[发明专利]一种结合数据驱动与数据挖掘的水泥窑系统热耗分析方法

摘要

本发明属于水泥工业技术领域，公开了一种结合数据驱动与数据挖掘的水泥窑系统热耗分析方法及系统,利用数据挖掘和机器学习技术，对水泥生产的窑系统数据进行不同角度、不同粒度的影响热耗的不同因素分析，实时反映窑系统中的热工设备工况状态及热耗情况，并建立相应的窑系统按小时热耗模型、窑系统按天热耗模型、窑系统按周热耗模型；并进行优化参数，对水泥窑系统生产过程中热耗情况进行数据分析。本发明对水泥生产的窑系统数据进行不同角度、不同粒度的影响热耗的不同因素分析，反映窑系统中的主要热工设备工况状态及热耗情况，并建立相应的热耗模型，为水泥企业根据生产的实际，调整相应生产策略，以降低煤耗，达到节能的目的。

主权项

1.一种结合数据驱动与数据挖掘的水泥窑系统热耗分析方法，其特征在于，所述结合数据驱动与数据挖掘的水泥窑系统热耗分析方法包括：利用数据挖掘和机器学习技术，对水泥生产的窑系统数据进行不同角度、不同粒度的影响热耗的不同因素分析，实时反映窑系统中的热工设备工况状态及热耗情况，并建立相应的窑系统按小时热耗模型、窑系统按天热耗模型、窑系统按周热耗模型；并进行优化参数，对水泥窑系统生产过程中热耗情况进行数据分析；所述结合数据驱动与数据挖掘的水泥窑系统热耗分析方法进一步包括：1)在分析动态因素和愿景基础上，搜集水泥厂家基本信息、窑系统信息、水泥厂目标管理、水泥生产规范规则，利用数据驱动技术，在对窑系统的顶层数据组织、多角度分析、多尺度分析基础上进行数据整合，并不断迭代，形成统一的窑系统生产的数据规范、数据平台及数据接口；2)基于数据驱动的窑系统数据整合：引入数据驱动，建立系统的统一数据平台，使数据贯穿水泥生产的整个生命周期，为不同用户提供不同的权限；同时，确定数据格式及应用程序接口，与水泥厂已有系统的数据对接、对窑系统相关数据调用；3)水泥窑系统热耗分析：对窑系统的设备进行配置，并进行相互数据交换；然后，对窑系统数据进行初始化，通过独立因素和联合因素进行热耗分析，建立热耗模型；进行相互数据交换中，读取水泥厂已有设备数据，分析其数据的结构existedDS；根据获取的数据结构existedDS，建立相应的json文件tosys.json自动读取该existedDS，然后抽取相关设备数据后写入相应的窑系统设备表；建立frmsys.json用于将系统中的设备数据转换为existedDS；4)根据得到的关于水泥窑系统生产的领域规则、生产知识，生成相应的规则，建立相应的窑系统生产知识库；步骤3)，具体包括：a)窑系统数据初始化：对喂料秤F、入窑生料CaO％、入窑生料Fe₂O₃、游离钙％、窑速、窑头秤F、窑尾秤F、筒体温度、旋风筒I顶部温度、旋风筒I顶部压力、旋风筒I底部温度、旋风筒I底部压力，旋风筒II顶部温度、旋风筒II顶部压力、旋风筒II底部温度、旋风筒II底部压力，旋风筒III顶部温度、旋风筒III顶部压力、旋风筒III底部温度、旋风筒III底部压力，旋风筒IV顶部温度、旋风筒IV顶部压力、旋风筒IV底部温度、旋风筒IV底部压力，旋风筒V顶部温度、旋风筒V顶部压力、旋风筒V底部温度、旋风筒V底部压力、窑尾温度；分解炉温度、分解炉压力、一次风机压力、窑头压力、三次风机压力、篦冷机1段压力、篦冷机1段面积、篦冷机1段电流、篦冷机2段面积、篦冷机2段电流、篦冷机3段面积、篦冷机3段电流、高温风机转速、高温风机电流进行初始化；b)窑系统独立因素热耗分析：从窑系统设备的温度、压力及速度中抽取不同数据分析热耗；c)窑系统联合因素热耗分析：在独立角度热耗分析基础上，分解出的不同因素，包括{喂料秤参数}、{入窑生料参数}、{游离钙}、{窑速}、{窑头秤与窑尾秤参数}、{筒体温度}、{旋风筒温度与压力参数}、{窑尾温度}、{分解炉参数}、{风机压力参数}、{篦冷机参数}和{高温风机参数}，从中抽取不同数据构成不同的联合因素分别进行窑系统热耗分析；d)窑系统热耗模型建模：在对窑系统独立因素和联合因素的热耗分析基础上，利用机器学习与数据挖掘方法分析窑系统中热耗的影响因素与相应水泥生产能耗之间的内在影响规律，并建立合适的窑系统热耗模型，并不断优化其参数，对水泥窑系统生产过程中热耗情况进行数据分析；根据所搜集的数据，利用数据挖掘技术建立不同粒度的窑系统按小时热耗模型、窑系统按天热耗模型、窑系统按周热耗模型。