專利名稱：人工智能高爐冶煉專家系統(tǒng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高爐冶煉生鐵過(guò)程的狀況預(yù)測(cè)的計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)，用于高爐生鐵冶煉過(guò)程的操作指導(dǎo)與管理。
70年代高爐生鐵冶煉數(shù)學(xué)模型已相當(dāng)成熟。其弱點(diǎn)是適應(yīng)性差。爐況正常時(shí)，命中率較高，但爐況發(fā)生變化或出現(xiàn)異常狀況時(shí)，命中率就很低。這是由于高爐冶煉過(guò)程是一個(gè)十分復(fù)雜的綜合過(guò)程。冶煉是在封閉的爐體內(nèi)進(jìn)行，操作者只能通過(guò)儀表和經(jīng)驗(yàn)判斷爐內(nèi)狀況。而計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型只能依靠?jī)x表檢測(cè)的數(shù)據(jù)。儀表顯示的數(shù)據(jù)往往只是傳感器所能反映出的局部區(qū)域的情況。爐況變化或發(fā)生異常狀況時(shí)，局部參數(shù)的變化，難以準(zhǔn)確地反映爐內(nèi)的整體情況。因此數(shù)學(xué)模型的命中率大大降低。使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)建立高爐生鐵冶煉專家系統(tǒng)，成了急待解決的課題。1987年12月23日中國(guó)專利局公布的日本鋼管公司申請(qǐng)專利《控制高爐運(yùn)行的方法》(871A09036)就是一種高爐生鐵冶煉專家系統(tǒng)。用大型計(jì)算機(jī)處理傳感器送來(lái)的數(shù)據(jù)，用確定因子(CF)值，進(jìn)行推斷高爐是否將發(fā)生意外事故、懸料和管道等異常狀況。1990年7月1日專利局公開了新日鐵的《高爐操作管理方法和裝置》(CN1043745A)也是一種高爐專家系統(tǒng)。該申請(qǐng)將知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則分為為避免高爐故障而是否需采取被動(dòng)行動(dòng)的被動(dòng)規(guī)則，和為降低操作成本而采取的主動(dòng)行動(dòng)的主動(dòng)規(guī)則，以及判斷是否需改變爐料分配行為的分配改進(jìn)規(guī)則。計(jì)算機(jī)首先執(zhí)行被動(dòng)規(guī)則的推斷。如果需采取被動(dòng)行動(dòng)，則指示出相應(yīng)的被動(dòng)行動(dòng)，并終止推斷;若不需要采取被動(dòng)行為，則執(zhí)行有關(guān)主動(dòng)規(guī)則的推斷。如果需采取被動(dòng)行動(dòng)，則指示出相應(yīng)的被動(dòng)行動(dòng)，并終止推斷;若不需采取主動(dòng)行為，則執(zhí)行有關(guān)配料改進(jìn)規(guī)則的推斷。如果需采取分配改進(jìn)行動(dòng)，則指示出相應(yīng)的改進(jìn)行動(dòng)，并終止推斷;若不需采取行動(dòng)，則發(fā)出保持現(xiàn)狀的指示。
以上兩個(gè)背景技術(shù)文件只粗略地公開了高爐動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的技術(shù)構(gòu)思，不具備人工智能的功能方案，而且沒(méi)有將各種具體的技術(shù)參數(shù)公開出來(lái)。本領(lǐng)域的專家或高級(jí)技術(shù)人員要實(shí)施此技術(shù)需經(jīng)過(guò)自己的創(chuàng)造性勞動(dòng)，對(duì)許多技術(shù)特征提出具體方案后才能實(shí)施。本領(lǐng)域的技術(shù)人員，未經(jīng)自己的創(chuàng)造性工作，不能實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的目的，就是針對(duì)上述背景技術(shù)的不足，提供一種本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)的，判斷高爐冶煉狀是順行，還是發(fā)生或?qū)l(fā)生懸料、管道、難行，判斷高爐爐溫是過(guò)熱、向熱還是向涼或劇冷，判斷高爐爐體結(jié)厚，還是粘結(jié)狀況或燒穿等的高爐生鐵冶煉人工智能專家系統(tǒng)，以加強(qiáng)高爐的運(yùn)行管理，正確診斷爐況，及時(shí)提醒工長(zhǎng)采取適當(dāng)?shù)拇胧?，避免發(fā)生事故，保證高爐生產(chǎn)正常進(jìn)行。
高爐生鐵冶煉專家系統(tǒng)是高爐計(jì)算機(jī)控制的重要組成部分。為工作方便，高爐運(yùn)行參數(shù)檢測(cè)及控制分為四組高爐本體、熱風(fēng)爐、上料和噴煤。如圖1所示，各組都設(shè)有可編程工業(yè)過(guò)程控制機(jī)(PLC)，各組檢測(cè)點(diǎn)將主要生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)以電流或電壓等，經(jīng)電控儀表(DDC)傳送給過(guò)程控制機(jī)(PLC)。通過(guò)集散系統(tǒng)的過(guò)程控制機(jī)對(duì)電控、儀控信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、計(jì)算、打印、顯示、報(bào)警等處理，顯示生產(chǎn)操作參數(shù)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行計(jì)算機(jī)管理，同時(shí)將數(shù)學(xué)模型所需的模似量及開關(guān)量的數(shù)據(jù)送往中小型計(jì)算機(jī)(以下稱上位機(jī))，上位機(jī)的任務(wù)，除擔(dān)任高爐數(shù)模工作外，還將高爐的數(shù)據(jù)定時(shí)傳遞到廠部，通過(guò)終端微機(jī)，按計(jì)算機(jī)管理網(wǎng)絡(luò)的要求，將高爐生產(chǎn)的主要數(shù)據(jù)送入公司計(jì)算機(jī)管理網(wǎng)。為了為生產(chǎn)及科研服務(wù)，上位機(jī)還配置了微機(jī)，可將在線生產(chǎn)數(shù)據(jù)調(diào)出進(jìn)行離線應(yīng)用處理。上位機(jī)除接受來(lái)自高爐的自動(dòng)檢測(cè)信息外，還接受通過(guò)終端機(jī)送入的必要信息，如高爐值班主控制室，熱風(fēng)爐、上料、噴煤等控制室送入的信息、化驗(yàn)室、原料站等輔助崗位送入的爐渣、鐵水以及各類入爐原料的化學(xué)成分。
本發(fā)明的專家系統(tǒng)分為順行狀況判斷、爐體狀態(tài)判斷和爐熱狀態(tài)判斷三個(gè)子系統(tǒng)。本發(fā)明所稱的高爐順行狀況判斷子系統(tǒng)，是利用高爐操作者和煉鐵專家的經(jīng)驗(yàn)，判斷高爐運(yùn)行狀態(tài)是否順行，并對(duì)懸料(難行)、塌料、管道、邊緣氣流發(fā)展，中心氣流發(fā)展等異常爐況進(jìn)行預(yù)測(cè)和判斷的智能程序;高爐爐體狀態(tài)判斷子系統(tǒng)是對(duì)爐墻侵蝕監(jiān)測(cè)和燒穿監(jiān)測(cè)，爐底破損和爐墻結(jié)厚的預(yù)報(bào)的判斷智能程序;高爐熱狀態(tài)判斷子系統(tǒng)是判斷高爐爐溫是向熱、過(guò)熱、正常，還是向涼、劇冷的情況。無(wú)論是進(jìn)行哪種判斷，都用推理機(jī)(如圖2所示)，把系統(tǒng)自動(dòng)采集和預(yù)處理的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，與儲(chǔ)存在知識(shí)庫(kù)內(nèi)的知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行比較，做出推論判斷，并把結(jié)果儲(chǔ)存和輸出。高爐操作者或冶煉專家可以從人機(jī)界面了解系統(tǒng)運(yùn)行的情況。本模型用戶窗口主要是以下部分1、將推理過(guò)程中使用的數(shù)據(jù)、結(jié)論存入磁盤(見圖3)，以便專家進(jìn)行檢索、驗(yàn)證所建立的規(guī)則是否正確，結(jié)論是否可靠。
2、彩色大屏幕圖形顯示(見圖8)，這一部分主要是將專家系統(tǒng)推理得出的最后結(jié)論以擬人化的形式在彩色大屏幕上顯示臉譜。由笑臉、嚴(yán)肅、哭臉?lè)謩e表示高爐各種狀態(tài)良好，正常和出現(xiàn)不正常征兆。
3、曲線顯示(見圖3中的生產(chǎn)管理、高爐操作顯示)把最終判斷結(jié)果畫成曲線，直接地反映出爐內(nèi)各種狀態(tài)的變化。
表1、給出了高爐不同狀態(tài)下，各參數(shù)作出的響應(yīng)，即專家系統(tǒng)的知識(shí)框架，它是歸納、整理高爐操作專家的經(jīng)驗(yàn)而建立的爐況與參數(shù)的邏輯關(guān)系。
圖3為專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理流程圖。
高爐專家系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型使用數(shù)據(jù)絕大部分是從冶煉現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)過(guò)程控制機(jī)實(shí)時(shí)在線采集得到的，而一小部份數(shù)據(jù)前因技術(shù)或設(shè)備原因計(jì)算機(jī)未采集則由人按規(guī)定要求按時(shí)將所需數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)。圖4表示出上位機(jī)向過(guò)程控制機(jī)打集數(shù)據(jù)主要分為四個(gè)大系統(tǒng)。它們的噴煤系統(tǒng)、高爐本體系統(tǒng)、熱風(fēng)爐系統(tǒng)及上料系統(tǒng)。噴煤系統(tǒng)主要是將上、下罐的重量、壓力及噴煤總壓力按一分鐘周期傳輸給上位機(jī)。而高爐本體系統(tǒng)是按照生產(chǎn)管理及數(shù)模需要按五秒、卅秒、一分鐘及五分鐘周期傳輸給上位機(jī)，例如料批信號(hào)左右料尺是以5秒周期數(shù)采，而高爐主要生產(chǎn)參數(shù)風(fēng)壓、風(fēng)量、頂溫、氧量、熱風(fēng)爐等主要參量是以30秒周期進(jìn)行數(shù)采的。同樣原料信號(hào)如礦石、焦碳、雜礦重量信號(hào)也是以30秒周期采集的，而大量數(shù)據(jù)如鐵水信號(hào)、十字測(cè)溫、混合煤氣CO、CO2、H2的含量、爐內(nèi)靜壓力、軟融帶溫度、熱風(fēng)爐主要參量是以一分鐘周期進(jìn)行數(shù)采的，而變化較為緩慢的水箱后壁溫度，爐缸溫度等，則以五分鐘周期進(jìn)行數(shù)采。上述數(shù)據(jù)大部分從過(guò)程機(jī)采集后即刻存放在上位機(jī)的內(nèi)存共享區(qū)內(nèi)。而某些數(shù)據(jù)如原料、焦炭、料種、重量等信號(hào)，必須先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、平滑，檢查信號(hào)是否在可信任范圍內(nèi)，而后再進(jìn)行處理、判斷是否在下料過(guò)程，正在下料。下料結(jié)束，并且追蹤判斷已附加焦碳重量、料種、重量時(shí)刻的信號(hào)，并將這些信號(hào)存放在內(nèi)存有共享區(qū)的數(shù)據(jù)專用數(shù)據(jù)區(qū)。同樣，高爐本體數(shù)據(jù)如水箱后壁溫度等及噴煤系統(tǒng)數(shù)據(jù)也必須分別進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，除去不合理信號(hào)，有些重量信號(hào)進(jìn)行求和等處理，然而按照數(shù)模要求分一小時(shí)及四小時(shí)周期進(jìn)行存放。然后再對(duì)其進(jìn)行求和，求最大值(MAX)、最小值、方差等計(jì)算。再挑選各模型程序需要的數(shù)據(jù)按專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)中規(guī)則要求進(jìn)行處理，按規(guī)定存放在內(nèi)存共享區(qū)中的數(shù)模專用數(shù)據(jù)區(qū)。為子系統(tǒng)模型提供共享數(shù)據(jù)及判斷，用信息。另外，高爐本體熱風(fēng)爐、上料系統(tǒng)的大量數(shù)據(jù)為風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)溫、頂壓、透氣性指數(shù)、頂溫等信號(hào)也經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)篩選后進(jìn)行計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)管理。生產(chǎn)管理是向高爐生產(chǎn)操作提供顯示數(shù)據(jù)，并按生產(chǎn)需要進(jìn)行打印生產(chǎn)報(bào)表。存放在數(shù)模專用內(nèi)存共享區(qū)的數(shù)據(jù)是所有子模型運(yùn)行需要的共享數(shù)據(jù)，他們?cè)诮?jīng)過(guò)各自進(jìn)程運(yùn)行，根據(jù)知識(shí)庫(kù)知識(shí)進(jìn)行邏輯判斷、推理，而后再將判斷結(jié)果的標(biāo)志，供其它模型享用的數(shù)據(jù)返送到內(nèi)存共享區(qū)，將提供歷史查找及模型自學(xué)習(xí)使用的數(shù)據(jù)存放在磁盤文件中，數(shù)據(jù)存放結(jié)構(gòu)見圖4。
圖4為高爐專家系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)存放結(jié)構(gòu)形式，因?yàn)樵撓到y(tǒng)為實(shí)時(shí)在線運(yùn)行，為保證所有進(jìn)程運(yùn)行，該系統(tǒng)采用內(nèi)存共享區(qū)存放共享、常用數(shù)據(jù)，需要存儲(chǔ)及調(diào)用數(shù)據(jù)、規(guī)則，則采用文件方式存放。
高爐的生產(chǎn)過(guò)程由過(guò)程控制機(jī)(PLC)進(jìn)行控制。由控制機(jī)采集的高爐生產(chǎn)參數(shù)通過(guò)通訊電纜送入上位機(jī)，存放在內(nèi)存共享區(qū)中。某些數(shù)據(jù)如原料成份、產(chǎn)量、鐵水含硅量等過(guò)程機(jī)不能自動(dòng)采集的數(shù)據(jù)則由工長(zhǎng)手工輸入計(jì)算機(jī)中。通過(guò)對(duì)內(nèi)存共享區(qū)中和人工輸入的有關(guān)生產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、處理、形成生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫(kù)。如爐前生鐵成份、原料成份、裝料變料情況，操作制度等文件。根據(jù)生產(chǎn)需要及數(shù)學(xué)模型的需要將內(nèi)存共享區(qū)中原始生產(chǎn)數(shù)據(jù)每二分鐘采集一次，保留最近七天的數(shù)據(jù)，形成主要生產(chǎn)參數(shù)數(shù)據(jù)文件。對(duì)內(nèi)存共享區(qū)中各類溫度值如水箱后壁溫度，爐墻溫度、爐缸溫度等進(jìn)行收集、整理、形成常用溫度數(shù)據(jù)文件。
如上所述，高爐冶煉專家系統(tǒng)由順行狀態(tài)子系統(tǒng)，熱狀態(tài)子系統(tǒng)和高爐爐體狀態(tài)子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)處理過(guò)的數(shù)據(jù)以文件形式存放在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。在順行狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中，包含有順行予處理文件，順行狀態(tài)標(biāo)志文件，順行中間結(jié)果文件和順行狀態(tài)結(jié)果文件等。其中順行予處理文件主要存放對(duì)風(fēng)量、風(fēng)壓、透氣性指數(shù)、料速等參數(shù)進(jìn)行予處理后的數(shù)據(jù)，順行狀態(tài)標(biāo)志文件主要存放高爐停風(fēng)、換爐、復(fù)風(fēng)等標(biāo)志及為高爐發(fā)生某些異常情況所設(shè)置的標(biāo)志。順行中間結(jié)果文件主要存放計(jì)算或判斷的中間結(jié)果，順行狀態(tài)結(jié)果文件主要存放順行模型的判斷結(jié)果及與結(jié)果有關(guān)的各種數(shù)據(jù)。在熱狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中，包含有熱狀態(tài)予處理文件，熱狀態(tài)中間結(jié)果文件和熱狀態(tài)結(jié)果文件等。其中熱狀態(tài)予處理文件主要存放對(duì)熱狀態(tài)模型所需參數(shù)進(jìn)行予處理后的數(shù)據(jù)，熱狀態(tài)中間結(jié)果文件主要存放計(jì)算和判斷的中間結(jié)果，如鐵水生成率、附加焦量、風(fēng)溫變化情況、礦重及煤粉量等。熱狀態(tài)結(jié)果文件主要存放熱模型的判斷結(jié)果，各種標(biāo)志及相應(yīng)數(shù)據(jù)。在爐體狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中，包含有爐體狀態(tài)結(jié)果文件等。其中爐體狀態(tài)予以處理文件主要存放風(fēng)量、透氣性指數(shù)、料尺、爐墻溫度生等參數(shù)的小時(shí)、兩小時(shí)或八小時(shí)的平均值。中間結(jié)果文件主要存放計(jì)算過(guò)程的中間結(jié)果，如順行指數(shù)、參數(shù)的隸屬度等。爐體狀態(tài)結(jié)果文件主要存放爐體狀態(tài)模型的結(jié)果值。爐墻結(jié)厚值和燒出值、方向等，以利于數(shù)據(jù)的保存和查詢。圖5為專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)流程圖。
知識(shí)庫(kù)是專家系統(tǒng)的重要組成部分，是各個(gè)模型用以進(jìn)行推理、判斷的依據(jù)。因?yàn)閷＜蚁到y(tǒng)的問(wèn)題求解，是運(yùn)用專家提供專門知識(shí)來(lái)模擬專家的思維方式進(jìn)行的，所以知識(shí)是決定一個(gè)專家系統(tǒng)性能是否優(yōu)越的關(guān)鍵因素。一個(gè)專家系統(tǒng)的能力水平就取決于其知識(shí)庫(kù)所存知識(shí)的數(shù)量和質(zhì)量。
為了建立知識(shí)庫(kù)根據(jù)專家系統(tǒng)的操作目標(biāo)，廣泛收集高爐冶煉理論知識(shí)及冶煉專家和現(xiàn)場(chǎng)操作人員豐富的操作知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，整理形成初級(jí)知識(shí)庫(kù)。然后按照計(jì)算機(jī)可以接受的方式將這些初級(jí)知識(shí)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以存貯且能遵照?qǐng)?zhí)行的知識(shí)存放在內(nèi)存中，形成知識(shí)庫(kù)，這種加工處理主要有下述幾種方式1、建立判斷規(guī)則本發(fā)明的規(guī)則是基于知識(shí)的產(chǎn)生式表示法R＃IF RLS THEN RRS式中R＃產(chǎn)生式規(guī)則在規(guī)則庫(kù)中的序號(hào);
RLS操作的狀態(tài)條件;
RRS判斷結(jié)果偽真。
上式的含義為，如果爐況運(yùn)行條件RLS得到滿足，則可以認(rèn)為結(jié)論RRS成立。
按照知識(shí)的產(chǎn)生式表示法，本發(fā)明將專家經(jīng)驗(yàn)加工成大量的規(guī)則，存放于文件中形成規(guī)則知識(shí)庫(kù)，以備在模型進(jìn)行推理判斷時(shí)應(yīng)用。
例如RVLE 11010S IF SB≥9.5 AND GPI↓6%AND TGT≥270 THEN hanging CF＝1.0這條規(guī)則的實(shí)際意義是當(dāng)料速(SB)≥9.5分/批，且透氣性指數(shù)(GPI)比前次下降6%且爐頂煤氣溫度(TGT)≥270℃，這三個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，發(fā)生懸料的可能性為1.0，即系統(tǒng)判斷此時(shí)必然發(fā)生懸料。
毫無(wú)疑問(wèn)，模型判斷的準(zhǔn)確性與規(guī)則的制定的準(zhǔn)確性密切相關(guān)。
2、建立經(jīng)驗(yàn)公式為了精確描述高爐某一狀態(tài)特征的水平和變化趨勢(shì)，本發(fā)明通過(guò)理論分析或應(yīng)用專家經(jīng)驗(yàn)，將與之有關(guān)的各種冶煉參數(shù)，經(jīng)適當(dāng)組合建立一個(gè)描述公式，計(jì)算出特征參數(shù)，這就是公式化的知識(shí)庫(kù)。
公式構(gòu)成可以分為兩類一類是經(jīng)驗(yàn)的，即從長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中得到的;另一點(diǎn)是基于高爐冶煉原理，結(jié)合高爐的具體條件推導(dǎo)的。實(shí)際應(yīng)用中前者在高爐熱狀態(tài)的判斷中起較大的作用。后者在爐體狀態(tài)判斷中取得顯著效果。
3、參數(shù)的模糊化處理在高爐爐況診斷中存在著許多非常規(guī)性問(wèn)題，無(wú)法用簡(jiǎn)單的精確推理得出結(jié)果。而必須采用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)對(duì)不確定知識(shí)進(jìn)行量化處理。在實(shí)際應(yīng)用中我們采用了多種形式的隸屬函數(shù)。例如順行指數(shù)、燒出指數(shù)、結(jié)厚指數(shù)等，在本模型中對(duì)許多變量建立了隸屬函數(shù)，進(jìn)行了不確定知識(shí)的量化處理。
4、建立模糊關(guān)系矩陣在高爐過(guò)程中，許多狀態(tài)與檢測(cè)參數(shù)之間的關(guān)系難以用簡(jiǎn)單的方式作出肯定的描述，我們把這些關(guān)系叫模糊關(guān)系。對(duì)于模糊關(guān)系我們用上述隸屬函數(shù)表示。有關(guān)狀態(tài)用隸屬函數(shù)算出隸屬度后需要將此建成一個(gè)模糊特征向量，同時(shí)建立一個(gè)狀態(tài)與參數(shù)之間的模糊關(guān)系矩陣，通過(guò)模糊關(guān)系方程來(lái)進(jìn)行求解。設(shè)反映狀態(tài)的指數(shù)為Ij，有幾個(gè)參數(shù)在某一時(shí)刻對(duì)這一狀態(tài)的隸屬度向量為A，則A＝(a1，a2，a3……an式中，a1、a2、a3……an，分別為各對(duì)應(yīng)參數(shù)的隸屬度向量中的元素。
設(shè)R為模糊關(guān)系矩陣，則Ij＝A·R這樣，通過(guò)模糊方程求解，把不確定的關(guān)系轉(zhuǎn)換成確定的估計(jì)。
以爐墻結(jié)厚的預(yù)報(bào)為例，說(shuō)明模糊推理過(guò)程設(shè)爐墻結(jié)厚指數(shù)為Ijh，有n個(gè)參數(shù)與Ijh有關(guān)。以u(píng)(Xi)表示各參數(shù)的隸屬度，W(Xi)表示模糊關(guān)系，則依模糊關(guān)系得nIjh＝∑μ(Xi)·W(Xi)i＝1其中，Ijh-爐墻結(jié)厚指數(shù)μ(Xi)-各參數(shù)量的隸屬度W(Xi)-模糊關(guān)系由上式運(yùn)算結(jié)果，得到結(jié)厚的預(yù)報(bào)值。
上述推理的關(guān)鍵在于隸屬度門坎值或閾值的確定。我們確定隸屬度的方法有二(1)、經(jīng)驗(yàn)值以專家積累的經(jīng)驗(yàn)值為根據(jù);
(2)、用貝葉斯公式大量統(tǒng)計(jì)處理生產(chǎn)數(shù)據(jù)為依據(jù)。
5、少量較確定的關(guān)系。采用有限元法推算變化趨勢(shì)，例如爐缸、爐底侵蝕是以有限元法算出的值作為主值，結(jié)合其他變量一起診斷預(yù)報(bào)。
這時(shí)將爐缸、爐底某剖面分成若干節(jié)點(diǎn)，如366個(gè)節(jié)點(diǎn)，642個(gè)單元，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存的有關(guān)監(jiān)測(cè)參數(shù)作為計(jì)算條件，求解二維傳熱方程 可以得到爐缸、爐底侵蝕斷面線，并畫出爐缸、爐底變化圖形。
目前，爐缸、爐底侵蝕變化趨勢(shì)計(jì)算周期為10天，這是本專家系統(tǒng)所有預(yù)報(bào)周期中最長(zhǎng)的一個(gè)。原因在于開爐初期，侵蝕尚在安全范圍里，周期過(guò)短意義不大。高爐爐齡的后期，計(jì)算周期要相應(yīng)的縮短。
對(duì)于上述歸納、匯總的知識(shí)、工藝工程師根據(jù)模型開發(fā)的需要與計(jì)算機(jī)工程師一起，推敲、整理、歸類劃分進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)、計(jì)算，并將知識(shí)庫(kù)的知識(shí)抽象成具有邏輯關(guān)系的推理樹等等。所有上述工作均是在程序編制階段完成。
而后，計(jì)算機(jī)工程師根據(jù)所使用的上位機(jī)提供的機(jī)器功能以及專家系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，將上述知識(shí)用程序的形式輸入計(jì)算機(jī)，建成一個(gè)多種知識(shí)結(jié)構(gòu)化的知識(shí)庫(kù)，根據(jù)順行狀態(tài)、爐體狀態(tài)、熱狀態(tài)模型的需要，分為知識(shí)庫(kù)1、知識(shí)庫(kù)2……知識(shí)庫(kù)n，而對(duì)于相同的，如推理機(jī)部分知識(shí)庫(kù)就為公用的知識(shí)庫(kù)。
當(dāng)計(jì)算機(jī)運(yùn)行高爐專家系統(tǒng)調(diào)用知識(shí)庫(kù)的知識(shí)，利用推理機(jī)(見圖6)進(jìn)行推理。推理的結(jié)果是模型運(yùn)行判斷的一個(gè)重要部分。得出高爐判斷的結(jié)果提供高爐綜合判斷圖形顯示的程序使用(見圖8)，并在高爐主控室的直觀畫面進(jìn)行綜合判斷及操作指導(dǎo)。
工藝工程師及計(jì)算機(jī)工程師可以根據(jù)高爐實(shí)際生產(chǎn)情況及模型運(yùn)轉(zhuǎn)及預(yù)報(bào)情況，進(jìn)行逐項(xiàng)比較，提出對(duì)原有的專家系統(tǒng)進(jìn)行求精的意見，并通過(guò)本高爐專家系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型中的人工智能自我學(xué)習(xí)的功能，進(jìn)行修改補(bǔ)充、完善升級(jí)等工作，從而達(dá)到不斷對(duì)知識(shí)庫(kù)完善，提高使用效率，提高高爐數(shù)學(xué)模型預(yù)報(bào)的命中率。
圖6是高爐冶煉專家系統(tǒng)的推理機(jī)結(jié)構(gòu)圖。推理過(guò)程如下首先，確定當(dāng)前要推理的目標(biāo)。當(dāng)推理目標(biāo)確定之后，進(jìn)入推理。推理機(jī)包括推理方法和控制策略兩部分。
第一部發(fā)分為推理方法。專家系統(tǒng)的推理方法一般可分為精確推理和不精確推理兩種，由于高爐過(guò)程中存在許多不確定的知識(shí)，本發(fā)明選擇了不精確推理。
在不精確推理中，按照不確定性理論，它的一般形式為IF E1 AND E2AND……AND En THEN H(X)其中Ei(i＝1、2……n)是論據(jù)，H是一個(gè)或多個(gè)結(jié)論。
其規(guī)則的含意是當(dāng)證據(jù)E1到En都確實(shí)存在時(shí)，結(jié)論H成立的可信度值為X。X是可信度因子，X的值在[-1，1]范圍內(nèi)變化。
計(jì)算可信度CF、CF是由下述方法計(jì)算得出的，其中用到信任增長(zhǎng)度和不信任增長(zhǎng)度的概念。
MB[H，E](≥0)為不信任增長(zhǎng)度，表示因證據(jù)E的出現(xiàn)而增加假說(shuō)H為真的信任增長(zhǎng)度，即P(H/E)＞P(H)，MD[H，E](≥0)為不信任增長(zhǎng)度，表示因證據(jù)E的出現(xiàn)而增加假說(shuō)H為假的不信任增長(zhǎng)度，即P(H/E)＜P(H)，由二者尋出可信度CF。CF的定義如下CF[H.E]＝MB[H.E]-MD[H.E]當(dāng)用可信度的概念求出最后結(jié)論時(shí)，可分為證據(jù)是多個(gè)條件和單個(gè)條件的情況。因此，先判斷論據(jù)是否是單個(gè)論據(jù)的情況時(shí)，規(guī)則IF E THEN H(X)被錄用?？尚哦鹊挠?jì)算公式如下CF[H]＝CF[H·E]·MAX｛O，CF(E)｝公式中取O和CF[E]的最大值的意義是若CF[E]小于0(即前題為假)，說(shuō)明這個(gè)規(guī)則不能應(yīng)用或者說(shuō)求出的CF[H]原等于0。否則結(jié)論H的可信度等于規(guī)則的可信度乘以論據(jù)的可信度。
當(dāng)論據(jù)不是單個(gè)，程序進(jìn)入證據(jù)是多個(gè)條件的邏輯組合的判斷。光判論據(jù)是AND連接的情況。若是，則多個(gè)條件的AND連接為如下形式IF E1 AND E2AND……AND En THEN H(X) 則CF[E]＝CF[E1 AND E2AND……AND En]＝MIN｛CF[E1]，CF[E2]……CF[En]｝結(jié)果送輸出推理的結(jié)論。
論據(jù)是多個(gè)條件的邏輯組合還可分為論據(jù)是OR連接。
當(dāng)多個(gè)條件連接不是AND時(shí)，程序進(jìn)入OR判斷。若是，則多個(gè)條件的OR連接形式如下E＝E1 OR E2OR……OR EnCF[E]＝CF[E1 OR E2OR……OR En]＝MAX｛CF[E1]，CF[E2]……CF[En]｝結(jié)果送輸出推理的結(jié)論，當(dāng)多個(gè)論據(jù)不是AND和OR時(shí)，進(jìn)行兩條規(guī)則具有相同的結(jié)論，即IF E1 THEN H[CF(H·E1)]IF E2THEN H[CF(H·E2)]的判斷。若不是，則推理結(jié)束。
當(dāng)兩條規(guī)則且有相同結(jié)論時(shí)，用前面的公式分別求出CF1[H]＝CF(H，E1)·MAX{O，CF[E2]}CF1[H]＝CF(H，E2)·MAX｛O，CF[E2]｝
根據(jù)上面公式分別算出的兩個(gè)可信度，再根據(jù)以下幾種情況求出總的可信度，判斷CF1[H]&CF2[H]≥0情況，當(dāng)CF1[H]&CF2[H]≥0時(shí)，計(jì)算CF12[H]＝CF1[H]+CF2[H]-CF1[H]·CF2[H]，并輸出推理的結(jié)論。
當(dāng)CF1[H]&CF2[H]≥0時(shí)，進(jìn)入判斷CF1[H]&CF2[H]＜0情況，當(dāng)CF1[H]&CF2[H]＜0時(shí)，計(jì)算CF12[H]＝CF1[H]+CF1[H]+CF1[H]·CF2[H]并輸出推理結(jié)論。
當(dāng)不是上述兩種情況時(shí)，則計(jì)算CF12[H]＝CF1[H]+CF2[H]并輸出推理結(jié)論。
第二部分為控制策略?？刂撇呗允峭评頇C(jī)中的另一個(gè)組成部分。主要是推理方向的控制及推理規(guī)則的選擇策略。其中有正向推理，反向推理及正、反向混合推理，本模型采用的是正向推理的方法。
正向推理是由原始數(shù)據(jù)出發(fā)進(jìn)行的，即由原始數(shù)據(jù)1、原始數(shù)據(jù)2……原始數(shù)據(jù)n為依據(jù)推理的。
根據(jù)原始數(shù)據(jù)，運(yùn)用知識(shí)庫(kù)中專家系統(tǒng)知識(shí)，可否進(jìn)行推理，不能進(jìn)行推理則結(jié)束。可進(jìn)行，在運(yùn)用專家知識(shí)進(jìn)行推理的過(guò)程中，需要計(jì)算所需參數(shù)的隸屬度，它們之間的關(guān)系為AND連接CF[E1]CF[E2]……CF[En]
由各個(gè)參數(shù)計(jì)算出來(lái)的隸屬度，根據(jù)AND關(guān)系計(jì)算CF[E]，即CF[E]＝MIN{CF[E1]，CF[E2]……CF[En]}并輸出推理結(jié)論。
計(jì)算所需參數(shù)的它們之間的關(guān)系為OR連接隸屬度根據(jù)計(jì)算的隸屬度CF，再根據(jù)它們之間的關(guān)系至OR連接求總的隸屬度CF[E]＝MAX｛CF[E1]CF[E2]……CF[E2]｝根據(jù)上述推理方法和控制策略得出的結(jié)果，輸出推理的結(jié)論。
若推理得到的結(jié)論與實(shí)際爐況相符合，則推理結(jié)束。
若推理得到的結(jié)論與實(shí)際爐況不相符合，則對(duì)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行求精，同時(shí)進(jìn)行模型自學(xué)習(xí)，調(diào)整模型所需要的參數(shù)的門坎值及規(guī)則。
圖7是判斷結(jié)果顯示流程圖。
彩色圖形顯示系統(tǒng)將各模型運(yùn)行得出的結(jié)果值，經(jīng)過(guò)分析處理，以生動(dòng)形象的畫面和語(yǔ)言來(lái)表達(dá)當(dāng)前的實(shí)際爐況，各子模型將結(jié)果值存放在共享區(qū)中，以備圖形顯示系統(tǒng)使用，結(jié)果值在共享區(qū)中分為三個(gè)部分，即順行部分、爐體狀態(tài)部分、熱狀態(tài)部分。
順行部分的結(jié)果值主要是停風(fēng)、送風(fēng)恢復(fù)慢風(fēng)作業(yè)、壓量關(guān)系緊張，偏尺、滑尺、塌料、懸料、氣流管道。
爐體狀態(tài)部分的結(jié)果值，主要是爐墻結(jié)厚與燒出爐墻結(jié)厚與燒出的方向及各方向的結(jié)厚值。
熱狀態(tài)的部分的結(jié)果值主要是爐向冷、爐向涼、爐向熱、過(guò)熱等。
顯示系統(tǒng)每2分鐘對(duì)共享區(qū)進(jìn)行掃描，然后根據(jù)結(jié)果值進(jìn)行綜合爐況的判斷，綜合爐況的判斷的結(jié)果，由彩色圖形顯示器以人臉形式顯示。擬人化臉譜大體分三種笑臉/爐況順行，嚴(yán)肅/爐欠穩(wěn)，哭臉/爐況欠佳，這三種爐況依據(jù)各子模型的結(jié)果值進(jìn)行判斷，各子模型的某一種異常狀況分為5個(gè)級(jí)別，正常用1表示，有異常趨勢(shì)用2表示，可能發(fā)生用3表示，將要發(fā)生用4表示，已經(jīng)發(fā)生用5表示，過(guò)5個(gè)級(jí)別的AND、OR得出綜合爐況。
例如1、紅燈，哭臉 爐況欠佳順行給出已經(jīng)發(fā)生塌料、熱狀態(tài)給出過(guò)熱的結(jié)果值，則已經(jīng)發(fā)生塌料5、AND。過(guò)熱5＝5送紅燈。
或者，爐體狀態(tài)給出已經(jīng)在某產(chǎn)位發(fā)生結(jié)厚的結(jié)果值。則已經(jīng)發(fā)生結(jié)厚5＝5，送紅燈。
2、黃燈，嚴(yán)肅 爐況欠穩(wěn)爐體狀態(tài)給出注意在某部將要發(fā)生，結(jié)厚的結(jié)果值，則，注意將要發(fā)生結(jié)厚4＝4送黃燈。
順行狀態(tài)給出滑尺或懸料已經(jīng)發(fā)生，同時(shí)，熱狀態(tài)給出爐涼或爐熱的結(jié)果值，則(滑尺5、OR、懸料、5)、AND、(爐涼3，OR、爐熱3)＝3送黃燈。
3、綠燈，笑臉 爐況順行各子模型均給出正常的結(jié)果值，則送綠燈。
圖8為專家系統(tǒng)運(yùn)行流程框圖。以運(yùn)行時(shí)間周期做為各有關(guān)子程序啟動(dòng)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。開機(jī)后，完成了安裝實(shí)時(shí)進(jìn)程前的全部準(zhǔn)備工作，初始化后，系統(tǒng)開始運(yùn)行。
首先五秒鐘進(jìn)程，計(jì)算料速和從過(guò)程機(jī)讀取周期為五秒的數(shù)據(jù)。從共享區(qū)采集下料信息，用上次下料到本次下料的時(shí)間間隔去除礦重，得出每噸礦所需的時(shí)間，乘每批料的噸數(shù)，計(jì)算出每批料的料速并存放。
第二步為15秒進(jìn)程。運(yùn)行順行子系統(tǒng)的判斷，利用空穴指數(shù)，透氣性指數(shù)、料速、頂溫等管道、難行、懸料是否已經(jīng)發(fā)生。把判斷的數(shù)據(jù)送入共享區(qū)。
第三步為30秒進(jìn)程。(1)從過(guò)程機(jī)讀取周期為30秒的數(shù)據(jù);(2)運(yùn)行下料模型;(3)運(yùn)行圖形顯示綜合判斷程序，按判斷結(jié)果顯示有關(guān)圖形;(4)運(yùn)行爐體爐墻結(jié)厚判斷;以30秒為周期取左右料尺差值，取每批料的最大差值對(duì)2小時(shí)內(nèi)的每批料最大料尺差求平均值，用爐墻結(jié)厚模型進(jìn)行判斷。
第四步為1分鐘進(jìn)程。(1)從過(guò)程機(jī)讀取周期為1分鐘的數(shù)據(jù);(2)根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，完成各子模型及生產(chǎn)管理需要的數(shù)據(jù)處理，如進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑，上、下限篩選;(3)運(yùn)行高爐熱模型中的硅預(yù)報(bào)，計(jì)算鐵水中硅含量;(4)運(yùn)行生產(chǎn)管理程序，進(jìn)行生產(chǎn)所需數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)。
第五步為2分鐘進(jìn)程。運(yùn)行順行判斷模型2，進(jìn)行難行(懸料)、氣流異常(管道)、塌料(滑尺)預(yù)報(bào)，并把結(jié)果送共享區(qū)，數(shù)據(jù)存文件。
第六步為5分鐘進(jìn)程。(1)運(yùn)行爐體狀態(tài)模型2，即爐墻燒出模型，通過(guò)取7、8、9段冷卻水箱后壁溫度而作出預(yù)報(bào);(2)運(yùn)行爐體狀態(tài)模型3，即爐缸燒出模型通過(guò)爐缸部位埋設(shè)的熱電偶測(cè)得的溫度而作出判斷。
第七步為20分鐘進(jìn)程。運(yùn)行高爐熱模型2，根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行予處理，計(jì)算置信度。
第八步為1小時(shí)進(jìn)程。(1)運(yùn)行高爐熱模型3，即高爐爐溫趨勢(shì)預(yù)報(bào)的自學(xué)習(xí)模型;(2)運(yùn)行爐體狀態(tài)模型4。是爐墻結(jié)厚模型，通過(guò)收集的冷卻壁后溫度、料尺差、全風(fēng)率水平、透氣性指數(shù)以及順行指數(shù)而作出結(jié)厚判斷。
該系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)高爐生產(chǎn)及數(shù)學(xué)模型的需要，各獨(dú)立進(jìn)程可嵌套子進(jìn)程、孫進(jìn)程來(lái)達(dá)到系統(tǒng)功能要求。
本發(fā)明的特點(diǎn)如下1、本發(fā)明應(yīng)用模糊矩陣、隸屬度、隸屬函數(shù)等構(gòu)成知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)，并與統(tǒng)計(jì)模型、機(jī)理模型結(jié)合，由高爐過(guò)程的狀態(tài)、狀況入手判斷高爐過(guò)程的趨勢(shì)，以專家系統(tǒng)為主，并充分吸取統(tǒng)計(jì)模型、機(jī)理模型的長(zhǎng)處，是高爐過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展;
2、本發(fā)明由三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，較之單一的模型，可以更全面地判斷高爐過(guò)程，功能廣泛，實(shí)用性強(qiáng)。
3、本發(fā)明是依靠常規(guī)監(jiān)測(cè)參數(shù)，全面總結(jié)高爐操作專家的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)而提出的，具有良好的適應(yīng)性，便于全面推廣。


圖1為高爐計(jì)算機(jī)硬件配置示意圖。
圖2為專利系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。
圖3為系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理流程圖。
圖4為數(shù)據(jù)存放結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為知識(shí)庫(kù)處理流程圖。
圖6為推理機(jī)結(jié)構(gòu)流程圖。
圖7為判斷結(jié)果顯示流程圖。
圖8為高爐專家系統(tǒng)運(yùn)行流程圖。
表1為高爐冶煉專家系統(tǒng)知識(shí)框架。
本發(fā)明在首鋼2號(hào)高爐進(jìn)行了試運(yùn)行和生產(chǎn)應(yīng)用，運(yùn)行實(shí)踐說(shuō)明，各子系統(tǒng)在指導(dǎo)高爐操作、增產(chǎn)節(jié)焦諸方面都取得了滿意的效果。
高爐順行判斷子系統(tǒng)，在首鋼2號(hào)高爐強(qiáng)化生產(chǎn)運(yùn)行的條件下，較準(zhǔn)確地判斷了高爐難行至懸料，提前預(yù)報(bào)及時(shí)調(diào)節(jié)爐況，達(dá)到了高爐順行的目的;并且及時(shí)預(yù)報(bào)了高爐氣流異常趨勢(shì)及至管道的產(chǎn)生，由裝料制度等方面予以及時(shí)調(diào)節(jié)，避免了爐況異常，命中率達(dá)到90%以上。
高爐爐體狀態(tài)判斷子系統(tǒng)在線運(yùn)行后，預(yù)報(bào)結(jié)厚和可能結(jié)厚多次，經(jīng)及時(shí)處理，有效地避免了高爐結(jié)厚的發(fā)生。在91年4月2高爐大修前，三次預(yù)報(bào)爐墻燒出，均與實(shí)際爐況吻合。命中率達(dá)到100%。預(yù)報(bào)的爐底侵蝕線也吻合。
高爐熱狀態(tài)判斷子系統(tǒng)投運(yùn)行以來(lái)，鐵水含硅量預(yù)報(bào)命中率達(dá)85%以上。
總之，本發(fā)明在首鋼2號(hào)高爐生產(chǎn)在線運(yùn)行，為穩(wěn)定高爐操作，避免和減少高爐嚴(yán)重失常，確保高爐強(qiáng)化、順行發(fā)揮了重要作用。創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益750萬(wàn)元以上，可節(jié)省引進(jìn)同類技術(shù)費(fèi)用1000萬(wàn)元以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著，并產(chǎn)生顯著的社會(huì)效益。
注(1)↑-上升，↓-下降，≈波動(dòng)(2)空穴指數(shù)SH＝加最后幾批料期間吹入風(fēng)口燃燒焦炭的總氧量-正常鐵量時(shí)加入幾批料期間燃燒焦炭的耗氧量(3)透氣性指數(shù)K＝ (Q風(fēng))/(△P)
權(quán)利要求
1.一種人工智能高爐冶煉專家系統(tǒng)；適用于判斷高爐爐體和冶煉進(jìn)程是否正常，本系統(tǒng)除具有一般系統(tǒng)關(guān)于判斷高爐熱狀態(tài)和高爐冶煉進(jìn)程順行狀態(tài)外，還有判斷高爐爐體狀態(tài)的子系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)和輸出系統(tǒng)組成，所有狀態(tài)判據(jù)均以高爐傳感器上在線動(dòng)態(tài)采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)與知識(shí)庫(kù)的規(guī)則、數(shù)據(jù)進(jìn)行比較匹配、判斷。推理，得出結(jié)論，由解釋系統(tǒng)給定輸出結(jié)果，向高爐操作者提供操作，其特征在于系統(tǒng)運(yùn)行步驟如下計(jì)算機(jī)初始化的，進(jìn)入5秒鐘秒進(jìn)程，上位機(jī)向過(guò)程控制機(jī)采集一次數(shù)據(jù)，向共享區(qū)采集下料信息并計(jì)算機(jī)料速；15秒進(jìn)程運(yùn)行順行判斷，并把判斷結(jié)果送入共享區(qū)；30秒進(jìn)程，從過(guò)程控制機(jī)每30秒讀取數(shù)據(jù)，運(yùn)行下料模型，運(yùn)行模型綜合判斷圖形顯示程序，結(jié)果由圖形顯示出來(lái)，運(yùn)行爐體爐墻結(jié)厚判斷，進(jìn)行以30秒為周期的取左右料尺差值、每批料的最大差值，對(duì)2小時(shí)內(nèi)每批料最大料尺差求平均值，用于結(jié)厚判斷；一分鐘進(jìn)程，從過(guò)程機(jī)采集周期為1分的數(shù)據(jù)，對(duì)各模型和生產(chǎn)管理所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑、上、下限篩選、求和、平均、求最大值、最小值、偏差或加權(quán)等處理，并運(yùn)行周期為1分鐘的熱模型和生產(chǎn)管理程序；2分鐘進(jìn)程，運(yùn)行周期為2分鐘的順行判斷模型；5分鐘進(jìn)程，運(yùn)行周期為5分鐘的高爐爐體狀態(tài)模型；20分鐘進(jìn)程，運(yùn)行周期為20分鐘的高爐熱模型；1小時(shí)進(jìn)程，運(yùn)行高爐熱狀態(tài)模型和高爐爐體狀態(tài)模型；各進(jìn)程運(yùn)行的結(jié)果數(shù)據(jù)分別儲(chǔ)存在順行狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、熱狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)和爐體狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，圖形顯示經(jīng)實(shí)時(shí)采集各子系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行顯示，向高爐操作者提供操作。
2.按照權(quán)利要求1所述的人工智能高爐冶煉專家系統(tǒng)，其特征在于知識(shí)庫(kù)以多年積累的高爐操作經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)建立判斷規(guī)則和操作指導(dǎo)規(guī)則庫(kù)，知識(shí)庫(kù)為框架結(jié)構(gòu)與產(chǎn)生式規(guī)則新的知識(shí)表達(dá)形式。由規(guī)則、公式、參數(shù)模糊化處理和模糊關(guān)系矩車構(gòu)成，并進(jìn)行自我再學(xué)習(xí)，對(duì)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行修改、補(bǔ)充、完善。
3.按照權(quán)利要求1所述的人工智能高爐冶煉專家系統(tǒng)，其特征在于上位機(jī)對(duì)從過(guò)程控制機(jī)采集到的數(shù)據(jù)，根據(jù)生產(chǎn)管理和模型需要，進(jìn)行上、下限篩選、平滑、求和、極值(max、min)、方差等處理，再按照專家系統(tǒng)、知識(shí)庫(kù)中規(guī)則要求進(jìn)行處理，其結(jié)果儲(chǔ)存到模型專用的內(nèi)存共享區(qū)，各模型從內(nèi)存共享區(qū)采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行推理判斷，形成高爐順行狀態(tài)結(jié)果文件，高爐熱狀態(tài)結(jié)果文件，高爐爐體狀態(tài)結(jié)果文件。
4.按照權(quán)利要求1或3所述的人工智能高爐冶煉專家系統(tǒng)，其特征在于推理機(jī)由規(guī)則推理、框架匹配、機(jī)理模型和模糊關(guān)系方程構(gòu)成的混合推理，采用不精確推理方法，當(dāng)證據(jù)E1……En都確實(shí)存在時(shí)，結(jié)論H成立的可信度為X，置信度CF(H、E)用信任增長(zhǎng)度MB(H、Ei)與不信任增長(zhǎng)度MD(H、Ei)之差求出，按CF值進(jìn)行比較分析，輸出推理的結(jié)論，并進(jìn)行推理結(jié)論與實(shí)際是否相符合的判斷，若相符則推理結(jié)束，若不符，則進(jìn)行自我再學(xué)習(xí)，自動(dòng)修改知識(shí)庫(kù)數(shù)據(jù)。
5.按照權(quán)利要求2所述的人工智能高爐冶煉專家系統(tǒng)，共特征在于模糊特征描述和自學(xué)習(xí)方法是有用Bayes決策原理對(duì)特征的隸屬函數(shù)的門檻值進(jìn)行自修正。
全文摘要
本發(fā)明是一種全面控制高爐過(guò)程的方法，從高爐傳感器上采集數(shù)據(jù)；根據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)及模糊關(guān)系矩陣構(gòu)成的知識(shí)庫(kù)；對(duì)在線采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、推理，判斷高爐爐體狀態(tài)、冶煉進(jìn)程的順行狀態(tài)和熱狀態(tài)。根據(jù)預(yù)報(bào)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)高爐過(guò)程調(diào)節(jié)和控制。
文檔編號(hào)C21B5/00GK1097804SQ9310867
公開日1995年1月25日 申請(qǐng)日期1993年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月21日
發(fā)明者周冠五, 楊天鈞, 劉云彩, 徐金梧, 張宗民, 周渝竽, 龐玉茹, 楊世山, 劉德銓, 左廣慶, 白寶柱, 斑潤(rùn)臣, 李麗芬, 馬曉蘭, 溫世湛, 馮國(guó)慶, 鄒瑞端, 楊來(lái)儀 申請(qǐng)人:首鋼總公司, 北京科技大學(xué)