[发明专利]一种基于复杂网络的燃煤锅炉结构调整的分析方法

摘要

本发明设计一种基于复杂网络的燃煤锅炉结构调整的分析方法，属于燃煤锅炉改造技术领域。该方法利用以燃煤锅炉的热效率、炉渣可燃物含量、散热损失和锅炉所属企业年产值为特征值组成燃煤锅炉特征向量。以燃煤锅炉为网络节点，燃煤锅炉特征向量间的相似程度为边，构建燃煤锅炉复杂网络。通过AP聚类社团划分算法对燃煤锅炉复杂网络社团结构进行分析获得的网络社团结构，找出网络社团结构与不同燃煤锅炉间的对应关系，求解锅炉调整选择与资源优化配置的问题，分析结果将作为燃煤锅炉结构调整的依据，从而为燃煤锅炉的整改提供理论支撑。

主权项

一种基于复杂网络的燃煤锅炉结构整改的方法，其特征在于，步骤如下：(1)选取某区域内的燃煤锅炉作为分析样本，确定燃煤锅炉结构调整的依据参量：将燃煤锅炉结构调整的参量作为特征值组成燃煤锅炉特征向量T；(2)对特征值及特征向量进行约束关系分析：以燃煤锅炉为网络节点，燃煤锅炉特征向量间的相似程度为边，构建燃煤锅炉复杂网络；(3)构建多特征值构成的网络节点相似程度因子：S(i,j)=Σk=1L[Ti(k)-<Ti>]*[Tj(k)-<Tj>]Σk=1L[Ti(k)-<Ti>]2*Σk=1L[Tj(k)-<Tj>]2]]>式中：S(i,j)表示燃煤锅炉i和燃煤锅炉j之间的相似值，Ti为燃煤锅炉i的特征向量；Tj为燃煤锅炉j的特征向量，L为特征向量维数，k＝1，2，…，L；通过计算分析样本中任意两个燃煤锅炉特征向量之间的相似值，得出一个相似性对称矩阵S；(4)采用近邻传播聚类算法划分燃煤锅炉复杂网络的社团结构：将燃煤锅炉作为网络节点，将所有的网络节点视为可能的聚类中心，然后通过网络节点间信息的传递，计算出分析样本的聚类中心；其中网络节点间信息主要有两种，即吸引度r(i,k)和隶属度a(i,k)；吸引度r(i,k)表示的是从节点i到候选聚类中心点k的数值消息，其反映的是候选聚类中心点k对节点i的吸引程度，其表达式为：r(i,k)=s(i,k)-maxk′≠k{a(i,k′)-s(i,k′)}]]>隶属度a(i,k)则表示的是从候选聚类中心k到节点i的数值信息，反映的是节点i对候选聚类中心k的隶属程度，即节点i是否选择节点k作为其聚类中心，其表达式为：r(i,k)与a(i,k)越强，则k点作为聚类中心的可能性就越大，并且i点隶属于以k点为聚类中心的聚类的可能性也越大；AP算法通过迭代过程不断更新每一个点的吸引度和归属度值，直到找到高质量的聚类中心，同时将其余的数据点分配到相应的社团结构；(5)采用基于网络模块度稳定的阈值选取方法，对燃煤锅炉复杂网络的阈值rs进行选取，其中网络模块度的定义为：Q(F)=Σi(fij-ai2)=12mΣi,j(Aij-kikj2m)δ(ci,cj)]]>式中，Q(F)为网络模块度；fij为社团结构内部边的比例；ai为同一社团结构下随机连接网络节点的边比例的期望值；m为网络的总边数；Aij为网络节点i与网络节点j的连边；ki为网络节点i的度；kj为网络节点j的度；ci为网络节点i所在的社团结构；cj为网络节点j所在的社团结构；δ为指示函数；当网络节点i和网络节点j属于同一社团结构时，δ(ci,cj)＝1，否则δ(ci,cj)＝0；计算过程中Q(F)值越大，网络的社团结构越明显，通常认为Q(F)≥0.3网络就具有明显的社团结构，此时找出Q(F)变化幅度位于±2％范围内波动的起始吸引度r(i,k)，即网络整体结构稳定的起始点，规定此时r(i,k)为带选取的阈值rs；运用选取的阈值rs，按照若尔当典范形理论将步骤(3)中相似性矩阵S转换为网络连接矩阵A：A(i,j)=1,(|S(i,j)|≥rs)0,(|S(i,j)|<rs)]]>规定：若相似程度因子|S(i,j)|大于等于rs，则认为燃煤锅炉i与燃煤锅炉j的状态是相似的，其在网络连接矩阵A中相应的元素值为1；若相似程度因子|S(i,j)|小于rs，则认为两个燃煤锅炉的状态是不相似的，其在网络连接矩阵A中相应的元素值为0；(6)根据复杂网络结构中网络连接矩阵A的元素取值，找出社团结构与不同燃煤锅炉间的对应关系，确定燃煤锅炉改造选择和资源优化配套的方案。