集系统所采集的数据与所存储的历史数据生成的预估数据进行比较的上位机系统，互联网服务器，查询终端，当上位机判断实时数据采集系统与所存储的历史数据偏差超出阈值时，通过上位机系统将预警数据发送至互联网服务器，互联网服务器通过分布式交互系统将预警信息发送至指定权限的查询终端，所述查询终端通过有线或无线的通讯方式获取上述预警信息。本申请能够实现使用固体燃料的若干燃烧设备在实际运行中的参数监测，在不满足环保参数要求的情况下及时有效地发送预警信息。
Description
技术领域
本申请属于环保装置领域，具体地说，尤其涉及一种固体燃料环保项目在线预警系统。
背景技术
固体燃料可以指代的是经过自然演变形成的传统的煤炭燃料，也可以参见中国专利公开号为CN103221517A所指代的有效利用废木材、废止、粘接剂、形态保持剂和热量增强剂形成的固体燃料。固体燃料，尤其是传统的煤炭燃料，其在燃烧过程中容易生成较多的温室气体或氮氧化物，而随着人们环保意识的增加以及合理有效地控制固体燃料的排放标准，上述温室气体以及氮氧化物的排放日趋合理，对环境的影响逐渐降低。然而，为了保证环保效果，在使用固体燃料较多的领域，依旧需要一套合理完善的环保在线预警系统，来实现排放标准的监测。
发明内容
本申请的目的在于提供一种固体燃料环保项目在线预警系统，其能够实现使用固体燃料的若干燃烧设备在实际运行中的参数监测，在不满足环保参数要求的情况下及时有效地发送预警信息。
为达到上述目的，本申请是通过以下技术方案实现的：
一种固体燃料环保项目在线预警系统，包括用于采集固体燃料燃烧当前时间段内燃烧状态数据的实时数据采集系统，包括用于将实时数据采集系统所采集的数据与所存储的历史数据生成的预估数据进行比较的上位机系统，用于实现上位机系统预警数据交互的互联网服务器，用于互联网服务器预警信号接收的查询终端，当上位机判断实时数据采集系统与所存储的历史数据偏差超出阈值时，通过上位机系统将预警数据发送至互联网服务器，互联网服务器通过分布式交互系统将预警信息发送至指定权限的查询终端，所述查询终端通过有线或无线的通讯方式获取上述预警信息。
作为优选的技术方案之一，所述历史数据为矩阵D，矩阵D的列数n代表固体燃料燃烧设备的n个历史状态，行数m代表对固体燃料燃烧设备m个状态的观测数据，设定某时刻tj时所采集到的设备的m个状态观测数据为X(tj)＝[x1(tj)，x2
(tj),···，xi(tj)]T①，其中xi(tj)是固体燃料燃烧设备的某个状态参数i在tj处的观测值，矩阵D记为
作为优选的技术方案之一，所述固体燃料燃烧设备在当前时间段内的观测数据Xobs，通过矩阵D与权值向量W的点积计算得到当前固体燃料燃烧设备的系统估算数据为Xest＝D·WT＝D[w1，w2，…，wn]T＝w1X(t1)+w2X(t2)+…+wnX(tn)
③，其中所述的W为权值向量，代表当前时间段内的观测数据与历史数据矩阵D的相似程度。
作为优选的技术方案之一，所述权值向量W由最小化误差向量ε得到，最小化误差向量ε＝Xobs-Xest④，在固体燃料燃烧设备某一观测数据中，其最小误差意义下的权值向量其中为非线性运算子。
作为优选的技术方案之一，所述采用相似理论计算，得到2个向量的相似程度s(X，Y)带入公式⑤，若公式⑤中计算的W值越大，则观测数据与历史数据的相似值越大，若公式⑤所计算的W值越小，则观测数据与历史数据的相似程度越小；然后将经过公式⑤计算得到的W值带入公式③得到
作为优选的技术方案之一，通过公式⑥计算得到当前固体燃料燃烧设备的估计值Xest，通过计算估计值Xest与所采集到的观测数据Xobs之间的差值，并将差值与设定的阈值进行比较，判断固体燃料燃烧设备是否处于异常状态，并通过上位机生成预警信息。
与现有技术相比，本申请的有益效果是：
本申请通过将获取的当前时间段内的观测数据、通过历史数据生成的预估数据进行比较并获得比较结果，通过比较结果与阈值之间的关系来实现是否生成预警信息的目的，进而使得固体燃料燃烧设备能够达到环保参数实时在线预警的目的，提高预警效果和预警质量。
具体实施方式
下面结合对本申请所述的技术方案作进一步地描述说明。需要说明的是，在下述段落可能涉及的方位名词，包括但不限于“上、下、左、右、前、后”等，其所依据的方位均为对应的说明书中所展示的视觉方位，其不应当也不该被视为是对本技术方案保护范围的限定，其目的仅为方便本领域的技术人员更好地理解说明书中所述的技术方案。
在下述段落的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等类似表述应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以依据具体情况结合本领域的公知常识、设计规范、标准文献等理解上述术语在本发明中的具体含义。
本申请公开了一种固体燃料环保项目在线预警系统，包括用于采集固体燃料燃烧当前时间段内燃烧状态数据的实时数据采集系统，所述的实时数据采集系统包括检测燃烧热量数值的传感器、监测燃烧所产生气体的传感器、单位时间内送入固体燃料燃烧设备的固体燃料重量采集装置，上述传感器或者采集装置能够将所采集的电信号通过传感器节点传递至监测分站，而监测分站多为环网交换机，其可包括光纤通讯模块、网口通讯模块，能够满足系统对网络的要求并支持拓展，能够在局域网以及互联网上支持与上位机系统的通信。
本申请还包括将实时数据采集系统所采集的数据与所存储的历史数据生成的预估数据进行比较的上位机系统。所述历史数据采用矩阵D来表示，矩阵D通过列数n代表固体燃料燃烧设备的n个历史状态，行数m代表对固体燃料燃烧设备m个状态的观测数据，设定某时刻tj时所采集到的设备的m个状态观测数据采用公式①来表示为X(tj)＝[x1(ti)，x2(tj)，···，xi(tj)]T，其中所述的xi(tj)是固体燃料燃烧设备的某个状态参数i在tj处的观测值，矩阵D可以通过公式②来表示成
其中通过矩阵D与权值向量W的点积计算得到当前固体燃料在固体燃料燃烧设备中的系统预估值Xest，本申请中所计算得到的Xest可通过公式③表示为
Xest＝D·WT＝D[w1，w2，…，wn]T＝w1X(t1)+w2X(t2)+…+wnX(tn)
其中所述的W为权值向量，其能够用于代表当前时间段内观测数据Xobs与历史数据矩阵D的相似程度，且权值向量W可通过最小误差向量ε得到。
在本申请中，ε可通过公式④得到，公式④表达为：
ε＝Xobs-Xest
在最小误差意义下的权值向量W可通过公式⑤表达为：
上述公式⑤中，符号为非线性运算子，并且所记载的可通过相似理论计算，所述相似理论计算，可得到两个向量的相似程度为s(X，Y)，将两个向量的相似程度s(X，Y)带入至如下的公式⑤中：
即可得到权值向量W，当W值越小时，观测数据Xobs与历史数据矩阵D的相似程度越小，当得到的W值越大时，观测数据Xobs与历史数据矩阵D的相似程度越大。
同时，在本申请中，可将通过公式⑤获得的W值带入至公式③中得到公式⑥表达的如下内容：
通过公式⑥可以得到根据历史数据获得的估计值Xest，通过计算估计值Xext与所采集到的观测数据Xobs之间的差值，并将差值与设定的阈值进行比较，判断固体燃料燃烧设备是否处于异常状态，并通过上位机生成预警信息。
本申请中所记载的上位机、与上位机实现数据交换的实时数据采集系统是建立在物联网基础上的，所述的物联网硬件包括实现位置定位功能的北斗定位系统或全球定位系统，获取固体燃料燃烧设备参数的传感器或者计量设备，将上述参数通过统一的通信协议于互联网或局域网内实现数据传递。所述物联网包括节点、网络、控制中心三层网络结构组成，其中节点即本申请中所记载的传感器或者计量设备，所述网络包括互联网或局域网，所述控制中心包括上位机及与上位机实现数据传递、存储的互联网服务器，所述互联网服务器能够通过自身设定的登录权限实现与查询终端的数据交互并且实现向查询终端传递预警信息。
最后，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种固体燃料环保项目在线预警系统，包括用于采集固体燃料燃烧当前时间段内燃烧状态数据的实时数据采集系统，包括用于将实时数据采集系统所采集的数据与所存储的历史数据生成的预估数据进行比较的上位机系统，用于实现上位机系统预警数据交互的互联网服务器，用于互联网服务器预警信号接收的查询终端，其特征在于，当上位机判断实时数据采集系统与所存储的历史数据偏差超出阈值时，通过上位机系统将预警数据发送至互联网服务器，互联网服务器通过分布式交互系统将预警信息发送至指定权限的查询终端，所述查询终端通过有线或无线的通讯方式获取上述预警信息。
2.根据权利要求1所述的一种固体燃料环保项目在线预警系统，其特征在于：所述历史数据为矩阵D，矩阵D的列数n代表固体燃料燃烧设备的n个历史状态，行数m代表对固体燃料燃烧设备m个状态的观测数据，设定某时刻tj时所采集到的设备的m个状态观测数据为X(tj)＝[x1(tj)，x2(tj),···，xi(tj)]T①，其中xi(tj)是固体燃料燃烧设备的某个状态参数i在tj处的观测值，矩阵D记为
3.根据权利要求2所述的一种固体燃料环保项目在线预警系统，其特征在于：所述固体燃料燃烧设备在当前时间段内的观测数据Xobs，通过矩阵D与权值向量W的点积计算得到当前固体燃料燃烧设备的系统估算数据为Xest＝D·WT＝D[w1，w2，…，wn]T＝w1X(t1)+w2X(t2)+…+wnX(tn)③，其中所述的W为权值向量，代表当前时间段内的观测数据与历史数据矩阵D的相似程度。
4.根据权利要求3所述的一种固体燃料环保项目在线预警系统，其特征在于：所述权值向量W由最小化误差向量ε得到，最小化误差向量ε＝Xobs-Xest④，在固体燃料燃烧设备某一观测数据中，其最小误差意义下的权值向量
其中
为非线性运算子。
5.根据权利要求4所述的一种固体燃料环保项目在线预警系统，其特征在于：所述
采用相似理论计算，得到2个向量的相似程度s(X，Y)带入公式⑤，若公式⑤中计算的W值越大，则观测数据与历史数据的相似值越大，若公式⑤所计算的W值越小，则观测数据与历史数据的相似程度越小；然后将经过公式⑤计算得到的W值带入公式③得到
6.根据权利要求5所述的一种固体燃料环保项目在线预警系统，其特征在于：通过公式⑥计算得到当前固体燃料燃烧设备的估计值Xest，通过计算估计值Xest与所采集到的观测数据Xobs之间的差值，并将差值与设定的阈值进行比较，判断固体燃料燃烧设备是否处于异常状态，并通过上位机生成预警信息。
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