[发明专利]一种烟草卷接包车间的通风流场测量方法

摘要

本发明涉及烟草卷接包车间的通风流场测量方法，可有效解决烟草卷接包车间风速的快速测定，保证烟草卷接包车间生产环境和烟草生产质量的问题。从目前烟草卷接包车间风速检测的实际应用环境出发，将现代传感技术、机器学习技术、数学建模融合到风速检测之中，将聚类方法和数据处理技术相结合，通过采集到的传感器电流数据而得到风速数据，以满足烟草卷接包车间各检测点风速的初步快速测定，本发明能够快速、实时的采集到各检测点的风速，有效解决使用在线分析仪器成本高、维修保养难、数据生成不实时等问题，易操作，测试准确，可广泛应用于大型购物商场、生物实验室，化学实验室，矿井下等封闭、半封闭环境中的风速测量，应用面广。

主权项

1.一种烟草卷接包车间的通风流场测量方法，从目前烟草卷接包车间风速检测的实际应用环境出发，将现代传感技术、机器学习技术、数学建模融合到风速检测之中，将聚类方法和数据处理技术相结合，通过采集到的传感器电流数据而得到风速数据，以满足烟草卷接包车间各检测点风速的初步快速测定，包括以下步骤：(一)、安装设备在烟草卷接包车间工艺设备区铺设导轨，导轨上面安装行走小车，导轨上装有用于推动行走小车沿导轨行走的伺服电机，行走小车上方装有用于调节高度的垂直升降平台，垂直升降平台上装有传感器支架，传感器支架上装有若干均布的风速传感器，风速传感器经数据采集器与计算机数据口相连，伺服电机经RS485总线与控制主机PC的USB接口相连；(二)、风速数据采集在控制主机PC的控制下，启动伺服电机，驱动行走小车运动到检测点，经垂直升降平台调整传感器支架的高度，在检测点采集数据，将传感器置于采集点检测采集数据，采集完一个检测点数据后，驱动行走小车移向下一个检测点，重复3‑4次，完成检测点数据的采集；当行走小车到达极限位置时，在控制主机PC的控制下，开始返回运动，直至数据采集操作结束，由于单个风速传感器反馈的数据不一定精确，因此，采用多个传感器同时检测并将其采集的数据进行数据融合，来得到检测点的最终数据；(三)、测量方法：用传感器采集数据，选择采集到的电流信号作为辅助变量，待检测风速数据作为主要变量，通过建立数学模型，由电流信号推导出风速数据的值，方法是：1.标定风速传感器(1)首先利用标准风洞对传感器进行校准和标定：(2)计算风洞内标准风速，得出喷嘴处的风速V_e和单位时间内通过喷嘴喷出的风量Q，接着求出风洞内标准风速V_wt；(3)利用最小二乘法，对采集的数据进行拟合，从而完成风速传感器的标定；2.传感器数据预处理在获取的数据建立测量模型之前，通过聚类方法对传感器数据进行预处理，方法是：(1)对采集到的样本集合X，随机从中选择k个样本作为聚类初始中心，计算并形成初始的k个聚类；(2)计算样本x_p到各聚类中心u_i的距离d_i；(3)判定距离样本x_p最近的聚类C_j，并将样本x_p归为C_j聚类；(4)计算新的聚类中心；(5)根据设置的结束条件，判定迭代过程是否终止；当迭代过程终止时，得到电流数据对应标准风速数据的聚类分布，作为下一步测量模型的输入；3.建立测量模型：测量模型有三层，将上一步得到的电流数据作为测量模型的输入，拟推导的空间流场风速数据作为测量模型的输出，借助模型处理层的自主学习能力，由电流数据推导出风速数据。方法如下：(1)将得到的n个电流数据作为输入样本X，计算处理层第i个节点的输出g_i；(2)计算处理层、输出层之间的迭代权值w；(3)将处理层映射到输出层；(4)利用目标误差函数式对n个电流数据X进行训练，最终得出预测风速Y；4.获取测量数据测量模型建立后，对于采集到的风速数据电流信号，将其输入测量模型，测量出烟草卷接包车间的通风流场风速数据。