对基于数据驱动的高炉冶炼过程喷煤优化研究 胡晓星摘 要： 噴煤是高炉冶炼过程中的工艺之一，可以有效提升煤的利用效率，设法提升高炉控制的精确性，能够进一步实现资源的有效利用基于此，本文以高炉冶炼过程喷煤优化思路作为切入点，给出多参数平行调整、统一化的控制等基本理论，再以此为基础，论述基于数据驱动的控制模型建立，给出关键性的技术和方案，最后通过模拟分析使上述理论得到系统说明，为后续工作的优化提供参考关键词： 于数据驱动；高炉冶炼；喷煤工业；有线通信前言：在高炉冶炼的工程中，煤是主要的工作能源，为加强煤与空气的接触有效性，提升其燃烧效率，通常需要对煤进行粉碎处理，使其呈现粉末状，之后再通过压缩空气喷吹罐提供压力，通过管道与喷枪，将煤粉持续喷入高炉，保证喷煤流程的顺利进行，维持高炉内部燃烧数据驱动的目的在于提升全过程的工作精度和资源使用效率1.高炉冶炼过程喷煤优化思路1.1多参数平行调整在高炉冶炼的过程中，喷煤作业是持续进行的，需要多个环节共同工作，包括喷枪、供气系统等等尝试通过数据驱动优化高炉冶炼过程中的喷煤工艺，首先应将高炉工作的各个环节看做一个整体，进行多个参数的平行调整，使整个系统在工作中能够独立的完成各自工作。
同时综合保证数据驱动的效果，如喷枪的压力和供气流量，二者的正相关关系明确，工作参数也应实时同步1.2统一化的控制统一化控制，是指在数据驱动模式下，保证高炉冶炼的各个环节处于同一管理系统下，可以随时根据需要作出调整，实现“一键控制”的智能化作业，避免传统高炉工作的滞后性该思路强调将智能技术应用于控制工作中，以多样化的工作模型作为参考，设定与之对应的工作程序，应用计算机等数字设备进行程序的一键切换，同时有效了解各个环节的工作态势和可能出现的问题，进行调整1.3自适应能力优化自适应能力本质上看属于智能技术的一种延伸优势，在常规的高炉冶炼过程中，系统的各个工作参数都是固定的，在不经人员干预的情况下，会以固定参数持续进行工作这即是说，即便工作负荷下降，喷枪和供气系统的工作强度也不会出现变化，会导致明显的浪费问题，也可能出现供料不足，要求以数据挖掘技术为基础，优化系统的工作能力，实现与工作要求的契合和自适应2.基于数据驱动的控制系统模型建立2.1控制系统模型的主要组成部分基于数据驱动的控制模型，主要由单片机、传感器、通信系统、辅助设备四个部分构成，以智能化控制为工作模式单片机中收集不同工作负荷下系统的工作数据，并实现记忆，是整个控制系统模型的核心。
传感器主要负责进行实时数据的收集，在高炉工作的过程中，其参数可能出现种种变化，这种变化又可以通过可捕捉的参数得到明确，包括温度、机械强度等等，由传感器进行收集，并传输给单片机通信系统拟全部采用有线通信技术，对传感器收集所获数据进行传输，并单片机识别后下达的指令进行传递辅助设备包括计算机硬件、数字化设备等如单片机完成信息识别、下达了参数调整命令后，可以通过数字化设备实时展示给管理人员，使其了解高炉工作参数的变化2.2匹配模型的建立匹配模型的建立，是保证整个控制系统能够发挥作用的核心措施，要求以降维训练的方式构建海量模型，指导系统作业和智能化调整，结合一般高炉的工作需要，拟收集至少2000个样本进行数据处理，为数据驱动工作提供基础，应用K近邻算法或随机森林法作降维训练以常规高炉作业作为对象，设定训练维度包括系统温度、机械强度、齿轮转速、电流强度等指标（根据需要具体设定），每一个维度生成一个定义域做机器训练以K近邻算法为例，2000个样本中，每个样本都含有不同维度的信息，且该信息必然是稳定不变的，在定义域内，所有维度的数值都呈现数列形式：X=[……X-3；X-2；X-1；X；X1；X2；X3……]数列内的所有数值共同构成了高炉工作的正常参数值，之后在定义域内设置若干标准K点（如10%负荷、30%负荷、50%负荷、90%负荷等），将所有样本投入到定义域内，根据分布情况，使单片机实现常规工作下，各项参数（维度）的记忆。
当高炉工作中任意参数出现异常，单片机都可以识别，并发出警报[1]2.3通信与指令下达在高炉工作的过程中，传感器完成数据收集、单片机完成信息辨识后，相关信息的传递受到一定干扰可行的通信方式包括三种，即有线通信、无线通信和超短距无线通信三种方式中，有线通信维护难度大、建设成本略高，无线通信建设难度大、抗干扰要求高，超短距无线通信则面临技术方面的制约，运维难度也较大三者的优劣势如表1所示[2]结合表1信息可以发现，在通信效果上，有线通信的结果组理想，考虑到高炉工作的长期性需要，选取有线通信的方式较为妥当3.模拟分析3.1高炉冶炼喷煤模拟流程应用计算甲建立控制系统模型，以此前收集所获的样本和数据作为基础，通过参数调整法进行工作模拟在常规工作下，系统被放置于高炉处，应用传感器实时收集高炉工作信息，当高炉处于正常工作状态下时，传感器将收集所获信息传输给单片机，单片机对其进行识别，与存储的各类模型进行匹配，核准无误，不下达指令；如果信息存在异常，单片机会将该问题发送至数字设备处，使管理人员了解实际问题，进行处理如果异常问题严重，单片机可进行应急处理，如在短路情况下切断电源系统存在工作负荷变化时，传感器捕捉所获信息也可以由单片机进行识别，下达指令调整喷枪、供气系统工作参数。
3.2模拟实验与结果模拟对象为某冶炼厂高炉，收集其参数构建模型，之后应用参数调整法进行模拟实验，变量为工作负荷、电流、温度、供气压力四个方面，观察指标为控制系统反应速度、准确性以及高炉反应正确性、反应时间模拟实验共进行60次，所获结果如表2所示从结果上看，控制系统能够准确捕捉各种变化，并下达指令，高炉也能准确做出反应，且反应时间在3s以下，这表明系统工作性能理想总结：综上，在数据驱动下，高炉冶炼过程可以实现喷煤优化这种优化的思路体现在三个方面，即多参数平行调整、统一化的控制、自适应能力完善，在此思路下进行数据驱动控制模型构建，应用降维机器训练生产工作模型，再通过匹配法进行智能化的信息辨识，应用有线方式进行通信，各部分关联工作模拟分析证明了上述理论的价值和可行性，可以作为参考，推广于后续的实际工作中参考文献[1]孙建彬，金善兵.基于数据驱动的高炉冶炼过程喷煤优化[J].科技展望，2015，25（35）：159.[2]崔桂梅，顾东洋，张轩.多支持向量机在高炉喷煤规则挖掘中的应用[J].钢铁研究学报，2015，27（01）：22-26.科学与财富2018年31期科学与财富的其它文章电泵井专用防喷器在辽河油田的应用电力市场改革与传统电力企业转型的研究试论汽车CAN总线技术及其检测维修经济新常态下水利系统人力资源管理未来发展走向构建虚拟现实软硬件实训平台研究电力计量装置异常的原因与监测方法分析 -全文完-。