CN116483045A - 一种基于数据分析的水泥熟料生产安全智能管控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水泥生产领域，涉及数据分析技术，用于解决现有的水泥熟料生产安全智能管控系统无法对生产车间内各个区域之间存在的关联隐患进行分析的问题，具体是一种基于数据分析的水泥熟料生产安全智能管控系统，包括智能管控平台，所述智能管控平台通信连接有爆炸监测模块、隐患分析模块、决策分析模块以及存储模块；所述爆炸监测模块用于对水泥熟料生产车间进行爆炸监测分析：将水泥熟料生产车间分割为若干个监测区域并为监测区域分配编号；本发明可以对水泥熟料生产车间进行爆炸监测分析，通过对水泥熟料生产车间内各个监测区域的爆炸相关参数进行分析与计算得到爆炸系数，在监测区域存在爆炸风险时及时进行预警。
Description
技术领域
本发明属于水泥生产领域，涉及数据分析技术，具体是一种基于数据分析的水泥熟料生产安全智能管控系统。
背景技术
一切有助燃物(如空气)存在的环境中的可燃物在火源或一定的温度条件下都可能发生着因火而引发的火灾；而水泥窑的燃料为煤粉，煤粉在生产和储存过程中因储存时间过长，可能会产生自燃，积粉自燃后将会烧损输粉设备，引起其他可燃物质的燃烧，如引起电缆着火等。
现有的水泥熟料生产安全智能管控系统仅能够对单一区域内的爆炸风险进行监测与评估，而无法对生产车间内各个区域之间存在的关联隐患进行分析，从而无法进行爆炸隐患的提前预警，并且无法在出现关联隐患时自动做出正确的处理决策。
针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于数据分析的水泥熟料生产安全智能管控系统，用于解决现有的水泥熟料生产安全智能管控系统无法对生产车间内各个区域之间存在的关联隐患进行分析的问题；
本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以对生产车间内各个区域之间存在的关联隐患进行分析的基于数据分析的水泥熟料生产安全智能管控系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于数据分析的水泥熟料生产安全智能管控系统，包括智能管控平台，所述智能管控平台通信连接有爆炸监测模块、隐患分析模块、决策分析模块以及存储模块；
所述爆炸监测模块用于对水泥熟料生产车间进行爆炸监测分析：将水泥熟料生产车间分割为若干个监测区域并为监测区域分配编号i，i=1，2，…，n，n为正整数，实时获取监测区域i内的粉尘数据FCi、含氧数据HYi以及温度数据WDi，通过对粉尘数据FCi、含氧数据HYi以及温度数据WDi进行数值计算得到监测区域的爆炸系数BZi；通过存储模块获取到爆炸阈值BZmax，将监测区域的爆炸系数BZi与爆炸阈值BZmax进行比较并通过比较结果将监测区域i标记为危险区域或待定区域；
所述隐患分析模块用于对水泥熟料生产车间进行爆炸隐患分析并得到n3-1个隐患数据集；将隐患数据集中的三个元素代入到爆炸系数计算公式中进行计算得到隐患数据集的隐患系数，通过存储模块获取到隐患阈值，将隐患系数与隐患阈值进行比较并通过比较结果对隐患数据集的隐患参数是否具有爆炸隐患进行判定，将隐患参数具有爆炸隐患的隐患数据集对应的监测区域标记为隐患区域，将所有的隐患区域发送至智能管控平台，智能管控平台接收到隐患区域后将隐患区域发送至决策分析模块；
所述决策分析模块用于在接收到隐患区域后进行决策分析。
作为本发明的一种优选实施方式，粉尘数据FCi的获取过程包括：在监测区域i内设置若干个监测点，实时获取监测点的可燃粉尘浓度值并标记为尘浓值，将监测区域i内监测点尘浓值的最大值标记为监测区域的粉尘数据FCi；含氧数据HYi的获取过程包括：实时获取监测点的空气含氧浓度值，将监测区域i内监测点的空气含氧浓度值的最大值标记为含氧数据HYi；温度数据WDi的获取过程包括：实时获取监测点的空气温度值，将监测区域i内监测点的空气温度值的最大值标记为温度数据WDi。
作为本发明的一种优选实施方式，将监测区域的爆炸系数BZi与爆炸阈值BZmax进行比较的具体过程包括：
若爆炸系数BZi小于爆炸阈值BZmax，则判定监测区域i内不存在爆炸危险，将对应的监测区域i标记为待定区域；
若爆炸系数BZi大于等于爆炸阈值BZmax，则判定监测区域i内存在爆炸危险，将对应的监测区域i标记为危险区域，同时爆炸监测模块向智能管控平台发送爆炸预警信号，智能管控平台接收到爆炸预警信号后将爆炸预警信号发送至控制器，控制器接收到爆炸预警信号后控制水泥熟料生产车间的风机开启；在监测区域i全部被标记为待定区域时，爆炸监测模块向智能管控平台发送隐患分析信号，智能管控平台接收到隐患分析信号后将隐患分析信号发送至隐患分析模块。
作为本发明的一种优选实施方式，隐患数据集的获取过程包括：由所有监测区域i的粉尘数据FCi、含氧数据HYi以及温度数据WDi分别构建粉尘数据集、含氧数据集以及温度数据集，采用遍历算法在粉尘数据集、含氧数据集以及温度数据集中分别随机选取一个元素作为隐患参数，由三个隐患参数组成一个隐患数据集；遍历算法完成后得到n3个隐患数据集，将监测区域i的粉尘数据FCi、含氧数据HYi以及温度数据WDi组成的数据集从隐患数据集中剔除得到n3-1个隐患数据集。
作为本发明的一种优选实施方式，将隐患系数与隐患阈值进行比较的具体过程包括：若隐患系数小于隐患阈值，则判定隐患数据集中的隐患参数不具有爆炸隐患；若隐患系数大于等于隐患阈值，则判定隐患数据集中的隐患参数具有爆炸隐患。
作为本发明的一种优选实施方式，决策分析模块在接收到隐患区域后进行决策分析的具体过程包括：将隐患区域的中心点标记为分析点，对所有分析点进行地联分析：随机选取一个分析点并标记为标记点，获取所有分析点与标记点的距离值并标记为标记点的地联值；然后选取下一个分析点作为标记点并获取标记点的地联值，直至所有的分析点全部被标记为标记点；通过存储模块获取到地联阈值，将地联值与地联阈值进行比较并通过比较结果对分析点之间是否存在隐患关联进行判定。
作为本发明的一种优选实施方式，将地联值与地联阈值进行比较的具体过程包括：
若地联值小于地联阈值，则判定对应的两个分析点存在隐患关联，将对应的两个隐患区域标记为关联区域，决策分析模块向智能管控平台发送隐患关联信号，智能管控平台接收到隐患关联信号后将隐患关联信号发送至控制器以及管理人员的手机终端，控制器接收到隐患关联信号后控制水泥熟料生产车间的风机开启，同时在后续的爆炸监测过程中将两个关联区域合并为一个监测区域；
若所有的地联值均不小于地联阈值，则判定所有分析点之间均不存在隐患关联，决策分析模块向智能管控平台发送阻沿信号，智能管控平台接收到阻沿信号后将阻沿信号发送至控制器以及管理人员的手机终端，控制器接收到阻沿信号后控制水泥熟料生产车间的风机关闭。
本发明具备下述有益效果：
通过爆炸监测模块可以对水泥熟料生产车间进行爆炸监测分析，通过对水泥熟料生产车间内各个监测区域的爆炸相关参数进行分析与计算得到爆炸系数，从而通过爆炸系数对监测区域内存在的爆炸风险程度进行反馈，在监测区域存在爆炸风险时及时进行预警，从而提高水泥熟料生产车间的安全性；
通过隐患分析模块可以对水泥熟料生产车间进行爆炸隐患分析，通过建立隐患数据集可以对各个监测区域内的隐患参数进行自由组合，从而对组合后的隐患数据集进行计算得到隐患系数，通过隐患系数对监测区域之间存在的隐患风险程度进行反馈，进而在爆炸风险出现之前提前进行预警；
通过决策分析模块可以在接收到隐患区域后进行决策分析，通过对隐患区域之间的地理位置关联性进行分析得到地联值，从而通过地联值对决策选择提供数据支撑，在存在隐患风险的两个监测地区距离很近时开启风机进行散热，并且在后续风险监测过程中进行区域合并，使初期的爆炸监测模块可以直接监测到爆炸风险并进行预警，提高风险监测的效率以及车间生产安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的系统框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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作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。
如图1所示，一种基于数据分析的水泥熟料生产安全智能管控系统，包括智能管控平台，智能管控平台通信连接有爆炸监测模块、隐患分析模块、决策分析模块以及存储模块。
爆炸监测模块用于对水泥熟料生产车间进行爆炸监测分析：将水泥熟料生产车间分割为若干个监测区域并为监测区域分配编号i，i=1，2，…，n，n为正整数，实时获取监测区域i内的粉尘数据FCi、含氧数据HYi以及温度数据WDi，粉尘数据FCi的获取过程包括：在监测区域i内设置若干个监测点，实时获取监测点的可燃粉尘浓度值并标记为尘浓值，将监测区域i内监测点尘浓值的最大值标记为监测区域的粉尘数据FCi；含氧数据HYi的获取过程包括：实时获取监测点的空气含氧浓度值，将监测区域i内监测点的空气含氧浓度值的最大值标记为含氧数据HYi；温度数据WDi的获取过程包括：实时获取监测点的空气温度值，将监测区域i内监测点的空气温度值的最大值标记为温度数据WDi；通过公式BZi=α1*FCi+α2*HYi+α3*HYi得到监测区域的爆炸系数BZi，爆炸系数是一个反映监测区域的爆炸风险程度的数值，爆炸系数的数值越大，则表示监测区域的爆炸风险程度越高；其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1；通过存储模块获取到爆炸阈值BZmax，将监测区域的爆炸系数BZi与爆炸阈值BZmax进行比较：若爆炸系数BZi小于爆炸阈值BZmax，则判定监测区域i内不存在爆炸危险，将对应的监测区域i标记为待定区域；若爆炸系数BZi大于等于爆炸阈值BZmax，则判定监测区域i内存在爆炸危险，将对应的监测区域i标记为危险区域，同时爆炸监测模块向智能管控平台发送爆炸预警信号，智能管控平台接收到爆炸预警信号后将爆炸预警信号发送至控制器，控制器接收到爆炸预警信号后控制水泥熟料生产车间的风机开启；在监测区域i全部被标记为待定区域时，爆炸监测模块向智能管控平台发送隐患分析信号，智能管控平台接收到隐患分析信号后将隐患分析信号发送至隐患分析模块；对水泥熟料生产车间进行爆炸监测分析，通过对水泥熟料生产车间内各个监测区域的爆炸相关参数进行分析与计算得到爆炸系数，从而通过爆炸系数对监测区域内存在的爆炸风险程度进行反馈，在监测区域存在爆炸风险时及时进行预警，从而提高水泥熟料生产车间的安全性。
隐患分析模块用于对水泥熟料生产车间进行爆炸隐患分析：由所有监测区域i的粉尘数据FCi、含氧数据HYi以及温度数据WDi分别构建粉尘数据集、含氧数据集以及温度数据集，采用遍历算法在粉尘数据集、含氧数据集以及温度数据集中分别随机选取一个元素作为隐患参数，由三个隐患参数组成一个隐患数据集；遍历算法完成后得到n3个隐患数据集，将监测区域i的粉尘数据FCi、含氧数据HYi以及温度数据WDi组成的数据集从隐患数据集中剔除得到n3-1个隐患数据集；将隐患数据集中的三个元素代入到爆炸系数计算公式中进行计算得到隐患数据集的隐患系数，通过存储模块获取到隐患阈值，将隐患系数与隐患阈值进行比较：若隐患系数小于隐患阈值，则判定隐患数据集中的隐患参数不具有爆炸隐患；若隐患系数大于等于隐患阈值，则判定隐患数据集中的隐患参数具有爆炸隐患，将隐患数据集中隐患参数对应的监测区域标记为隐患区域；将所有的隐患区域发送至智能管控平台，智能管控平台接收到隐患区域后将隐患区域发送至决策分析模块；对水泥熟料生产车间进行爆炸隐患分析，通过建立隐患数据集可以对各个监测区域内的隐患参数进行自由组合，从而对组合后的隐患数据集进行计算得到隐患系数，通过隐患系数对监测区域之间存在的隐患风险程度进行反馈，进而在爆炸风险出现之前提前进行预警。
决策分析模块用于在接收到隐患区域后进行决策分析：将隐患区域的中心点标记为分析点，对所有分析点进行地联分析：随机选取一个分析点并标记为标记点，获取所有分析点与标记点的距离值并标记为标记点的地联值；然后选取下一个分析点作为标记点并获取标记点的地联值，直至所有的分析点全部被标记为标记点；通过存储模块获取到地联阈值，将地联值与地联阈值进行比较：若地联值小于地联阈值，则判定对应的两个分析点存在隐患关联，将对应的两个隐患区域标记为关联区域，决策分析模块向智能管控平台发送隐患关联信号，智能管控平台接收到隐患关联信号后将隐患关联信号发送至控制器以及管理人员的手机终端，控制器接收到隐患关联信号后控制水泥熟料生产车间的风机开启，同时在后续的爆炸监测过程中将两个关联区域合并为一个监测区域；若所有的地联值均不小于地联阈值，则判定所有分析点之间均不存在隐患关联，决策分析模块向智能管控平台发送阻沿信号，智能管控平台接收到阻沿信号后将阻沿信号发送至控制器以及管理人员的手机终端，控制器接收到阻沿信号后控制水泥熟料生产车间的风机关闭；在接收到隐患区域后进行决策分析，通过对隐患区域之间的地理位置关联性进行分析得到地联值，从而通过地联值对决策选择提供数据支撑，在存在隐患风险的两个监测地区距离很近时开启风机进行散热，并且在后续风险监测过程中进行区域合并，使初期的爆炸监测模块可以直接监测到爆炸风险并进行预警，提高风险监测的效率以及车间生产安全性。
一种基于数据分析的水泥熟料生产安全智能管控系统，工作时，对水泥熟料生产车间进行爆炸监测分析：将水泥熟料生产车间分割为监测区域i，实时获取监测区域i内的粉尘数据FCi、含氧数据HYi以及温度数据WDi并进行数值计算得到爆炸系数BZi，通过爆炸系数BZi的数值将监测区域i标记为危险区域或待定区域；对水泥熟料生产车间进行爆炸隐患分析：由所有监测区域i的粉尘数据FCi、含氧数据HYi以及温度数据WDi分别构建粉尘数据集、含氧数据集以及温度数据集，由粉尘数据集、含氧数据集以及温度数据集的元素自由组合构成隐患数据集并获取隐患数据集的隐患系数，通过隐患系数的数值对隐患参数是否具有爆炸隐患进行判定；对隐患区域进行决策分析：将隐患区域的中心点标记为分析点，对所有分析点进行地联分析并得到地联值，通过地联值的数值对分析点之间是否存在隐患关联进行判定。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式BZi=α1*FCi+α2*HYi+α3*HYi；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的爆炸系数；将设定的爆炸系数和采集的样本数据代入公式，任意三个公式构成三元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1、α2以及α3的取值分别为4.28、3.62和2.17；
系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的爆炸系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如爆炸系数与粉尘数据的数值成正比。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种基于数据分析的水泥熟料生产安全智能管控系统，其特征在于，包括智能管控平台，所述智能管控平台通信连接有爆炸监测模块、隐患分析模块、决策分析模块以及存储模块；
所述爆炸监测模块用于对水泥熟料生产车间进行爆炸监测分析：将水泥熟料生产车间分割为若干个监测区域并为监测区域分配编号i，i=1，2，…，n，n为正整数，实时获取监测区域i内的粉尘数据FCi、含氧数据HYi以及温度数据WDi，通过对粉尘数据FCi、含氧数据HYi以及温度数据WDi进行数值计算得到监测区域i的爆炸系数BZi；通过存储模块获取到爆炸阈值BZmax，将监测区域的爆炸系数BZi与爆炸阈值BZmax进行比较并通过比较结果将监测区域i标记为危险区域或待定区域；
所述隐患分析模块用于对水泥熟料生产车间进行爆炸隐患分析并得到n3-1个隐患数据集；将隐患数据集中的三个元素代入到爆炸系数计算公式中进行计算得到隐患数据集的隐患系数，通过存储模块获取到隐患阈值，将隐患系数与隐患阈值进行比较并通过比较结果对隐患数据集的隐患参数是否具有爆炸隐患进行判定，将隐患参数具有爆炸隐患的隐患数据集对应的监测区域标记为隐患区域，将所有的隐患区域发送至智能管控平台，智能管控平台接收到隐患区域后将隐患区域发送至决策分析模块；
所述决策分析模块用于在接收到隐患区域后进行决策分析。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的水泥熟料生产安全智能管控系统，其特征在于，粉尘数据FCi的获取过程包括：在监测区域i内设置若干个监测点，实时获取监测点的可燃粉尘浓度值并标记为尘浓值，将监测区域i内监测点尘浓值的最大值标记为监测区域的粉尘数据FCi；含氧数据HYi的获取过程包括：实时获取监测点的空气含氧浓度值，将监测区域i内监测点的空气含氧浓度值的最大值标记为含氧数据HYi；温度数据WDi的获取过程包括：实时获取监测点的空气温度值，将监测区域i内监测点的空气温度值的最大值标记为温度数据WDi。
3.根据权利要求2所述的一种基于数据分析的水泥熟料生产安全智能管控系统，其特征在于，将监测区域的爆炸系数BZi与爆炸阈值BZmax进行比较的具体过程包括：
若爆炸系数BZi小于爆炸阈值BZmax，则判定监测区域i内不存在爆炸危险，将对应的监测区域i标记为待定区域；
若爆炸系数BZi大于等于爆炸阈值BZmax，则判定监测区域i内存在爆炸危险，将对应的监测区域i标记为危险区域，同时爆炸监测模块向智能管控平台发送爆炸预警信号，智能管控平台接收到爆炸预警信号后将爆炸预警信号发送至控制器，控制器接收到爆炸预警信号后控制水泥熟料生产车间的风机开启；在监测区域i全部被标记为待定区域时，爆炸监测模块向智能管控平台发送隐患分析信号，智能管控平台接收到隐患分析信号后将隐患分析信号发送至隐患分析模块。
4.根据权利要求3所述的一种基于数据分析的水泥熟料生产安全智能管控系统，其特征在于，隐患数据集的获取过程包括：由所有监测区域i的粉尘数据FCi、含氧数据HYi以及温度数据WDi分别构建粉尘数据集、含氧数据集以及温度数据集，采用遍历算法在粉尘数据集、含氧数据集以及温度数据集中分别随机选取一个元素作为隐患参数，由三个隐患参数组成一个隐患数据集；遍历算法完成后得到n3个隐患数据集，将监测区域i的粉尘数据FCi、含氧数据HYi以及温度数据WDi组成的数据集从隐患数据集中剔除得到n3-1个隐患数据集。
5.根据权利要求4所述的一种基于数据分析的水泥熟料生产安全智能管控系统，其特征在于，将隐患系数与隐患阈值进行比较的具体过程包括：若隐患系数小于隐患阈值，则判定隐患数据集中的隐患参数不具有爆炸隐患；若隐患系数大于等于隐患阈值，则判定隐患数据集中的隐患参数具有爆炸隐患。
6.根据权利要求5所述的一种基于数据分析的水泥熟料生产安全智能管控系统，其特征在于，决策分析模块在接收到隐患区域后进行决策分析的具体过程包括：将隐患区域的中心点标记为分析点，对所有分析点进行地联分析：随机选取一个分析点并标记为标记点，获取所有分析点与标记点的距离值并标记为标记点的地联值；然后选取下一个分析点作为标记点并获取标记点的地联值，直至所有的分析点全部被标记为标记点；通过存储模块获取到地联阈值，将地联值与地联阈值进行比较并通过比较结果对分析点之间是否存在隐患关联进行判定。
7.根据权利要求6所述的一种基于数据分析的水泥熟料生产安全智能管控系统，其特征在于，将地联值与地联阈值进行比较的具体过程包括：
若地联值小于地联阈值，则判定对应的两个分析点存在隐患关联，将对应的两个隐患区域标记为关联区域，决策分析模块向智能管控平台发送隐患关联信号，智能管控平台接收到隐患关联信号后将隐患关联信号发送至控制器以及管理人员的手机终端，控制器接收到隐患关联信号后控制水泥熟料生产车间的风机开启，同时在后续的爆炸监测过程中将两个关联区域合并为一个监测区域；
若所有的地联值均不小于地联阈值，则判定所有分析点之间均不存在隐患关联，决策分析模块向智能管控平台发送阻沿信号，智能管控平台接收到阻沿信号后将阻沿信号发送至控制器以及管理人员的手机终端，控制器接收到阻沿信号后控制水泥熟料生产车间的风机关闭。
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2023
- 2023-06-25 CN CN202310746676.4A patent/CN116483045B/zh active Active
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