[发明专利]基于互信息的氧化铝生产蒸发过程数据协调方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于互信息的氧化铝生产蒸发过程数据协调方法及装置。所述方法包括获取氧化铝蒸发过程中的各测量变量的数据，基于所述各测量变量的数据建立所述各测量变量间的互信息矩阵，基于所述互信息矩阵建立分层数据协调模型；基于所述分层数据协调模型处理所述各测量变量的数据获得第一协调结果。利用各测量变量之间的互信息关系建立分层数据协调模型能够提高数据协调的准确性，减少了测量数据中误差的影响，获得的第一协调结果准确性高。所述装置包括显示器、处理器以及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述方法的步骤。

技术领域

本发明涉及氧化铝生产蒸发过程数据处理及建模领域，特别是涉及一种基于互信息的氧化铝生产蒸发过程数据协调方法及装置。

背景技术

蒸发过程作为氧化铝生产过程的关键工序之一，对回收利用有用资源、降低废弃碱液排放具有重要作用。该过程通过加热蒸汽将种分母液和洗涤滤液中的多余水分蒸发，为溶出工序提供高浓度循环母液。在实际氧化铝生产蒸发过程中，过程测量数据不可避免地受到误差干扰，使测量数据偏离真实值，而不满足物料质量平衡、热量平衡关系和过程参数的边界约束条件。另外，受检测技术以及经济条件的限制，部分重要参数无法获取。不准确的测量数据将影响氧化铝生产蒸发过程的建模、优化、控制甚至管理决策，关系着整个氧化铝生产的经济和技术指标。

数据协调作为一种数据处理技术，利用测量数据的冗余信息，在满足机理平衡约束和参数边界条件的基础上，减少测量误差，估计未测参数。在实际工业过程中，测量误差涉及的传感器误差通常是相互独立的，因此，大多数数据协调模型的协方差矩阵考虑对角阵的形式。然而，由模型误差、外部干扰或反馈控制引起的变量间的测量误差可能存在非线性相关关系。现有技术中采用测量误差相互独立的对角矩阵或表示线性相关关系的相关系数矩阵来描述数据协调模型，影响数据协调结果的准确性。

发明内容

基于此，有必要针对测量误差存在非线性相关性时协调结果不准确的技术问题，提供一种基于互信息的氧化铝生产蒸发过程数据协调方法及装置。

本发明提出一种基于互信息的氧化铝生产蒸发过程数据协调方法，包括：

获取氧化铝蒸发过程中的各测量变量的数据，基于所述各测量变量的数据建立所述各测量变量间的互信息矩阵，基于所述互信息矩阵建立分层数据协调模型；

基于所述分层数据协调模型处理所述各测量变量的数据获得第一协调结果。

优选地，所述互信息矩阵的表达式为：

其中，w表示任意两个测量变量之间的互信息。

进一步地，所述分层数据协调模型的表达式为：

式中，定义测量数据的样本集表示为X＝[x¹,x²,K,x^m]∈R^n×m，n和m分别表示样本总数和变量维度；表示第i个测量变量的测量数据；/表示测量变量的协调数据集；/表示第i个测量变量的协调数据；/表示第m个测量变量的第n个测量值与协调值之差；H表示机理等式约束；/和/分别表示第i个协调变量和第q个未测变量的变化下限；/和/分别表示第i个协调变量和第q个未测变量的变化上限；M-m表示未测变量的个数。

进一步地，所述分层数据协调模型包括质量平衡层数据协调模型和热量平衡层数据协调模型；

相应地，基于所述分层数据协调模型处理所述各测量变量的数据获得第一协调结果的具体步骤包括：