專利名稱：焦化行業(yè)基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于煤氣動態(tài)平衡調(diào)度領域，特別是焦化行業(yè)基于煤氣生產(chǎn)、消耗、緩沖單元預測數(shù)據(jù)的專家系統(tǒng)動態(tài)平衡調(diào)度方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
焦爐煤氣是焦化行業(yè)煉焦過程中的副產(chǎn)物，在不同的地區(qū)、不同的城市、不同的企業(yè)，焦爐煤氣的利用途徑各不相同。獨立型焦化行業(yè)的焦爐煤氣既可以做燃料，又可做化工原料。焦爐煤氣做燃料，用戶(稱為煤氣消耗單元)包括城 市民用用戶、工業(yè)煤氣用戶(如焦爐)、煤氣發(fā)電用戶(如鍋爐)；做工業(yè)原料，用戶(煤氣消耗單元)包括生產(chǎn)合成氨、尿素、甲醇、二甲醚等。而一個企業(yè)內(nèi)的焦爐煤氣生產(chǎn)能力是相對固定的，當煤氣用戶需求量變化時，就可能出現(xiàn)煤氣供應量與需求量之間的不平衡，表現(xiàn)為煤氣剩余或不足。通常使用氣柜(稱為煤氣緩沖單元)存儲過剩煤氣，來緩和供應和使用之間的矛盾，以實現(xiàn)減少環(huán)境污染、調(diào)節(jié)煤氣管網(wǎng)壓力等目的。由于煤氣供、需波動引起的煤氣供需不平衡，一般由調(diào)度人員根據(jù)不平衡的煤氣量和煤氣可調(diào)整用戶的消耗情況，基于多年的調(diào)度經(jīng)驗，以穩(wěn)定煤氣管網(wǎng)壓力、確保生產(chǎn)穩(wěn)定運行為目標給出氣柜或其他可調(diào)整用戶(稱為可調(diào)度單元)的調(diào)度方案，然后由崗位操作人員執(zhí)行該調(diào)度方案并反饋調(diào)配后情況，一直到煤氣供需實現(xiàn)平衡。這種人工調(diào)度形式存在四方面的弊端一是，難以保證調(diào)度的及時性，因為調(diào)度人員對煤氣系統(tǒng)未來平衡狀態(tài)的分析工作是間隔性的，且間隔時間一般較長，難以做到實時、連續(xù)地分析，導致不能及早發(fā)現(xiàn)短期內(nèi)的煤氣不平衡現(xiàn)象，致使調(diào)度執(zhí)行動作滯后，易引起煤氣管網(wǎng)壓力波動，給生產(chǎn)帶來隱患，此外，煤氣可調(diào)度單元的調(diào)節(jié)需要一個時間過程，難以短時間內(nèi)讓煤氣回復平衡狀態(tài)，因此增加了煤氣放散的機率，不可避免地造成了大量煤氣的浪費和對環(huán)境的污染；二是，難以保證調(diào)度方案的準確性，因為調(diào)度人員對煤氣系統(tǒng)未來生產(chǎn)量、消耗量、存儲量的分析結(jié)果，是根據(jù)當前生產(chǎn)情況，基于經(jīng)驗分析和粗略計算得到的，難以保證分析結(jié)果的精確性，導致以此為基礎給出的調(diào)度方案也不精確；三是，難以保證每一次調(diào)度的優(yōu)良性，因為調(diào)度人員能力各異、平衡方法不同，平衡效果也會因人而異，如果調(diào)度人員經(jīng)驗非常豐富，對各種不平衡狀況，都能快速、準確地給出調(diào)度方案，使煤氣系統(tǒng)較快回復正常運行，而如果調(diào)度人員為新上崗人員或經(jīng)驗欠佳，煤氣系統(tǒng)恢復到正?？赡軙枰^長的時間并會增加煤氣放散的機率，造成能源浪費和增加安全隱患；四是，難以應對調(diào)度的日趨復雜化，因為隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，煤氣系統(tǒng)設備日益增多，將會增加煤氣調(diào)度的復雜性，因此對調(diào)度人員能力的要求會更高，以上人工經(jīng)驗調(diào)度存在的弊端也就會更加明顯。目前焦化行業(yè)的動態(tài)平衡調(diào)度多是基于人工經(jīng)驗實現(xiàn)的，無法避免上述問題的存在，因此有必要研究一種更準確、更高效的動態(tài)平衡調(diào)度方法和/或系統(tǒng)輔助調(diào)度人員針對各種煤氣供需不平衡情況進行及時、準確、可靠的調(diào)度
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種焦化行業(yè)基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度方法及系統(tǒng)，能夠有效輔助調(diào)度人員針對各種煤氣供需不平衡情況進行及時、準確、可靠的調(diào)度，解決因煤氣供、需波動導致的煤氣不平衡問題。一種基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度系統(tǒng)，包括順序相連的輸入數(shù)據(jù)接口模塊、預測模型模塊、煤氣供需平衡判斷模塊、專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊、輸出數(shù)據(jù)接口模塊、人機界面，還包括數(shù)據(jù)庫，與所述輸入數(shù)據(jù)接口模塊、輸出數(shù)據(jù)接口模塊相連；各模塊功能如下數(shù)據(jù)庫存儲煤氣發(fā)生單元、煤氣消耗單元、煤氣緩沖單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)，供輸入數(shù)據(jù)接口模塊讀?。凰鰯?shù)據(jù)庫還存儲來自輸出數(shù)據(jù)接口模塊的數(shù)據(jù)；所述煤氣發(fā)生單元、煤氣消耗單元、煤氣緩沖單元統(tǒng)稱煤氣單元；輸入數(shù)據(jù)接口模塊獲取數(shù)據(jù)庫中存儲的所述實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)，并將其輸出到預測模型模塊、煤氣供需平衡判斷模塊、專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊；
預測模型模塊包括煤氣發(fā)生單元、煤氣消耗單元和煤氣緩沖單元各自的預測子模塊，各煤氣單元的預測子模塊分別包含相應煤氣單元的預測模型，各預測子模塊基于從輸入數(shù)據(jù)接口模塊獲取的相應煤氣單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)分別計算未來設定時刻的煤氣發(fā)生量、煤氣消耗量、煤氣存儲量，統(tǒng)稱預測數(shù)據(jù)；并將所述預測數(shù)據(jù)發(fā)送到煤氣供需平衡判斷模塊、專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊和輸出數(shù)據(jù)接口模塊；煤氣供需平衡判斷模塊包括互相連接的煤氣不平衡量計算子模塊和煤氣供需狀態(tài)判斷子模塊，煤氣不平衡量計算子模塊基于所述各煤氣單元預測子模塊的預測數(shù)據(jù)分別計算相應煤氣單元當前時刻到未來設定時刻這一段時間內(nèi)的煤氣發(fā)生量、煤氣消耗量、煤氣存儲量及其分別的累加值，并基于所述累加值和煤氣緩沖單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)計算所述設定時刻的煤氣不平衡量，煤氣供需狀態(tài)判斷子模塊以所述累加值計算結(jié)果判斷所述設定時刻的煤氣供需狀態(tài)，若處于煤氣供需不平衡狀態(tài)，則判斷該狀態(tài)屬于何種煤氣供需不平衡狀態(tài)；煤氣供需狀態(tài)的判斷結(jié)果發(fā)送至專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊和輸出數(shù)據(jù)接口模塊；專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊預設多個結(jié)合企業(yè)調(diào)度經(jīng)驗和領域經(jīng)驗的、對應于不同煤氣供需不平衡狀態(tài)的針對可調(diào)度單元的調(diào)度規(guī)則；根據(jù)煤氣供需平衡判斷模塊發(fā)出的煤氣供需狀態(tài)的判斷結(jié)果，自動判斷、選擇適合設定時刻的煤氣供需不平衡狀態(tài)的調(diào)度規(guī)則，并根據(jù)來自輸入數(shù)據(jù)接口模塊的各煤氣單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)、來自預測模型模塊的各煤氣單元在設定時刻的預測數(shù)據(jù)，形成調(diào)度方案，并通過輸出數(shù)據(jù)接口模塊將其發(fā)送至數(shù)據(jù)庫和/或人機界面；所述調(diào)度方案是根據(jù)相應的調(diào)度規(guī)則、各煤氣單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)和設定時刻的預測數(shù)據(jù)得到的定量的解決方案；所述可調(diào)度單元是指允許進行調(diào)整的煤氣緩沖單元和/或煤氣消耗單元；輸出數(shù)據(jù)接口模塊將各煤氣單元的預測數(shù)據(jù)、煤氣供需平衡判斷模塊的判斷結(jié)果、專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊的調(diào)度方案發(fā)送至數(shù)據(jù)庫和/或人機界面；人機界面用以顯示數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)和信息。所述煤氣供需平衡判斷模塊可以預設不同的煤氣供需不平衡狀態(tài)的范圍及其相應的計算關(guān)系，所述計算關(guān)系是關(guān)于煤氣發(fā)生量、煤氣存儲量和煤氣消耗量的不等式和/或等式的運算關(guān)系；所述計算關(guān)系落入所述煤氣供需不平衡狀態(tài)范圍時，則判斷設定時刻將出現(xiàn)相應的煤氣供需不平衡狀態(tài)。
所述調(diào)度方案可以包括對應于不同煤氣供需不平衡狀態(tài)的可調(diào)度單元操作建議和可調(diào)度單元約束信息；所述可調(diào)度單元操作建議包括可調(diào)度單元的調(diào)度順序、各可調(diào)度單元的調(diào)整量和/或各可調(diào)度單元的調(diào)節(jié)速率；所述可調(diào)度單元約束信息包括緩沖單元最大存儲量及最小存儲量、可調(diào)度單元調(diào)度優(yōu)先級、可調(diào)度單元的最大調(diào)節(jié)速率和最小調(diào)節(jié)速率、可調(diào)度的消耗單元的最大消耗煤氣量及最小消耗煤氣量。上述的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度系統(tǒng)，還可以包括預測模型自校正模塊，所述預測模型自校正模塊接收來自預測模型模塊的各煤氣單元預測子模塊的預測數(shù)據(jù)，在線監(jiān)控并實時計算所述設定時刻的生產(chǎn)反饋的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)與相應預測數(shù)據(jù)的偏差，將所述偏差與預設的閾值進行對比；若所述偏差絕對值大于閾值，則根據(jù)實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)重新計算并更新預測模型模塊中相應的模型參數(shù)。
上述的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度系統(tǒng)，還可以包括調(diào)度方案管理模塊，所述調(diào)度方案管理模塊的輸入端和輸出端分別與人機界面和輸出數(shù)據(jù)接口模塊相連，所述調(diào)度方案管理模塊提供對所述調(diào)度方案的管理操作，并將操作結(jié)果通過輸出數(shù)據(jù)接口模塊存儲在數(shù)據(jù)庫中和/或顯示在人機界面上；所述管理操作包括對調(diào)度方案修改，修改后的調(diào)度方案的保存和/或發(fā)布，歷史調(diào)度方案查詢的操作。所述實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以由基礎控制系統(tǒng)采用最大值最小值限幅、加權(quán)取平均的濾波方法處理誤差數(shù)據(jù)。一種基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度方法，包括以下步驟I)在計算機中預設煤氣發(fā)生單元、煤氣緩沖單元、煤氣消耗單元的預測模型和設定時刻計算機制；設定煤氣供需狀態(tài)的判斷機制；所述設定時刻計算機制用以計算未來的設定時刻；所述判斷機制用以計算煤氣不平衡量，并將該煤氣不平衡量對應于不同的煤氣供需狀態(tài)，形成判斷結(jié)果；在專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊中設定多個結(jié)合企業(yè)調(diào)度經(jīng)驗和領域經(jīng)驗的、對應于不同煤氣供需不平衡狀態(tài)的針對可調(diào)度單元的調(diào)度規(guī)則以及調(diào)度方案形成機制；所述可調(diào)度單元是指允許進行調(diào)整的煤氣緩沖單元和/或煤氣消耗單元；所述調(diào)度方案形成機制是基于各煤氣單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)、設定時刻的預測數(shù)據(jù)、以及上述煤氣供需狀態(tài)的判斷結(jié)果，通過調(diào)度規(guī)則自動形成定量的調(diào)度方案的機制；所述煤氣發(fā)生單元、煤氣消耗單元、煤氣緩沖單元統(tǒng)稱煤氣單元；2)數(shù)據(jù)庫存儲煤氣發(fā)生單元、煤氣消耗單元、煤氣緩沖單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)，并由輸入數(shù)據(jù)接口模塊將其發(fā)送至相應的煤氣單元預測模型，以計算未來設定時刻上述各煤氣單元的煤氣發(fā)生量、煤氣消耗量、煤氣存儲量，統(tǒng)稱預測數(shù)據(jù)；3)所述煤氣供需狀態(tài)的判斷機制利用所述預測數(shù)據(jù)計算所述設定時刻的煤氣不平衡量，以此判斷所述設定時刻的煤氣供需狀態(tài)，若處于煤氣供需不平衡狀態(tài)，則判斷該狀態(tài)屬于何種煤氣供需不平衡狀態(tài)；煤氣供需狀態(tài)的判斷結(jié)果發(fā)送至專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊和輸出數(shù)據(jù)接口模塊；4)專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊基于所述煤氣供需狀態(tài)的判斷結(jié)果，自動判斷、選擇適合設定時刻的煤氣供需不平衡狀態(tài)的調(diào)度規(guī)則，并根據(jù)各煤氣單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)、設定時刻的預測數(shù)據(jù)，自動形成調(diào)度方案；5)各煤氣單元設定時刻的預測數(shù)據(jù)、煤氣供需平衡判斷模塊的判斷結(jié)果及專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊產(chǎn)生的調(diào)度方案發(fā)送至數(shù)據(jù)庫和/或人機界面。
所述煤氣供需狀態(tài)的判斷機制可以是指設定的不同煤氣供需不平衡狀態(tài)的范圍及其相應的計算關(guān)系；所述計算關(guān)系是關(guān)于煤氣發(fā)生量、煤氣存儲量和煤氣消耗量的不等式和/或等式的運算關(guān)系；在所述步驟3)中，若所述計算關(guān)系落入所述煤氣供需不平衡狀態(tài)范圍時，則判斷設定時刻將出現(xiàn)相應的煤氣供需不平衡狀態(tài)；所述調(diào)度方案包括對應于不同煤氣供需不平衡狀態(tài)的可調(diào)度單元操作建議和可調(diào)度單元約束信息；所述可調(diào)度單元操作建議包括可調(diào)度單元的調(diào)度順序、各可調(diào)度單元的調(diào)整量和/或各可調(diào)度單元的調(diào)節(jié)速率；所述可調(diào)度單元約束信息包括緩沖單元最大存儲量及最小存儲量、可調(diào)度單元調(diào)度優(yōu)先級、可調(diào)度單元的最大調(diào)節(jié)速率和最小調(diào)節(jié)速率、可調(diào)度的消耗單元最大消耗煤氣量及最小消耗煤氣量。所述步驟I)中，還可以包括設定預測模型自校正機制和閾值，所述預測模型自校正機制是指在線監(jiān)控并實時計算所述設定時刻的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)與相應預測數(shù)據(jù)的偏差，并將所述偏差與所述閾值進行對比的機制； 在所述步驟2)和步驟3)之間還可以包括步驟2a)，預測模型自校正機制根據(jù)各煤氣單元的預測數(shù)據(jù)，在線監(jiān)控并實時計算設定時刻的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)與相應預測數(shù)據(jù)的偏差，將所述偏差與所述閾值進行對比；若所述偏差絕對值大于所述閾值，則根據(jù)實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)重新計算并更新預測模型中相應的模型參數(shù)。上述的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度方法，還可以包括步驟6)，對所述調(diào)度方案進行管理操作，并將操作結(jié)果存儲在數(shù)據(jù)庫中和/或顯示在人機界面上；所述管理操作包括對調(diào)度方案修改，修改后的調(diào)度方案的保存和/或發(fā)布，歷史調(diào)度方案查詢的操作。本發(fā)明的技術(shù)效果本發(fā)明提供了一種焦化行業(yè)基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度系統(tǒng)及方法，通過各煤氣單元各自的預測模型，預測未來某設定時刻的各種煤氣量，據(jù)此判斷煤氣供需平衡情況，及時、準確地為調(diào)度人員提供未來的煤氣系統(tǒng)狀態(tài)；當預測出現(xiàn)煤氣供需不平衡情況時，由專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊基于企業(yè)調(diào)度經(jīng)驗和領域經(jīng)驗的調(diào)度規(guī)則給出調(diào)度方案，輔助調(diào)度人員快速、準確地做出調(diào)度決策。本發(fā)明為調(diào)度人員提供一個實時、準確地信息化平臺，輔助調(diào)度人員提高煤氣調(diào)度的預判性和準確性，解決人工經(jīng)驗調(diào)度過程中存在的問題，以達到快速穩(wěn)定煤氣管網(wǎng)壓力、減少煤氣放散、高效利用煤氣的目的，實現(xiàn)節(jié)能減排。本發(fā)明進一步方案將可調(diào)度單元操作建議和可調(diào)度單元約束信息引入專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊的調(diào)度方案，將可調(diào)度單元的建議操作量與其相應的約束條件形成對比，使得調(diào)度方案的合理性更加直觀的呈現(xiàn)給調(diào)度人員。本發(fā)明進一步方案提供了一種預測模型自校正模塊和/或機制，在預測模型的預測數(shù)據(jù)與實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大偏差時，對預測模型進行校正，使得預測模型更加準確。通常，基于專家系統(tǒng)的動態(tài)平衡調(diào)度系統(tǒng)和/或方法當預測數(shù)據(jù)偏差超出允許范圍時，進行兩次或有限次數(shù)的預測模型自校正，就可以將預測數(shù)據(jù)控制在允許的偏差范圍之內(nèi)。本發(fā)明進一步的方案提供了調(diào)度方案管理模塊和/或?qū)φ{(diào)度方案的管理操作，在專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊產(chǎn)生調(diào)度方案的基礎上，調(diào)度人員可以通過經(jīng)驗選擇對調(diào)度方案進行管理操作，并記錄在數(shù)據(jù)庫中，使得調(diào)度方案可修改，避免專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊產(chǎn)生較大錯誤或調(diào)度方案明顯不合理時發(fā)生錯誤調(diào)度；將修改后的調(diào)度方案存入數(shù)據(jù)庫可以方便查詢，并積累更多的行業(yè)、領域內(nèi)的經(jīng)驗，以便以后對專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊進行改進。
本發(fā)明進一步的方案，由基礎控制系統(tǒng)采用最大值最小值限幅、加權(quán)取平均的濾波方法處理所述實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)的誤差數(shù)據(jù)，保證了所獲取的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的正確性和可靠性，避免了因測量儀表等因素造成的誤差。


圖Ia是實施例I的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖Ib是實施例2的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2a是實施例I的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度流程圖。圖2b是實施例2的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度流程圖。 圖3a是專家系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)先級示意圖。圖3b是專家系統(tǒng)調(diào)度過程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對具體實施方式
進行詳細說明。實施例I本發(fā)明的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度系統(tǒng)及方法采用工藝機理建模、回歸分析建模建立煤氣相關(guān)單元預測模型，預測煤氣系統(tǒng)未來時刻的煤氣發(fā)生量、消耗量和存儲量，并以此為基礎判斷煤氣供需平衡情況，實時、準確地為調(diào)度人員提供未來的煤氣系統(tǒng)狀態(tài)。需要說明的是，對于未來設定時刻的確定，可以通過時間粒度的方法，所述時間粒度是指預測的時間長度，根據(jù)模型啟動時刻和時間粒度便可確定需要預測的未來時刻；當然也可以用其它方法確定未來的設定時刻，比如人工預設未來的某時間點。圖Ia是實施例I的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。由圖Ia可以看出系統(tǒng)各模塊之間的連接關(guān)系。本發(fā)明的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度系統(tǒng)包括依次相連的輸入數(shù)據(jù)接口模塊、預測模型模塊、煤氣供需平衡判斷模塊、專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊、輸出數(shù)據(jù)接口模塊、人機界面；還包括與所述輸入數(shù)據(jù)接口模塊、輸出數(shù)據(jù)接口模塊相連的數(shù)據(jù)庫。各模塊功能如下數(shù)據(jù)庫存儲煤氣發(fā)生單元(比如焦爐等)、煤氣消耗單元(比如焦爐、管式爐、鍋爐、城市用戶等)、煤氣緩沖單元(比如氣柜)的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)、來自輸出數(shù)據(jù)接口模塊的數(shù)據(jù)；所述煤氣發(fā)生單元、煤氣消耗單元、煤氣緩沖單元統(tǒng)稱煤氣單元。所述實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括煤氣系統(tǒng)工藝管網(wǎng)上的壓力、流量、溫度，各煤氣發(fā)生單元(如焦爐等)的煤氣發(fā)生量；各煤氣消耗單元(如焦爐、管式爐、鍋爐、城市用戶等)的煤氣消耗量；各煤氣緩沖單元(如氣柜)的煤氣存儲量以及其它實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如氣柜高度、入口閥門開度等。所述實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以由PLC和/或DCS等基礎控制系統(tǒng)采用最大值最小值限幅、加權(quán)取平均的濾波方法處理誤差數(shù)據(jù)后再存入數(shù)據(jù)庫，這樣就保證了所獲取的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的正確性和可靠性，避免了因測量儀表等因素造成的誤差。也可以沒有上述處理誤差數(shù)據(jù)步驟，但這樣會使得設備的精確值大大下降。所述系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)包括用于預測的時間粒度，預測模型的模型參數(shù)，生產(chǎn)計劃，化驗分析數(shù)據(jù)(如煤水分、揮發(fā)份)，各煤氣單元約束信息，如緩沖單元存儲量約束(氣柜最大存儲量和最小存儲量)、可調(diào)度單元消耗量約束、調(diào)節(jié)速率約束等。
輸入數(shù)據(jù)接口模塊獲取數(shù)據(jù)庫中存儲的上述實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)，并將其輸出到預測模型模塊、煤氣供需平衡判斷模塊、專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊。預測模型模塊包括煤氣發(fā)生單元、煤氣消耗單元和煤氣緩沖單元各自的預測子模型，各煤氣單元的預測子模塊分別包含相應煤氣單元的預測模型，各預測子模塊基于從輸入數(shù)據(jù)接口模塊獲取的相應煤氣單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)分別計算未來設定時刻的煤氣發(fā)生量、煤氣消耗量、煤氣存儲量，統(tǒng)稱預測數(shù)據(jù)。這些預測模型是經(jīng)過理論計算及實踐檢驗，比較符合實際生產(chǎn)現(xiàn)狀的模型。例如，某煤氣消耗單元的預測模型結(jié)構(gòu)是y = ax2+bz，其中y是預測的t小時后的煤氣消耗量，x、z是影響y的變量。由數(shù)據(jù)接口模塊獲得的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)代入模型結(jié)構(gòu)，以確定系數(shù)a、b的數(shù)值，假如確定結(jié)果為a = 2，b=3，則y = 2x2+3z，就是該煤氣消耗單元的初始的預測模型。同樣，煤氣發(fā)生單元、煤氣緩沖單元的初始預測模型也是通過類似方式獲得。當然，本領域技術(shù)人員可以很容易理解，任何適合實際生產(chǎn)的機理模型、統(tǒng)計回歸模型可以作為所述的預測模型，因此均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。所述預測數(shù)據(jù)發(fā)送到煤氣供需平衡判斷模塊、專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊和輸出數(shù)據(jù)接口模塊。
煤氣供需平衡判斷模塊，如圖Ia所示，包括互相連接的煤氣不平衡量計算子模塊和煤氣供需狀態(tài)判斷子模塊，煤氣不平衡量計算子模塊基于所述各煤氣單元預測子模塊的預測數(shù)據(jù)分別計算相應煤氣單元當前時刻到未來設定時刻這一段時間內(nèi)的煤氣發(fā)生量、煤氣消耗量、煤氣存儲量及其分別的累加值，并基于所述累加值和煤氣緩沖單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)計算所述設定時刻的煤氣不平衡量，比如，可以由預測數(shù)據(jù)分別得到煤氣發(fā)生單元預測子模塊、煤氣消耗單元預測子模塊、煤氣緩沖單元預測子模塊中相應的各個煤氣單元當前時刻to到未來設定時刻t時間段內(nèi)相應的煤氣量，進而將各個子模塊內(nèi)的各煤氣預測數(shù)據(jù)累加得到未來設定時刻t對應的to t時間段內(nèi)的煤氣總發(fā)生量、總消耗量，設未來設定時刻t對應的to t時間段內(nèi)的煤氣總發(fā)生量為X、未來設定時刻t對應的to t時間段內(nèi)的煤氣總消耗量為Y、to時刻對應的氣柜剩余存儲空間為Z、to時刻對應的氣柜存儲量為K，用X-Y-Z或X-Y+K代表煤氣不平衡量，以此煤氣不平衡量與相應的閾值對比，比如所述閾值可以是某個根據(jù)預測模型預測精度要求和經(jīng)驗要求得到的臨界參數(shù)值(對應不同的煤氣供需不平衡狀態(tài)設為C1、C2)，以判斷所述設定時刻是否處于煤氣供需不平衡狀態(tài)及屬于何種煤氣供需不平衡狀態(tài)，并將煤氣供需狀態(tài)的判斷結(jié)果發(fā)送至專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊和輸出數(shù)據(jù)接口模塊；所述煤氣供需平衡判斷模塊可以預設煤氣供需狀態(tài)的判斷機制；所述煤氣供需狀態(tài)的判斷機制可以指多個不同的煤氣供需不平衡狀態(tài)的范圍及其相應的計算關(guān)系；所述計算關(guān)系可以是關(guān)于煤氣發(fā)生量、煤氣存儲量和煤氣消耗量的不等式和/或等式的加減運算等運算關(guān)系，如上例所示或類似形式；所述計算關(guān)系落入所述煤氣供需不平衡狀態(tài)范圍時，則判斷設定時刻將出現(xiàn)相應的煤氣供需不平衡狀態(tài)。比如，一種簡單的情況可以用上述煤氣不平衡量與上述臨界值參數(shù)的比較結(jié)果代表煤氣供需不平衡狀態(tài)的計算關(guān)系，即X-Y-Z > Cl或X-Y+K < C2。前者對應于煤氣剩余的情況，后者對應于煤氣不足的情況。當然實際情況遠比上述示例復雜的多。將與上述相同或類似的煤氣供需狀態(tài)的判斷結(jié)果發(fā)送至專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊和輸出數(shù)據(jù)接口模塊。煤氣供需平衡判斷模塊能夠及時、準確地為調(diào)度人員提供未來的煤氣系統(tǒng)狀態(tài)。專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊預設多個結(jié)合企業(yè)調(diào)度經(jīng)驗和領域經(jīng)驗的、對應于不同煤氣供需不平衡狀態(tài)的針對可調(diào)度單元的調(diào)度規(guī)則；根據(jù)煤氣供需平衡判斷模塊發(fā)出的煤氣供需狀態(tài)的判斷結(jié)果，自動判斷、選擇適合設定時刻的煤氣供需不平衡狀態(tài)的調(diào)度規(guī)則，并根據(jù)來自輸入數(shù)據(jù)接口模塊的各煤氣單元的如上所述的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)、來自預測模型模塊的各煤氣單元在設定時刻的預測數(shù)據(jù)，形成調(diào)度方案，并通過輸出數(shù)據(jù)接口模塊將其發(fā)送至數(shù)據(jù)庫和/或人機界面，輔助調(diào)度人員事前作出決策，從而達到維持煤氣管網(wǎng)壓力相對穩(wěn)定，減少煤氣放散，提高煤氣利用率的目的。所述調(diào)度方案是根據(jù)相應的調(diào)度規(guī)則、各煤氣單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)和設定時刻的預測數(shù)據(jù)得到的定量的解決方案；所述可調(diào)度單元是指允許進行調(diào)整的煤氣緩沖單元和/或煤氣消耗單元。煤氣緩沖單元作為可調(diào)度單元是顯而易見的，而煤氣消耗單元分為不可調(diào)度單元比如管式爐，和可調(diào)度單元比如鍋爐。這部分可調(diào)度的煤氣消耗單元具有不同的調(diào)度優(yōu)先級，當出現(xiàn)煤氣不平衡，且煤氣緩沖單元的緩沖能力不足時，可以按照優(yōu)先級由高到低的順序分別采取調(diào)節(jié)措施，以保證煤氣的有效利用和生產(chǎn)的穩(wěn)定進行。
舉個簡單例子以說明通過調(diào)度規(guī)則生成調(diào)度方案的過程假設煤氣發(fā)生單元為焦爐，其預測的總煤氣發(fā)生量為10000立方米；煤氣消耗單元為鍋爐和/或管式爐，其預測的總煤氣消耗量為5000立方米；煤氣緩沖單元為氣柜，其剩余存儲空間為2000立方米。若調(diào)度規(guī)則描述如下如果總煤氣發(fā)生量除供給各消耗單元消耗外，還剩余A立方米，且A >氣柜的剩余存儲空間B，則提醒煤氣放散(A-B)立方米。則根據(jù)上述預測數(shù)據(jù)(包括煤氣發(fā)生量、煤氣消耗量、煤氣存儲量)以及上述調(diào)度規(guī)則可以得到以下調(diào)度方案需要放散煤氣量為10000-5000-2000 = 3000立方米。當然實際生產(chǎn)中不可能是這么簡單的情況，本例僅用以說明調(diào)度規(guī)則與調(diào)度方案之間的關(guān)系，不應理解為對本發(fā)明的限制。所述調(diào)度方案可以包括根據(jù)煤氣消耗單元和煤氣緩沖單元的具體情況確定的、對應于不同煤氣供需不平衡狀態(tài)的可調(diào)度單元操作建議及可調(diào)度單元約束信息；所述可調(diào)度單元操作建議可以包括可調(diào)度單元的調(diào)度順序、各可調(diào)度單元的調(diào)整量和/或各可調(diào)度單元的調(diào)節(jié)速率(比如鍋爐消耗煤氣的增加量或減少量等)，還可以包括可調(diào)度單元的組成結(jié)構(gòu)等；所述可調(diào)度單元約束信息包括緩沖單元最大存儲量及最小存儲量、可調(diào)度單元調(diào)度優(yōu)先級(如上例所述)、可調(diào)度單元的最大調(diào)節(jié)速率和最小調(diào)節(jié)速率、可調(diào)度的消耗單元最大消耗煤氣量及最小消耗煤氣量。對于煤氣剩余和不足兩種不平衡情況，可調(diào)度單元的調(diào)度優(yōu)先級可能會不同，因此可以根據(jù)實際情況分別設定可調(diào)度單元的調(diào)度優(yōu)先級。另外，調(diào)度優(yōu)先級可以針對一臺設備或一類設備而設定。舉例而言，若有多臺氣柜，則調(diào)度優(yōu)先級的描述可以是針對一臺氣柜，也可以是針對氣柜這一類設備，如圖3a所示。由基于企業(yè)調(diào)度經(jīng)驗和領域經(jīng)驗的專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊給出調(diào)度方案，輔助調(diào)度人員快速、準確地做出調(diào)度決策，為調(diào)度人員提供一個實時、準確地信息化平臺，輔助調(diào)度人員提高煤氣調(diào)度的預判性和準確性，解決人工經(jīng)驗調(diào)度過程中存在的問題，以達到快速穩(wěn)定煤氣管網(wǎng)壓力、減少煤氣放散、高效利用煤氣的目的，實現(xiàn)節(jié)能減排。輸出數(shù)據(jù)接口模塊將各煤氣單元的預測數(shù)據(jù)、煤氣供需平衡判斷模塊的判斷結(jié)果、專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊的調(diào)度方案發(fā)送至數(shù)據(jù)庫和/或人機界面；人機界面用以顯示數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)和信息。顯示形式可以是曲線和/或表格等的形式直觀地顯示給調(diào)度人員查看，也可以是文字等其它方式。圖2a是實施例I的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度方法的流程圖。
一種基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度方法，如圖2a所示，包括以下步驟I)在計算機中預設煤氣發(fā)生單元、煤氣緩沖單元、煤氣消耗單元的預測模型和設定時刻計算機制，例如時間粒度方法，所述時間粒度是指預測的時間長度，所述時間粒度方法是根據(jù)模型啟動時刻和時間粒度確定需要預測的未來時刻的方法，當然也可以是其它確定未來時刻的方法，比如人工預設未來的某時間點；設定煤氣供需狀態(tài)的判斷機制；所述判斷機制用以計算煤氣不平衡量，并將該煤氣不平衡量對應于不同的煤氣供需狀態(tài)，形成判斷結(jié)果；所述煤氣供需狀態(tài)的判斷機制可以指設定的不同的煤氣供需不平衡狀態(tài)的范圍及其相應的上述計算關(guān)系，所述計算關(guān)系可以是關(guān)于煤氣發(fā)生量、煤氣存儲量和煤氣消耗量的不等式和/或等式的運算關(guān)系；當然也可以是其它形式的判斷機制，比如以存儲離散數(shù)據(jù)或分段函數(shù)的數(shù)據(jù)集與調(diào)度規(guī)則對應的映射關(guān)系形成的判斷機制。在專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊中設定多個結(jié)合企業(yè)調(diào)度經(jīng)驗和領域經(jīng)驗的、對應于不同煤氣供需不平衡狀態(tài)的針對可調(diào)度單元的調(diào)度規(guī)則及調(diào)度方案形成機制；所述可調(diào)度單元是指允許進行調(diào)整的煤氣緩沖單元和/或煤氣消耗單元，如上所述；所述調(diào)度方案形成機制是基于各煤氣單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)、設定時刻的預測數(shù)據(jù)，以及上述煤氣供需不平衡狀態(tài)的 判斷結(jié)果，通過調(diào)度規(guī)則自動形成所述的定量調(diào)度方案的機制，可以是如上的由調(diào)度規(guī)則得到調(diào)度方案的方法及其類似方法。所述煤氣發(fā)生單元、煤氣消耗單元、煤氣緩沖單元統(tǒng)稱煤氣單元。2)數(shù)據(jù)庫存儲煤氣發(fā)生單元、煤氣消耗單元、煤氣緩沖單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)，并由輸入數(shù)據(jù)接口模塊將這些數(shù)據(jù)發(fā)送至相應的煤氣單元預測模型，以計算未來設定時刻上述各煤氣單元的煤氣發(fā)生量、煤氣消耗量、煤氣存儲量，統(tǒng)稱預測數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫也存儲來自輸出數(shù)據(jù)接口模塊的數(shù)據(jù)或其它模塊或單元的相關(guān)數(shù)據(jù)；所述實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以由基礎控制系統(tǒng)采用最大值最小值限幅、加權(quán)取平均的濾波方法處理誤差數(shù)據(jù)，如上所述；3)所述煤氣供需狀態(tài)的判斷機制利用所述預測數(shù)據(jù)計算所述設定時刻的煤氣不平衡量，以此判斷所述設定時刻的煤氣供需狀態(tài)，若處于煤氣供需不平衡狀態(tài)，則判斷該狀態(tài)屬于何種煤氣供需不平衡狀態(tài)；煤氣供需狀態(tài)的判斷結(jié)果發(fā)送至專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊，也可以一并發(fā)送到輸出數(shù)據(jù)接口模塊。如果煤氣供需狀態(tài)的判斷機制是如步驟I)所述的設定的不同的煤氣供需不平衡狀態(tài)的范圍及其相應的計算關(guān)系，那么若所述計算關(guān)系落入所述煤氣供需不平衡狀態(tài)范圍時，則判斷設定時刻將出現(xiàn)相應的煤氣供需不平衡狀態(tài)；所述調(diào)度方案可以包括對應于不同煤氣供需不平衡狀態(tài)的可調(diào)度單元操作建議和可調(diào)度單元約束信息；所述可調(diào)度單元操作建議可以包括可調(diào)度單元的調(diào)度順序、各可調(diào)度單元的調(diào)整量和/或各可調(diào)度單元的調(diào)節(jié)速率(比如鍋爐消耗煤氣的增加量或減少量等)，還可以包括可調(diào)度單元的組成結(jié)構(gòu)等；所述可調(diào)度單元約束信息可以包括緩沖單元最大存儲量及最小存儲量、可調(diào)度單元調(diào)度優(yōu)先級、可調(diào)度單元的最大調(diào)節(jié)速率和最小調(diào)節(jié)速率、可調(diào)度的消耗單元最大消耗煤氣量及最小消耗煤氣量。4)專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊基于上述煤氣供需不平衡狀態(tài)的判斷結(jié)果，自動判斷、選擇適合設定時刻的煤氣供需不平衡狀態(tài)的調(diào)度規(guī)則，并根據(jù)各煤氣單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)、設定時刻的預測數(shù)據(jù)，自動形成所述調(diào)度方案；5)各煤氣單元設定時刻的預測數(shù)據(jù)、煤氣供需平衡判斷模塊的判斷結(jié)果及由專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊產(chǎn)生的調(diào)度方案發(fā)送至數(shù)據(jù)庫和/或人機界面，為調(diào)度人員提供調(diào)度方案，以維持煤氣管網(wǎng)壓力相對穩(wěn)定，減少煤氣放散，最大限度提高煤氣利用率。上述存入數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可以曲線和/或表格等形式直觀的顯示給調(diào)度人員查看。當然也可以只存儲不顯示，以打印或網(wǎng)絡傳輸方式供用戶查閱。實施例2實施例2如圖Ib和圖2b所不，是以實施例I為基礎進彳丁的完善和改進。下面只對實施例2相對于實施例I有區(qū)別的部分進行詳述。實施例2的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度系統(tǒng)，在實施例I的基礎上，還包括預測模型自校正模塊，所述預測模型自校正模塊接收來自預測模型模塊的各煤氣單元預測子模塊的預測數(shù)據(jù)，在線監(jiān)控并實時計算所述設定時刻生產(chǎn)反饋的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)與相應預測數(shù)據(jù)的偏差，將所述偏差與預設的閾值進行對比；若所述偏差絕對值大于閾值，則根據(jù)實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)重新計算并更新預測模型模塊中相應的模型參數(shù)。其中，預測模型偏差的閾值 可以根據(jù)預測模型的精度要求而設定。還以上例說明。假設當前時刻為to，預測未來時刻t某煤氣消耗單元的消耗量為8萬立方米，而t時刻實際消耗量為8. 3萬立方米，設定閾值是5000立方米，則偏差為8. 3-8 = 0. 3萬立方米，小于閾值5000立方米，則不需自校正，直接進入后續(xù)煤氣供需平衡判斷模塊；反之，若t時刻的實際煤氣消耗量是9萬立方米，則偏差是9-8 = I萬立方米，大于閾值5000立方米，則需要校正，即此時實際的影響消耗量的變量x，z代入預測模型y = ax2+bz，重新確定其中的參數(shù)a、b，從而確定出新的預測模型參數(shù)，更新原模型參數(shù)，并存儲在數(shù)據(jù)庫中。當然可以用其它更復雜的判斷方法判斷是否需要自校正，比如通過多次計算的方法判斷是否需要校正。該模塊的引入確保了預測模型的預測精度。實施例2的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度系統(tǒng)，還可以包括調(diào)度方案管理模塊，所述調(diào)度方案管理模塊提供對所述調(diào)度方案的管理操作，并可以通過輸出數(shù)據(jù)接口模塊將操作結(jié)果存儲在數(shù)據(jù)庫中和/或顯示在人機界面上；所述管理操作包括對調(diào)度方案修改，修改后的保存和/或發(fā)布等的在線操作，和/或歷史調(diào)度方案查詢的離線或在線操作等，當然還可以包括其它管理操作，比如打印等。所述調(diào)度方案管理模塊使得調(diào)度方案可修改，避免專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊產(chǎn)生較大錯誤或調(diào)度方案明顯不合理時發(fā)生錯誤調(diào)度；將修改后的調(diào)度方案存入數(shù)據(jù)庫可以方便查詢，并積累更多的行業(yè)、領域內(nèi)的經(jīng)驗，以便以后對專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊進行改進。實施例2的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度方法與上述兩個新增模塊相應的，相對于實施例I修改了步驟I)，增加了兩個步驟I)在實施例I的基礎上，進一步設定預測模型自校正機制和閾值，所述預測模型自校正機制可以指在線監(jiān)控并實時計算所述設定時刻的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)與相應預測數(shù)據(jù)的偏差，并將所述偏差與所述閾值進行對比的機制；在實施例I的步驟2)和步驟3)之間增加步驟2a):預測模型自校正機制根據(jù)各煤氣單元的預測數(shù)據(jù)，在線監(jiān)控并實時計算設定時刻的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)與相應預測數(shù)據(jù)的偏差，將所述偏差與所述閾值進行對比；若所述偏差絕對值大于所述閾值，則根據(jù)實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)重新計算并更新預測模型中相應的模型參數(shù)。具體方式見實施例2的預測模型自校正模塊的例子。預測模型自校正是預測模型在線運行過程中的一個補充功能，可以提高預測模型的預測精度。在實施例I的步驟5)之后增加步驟6):對所述調(diào)度方案進行管理操作，并將操作結(jié)果存儲在數(shù)據(jù)庫中和/或顯示在人機界面上；所述管理操作可以包括對調(diào)度方案修改，修改后的保存和/或發(fā)布的在線操作，和/或歷史調(diào)度方案查詢的離線或在線操作等，當然還可以包括其它管理操作，比如打印等。應當指出，以上所述具體實 施方式可以使本領域的技術(shù)人員更全面的理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。因此，盡管本說明書參照附圖和實施例對本發(fā)明已進行了詳細的說明，但是，本領域技術(shù)人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換，而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均應涵蓋在本發(fā)明專利的保護范國當中。
權(quán)利要求
1.一種基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度系統(tǒng)，包括順序相連的輸入數(shù)據(jù)接口模塊、預測模型模塊、煤氣供需平衡判斷模塊、專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊、輸出數(shù)據(jù)接口模塊、人機界面；還包括數(shù)據(jù)庫，與所述輸入數(shù)據(jù)接口模塊、輸出數(shù)據(jù)接口模塊相連；各模塊功能如下 數(shù)據(jù)庫存儲煤氣發(fā)生單元、煤氣消耗單元、煤氣緩沖單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)，供輸入數(shù)據(jù)接口模塊讀?。凰鰯?shù)據(jù)庫還存儲來自輸出數(shù)據(jù)接口模塊的數(shù)據(jù)；所述煤氣發(fā)生單元、煤氣消耗單元、煤氣緩沖單元統(tǒng)稱煤氣單元； 輸入數(shù)據(jù)接口模塊獲取數(shù)據(jù)庫中存儲的所述實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)，并將其輸出到預測模型模塊、煤氣供需平衡判斷模塊、專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊； 預測模型模塊包括煤氣發(fā)生單元、煤氣消耗單元和煤氣緩沖單元各自的預測子模塊，各煤氣單元的預測子模塊分別包含相應煤氣單元的預測模型，各預測子模塊基于從輸入數(shù)據(jù)接口模塊獲取的相應煤氣單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)分別計算未來設定時刻的煤氣發(fā)生量、煤氣消耗量、煤氣存儲量，統(tǒng)稱預測數(shù)據(jù)；并將所述預測數(shù)據(jù)發(fā)送到 煤氣供需平衡判斷模塊、專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊和輸出數(shù)據(jù)接口模塊； 煤氣供需平衡判斷模塊包括互相連接的煤氣不平衡量計算子模塊和煤氣供需狀態(tài)判斷子模塊，煤氣不平衡量計算子模塊基于所述各煤氣單元預測子模塊的預測數(shù)據(jù)分別計算相應煤氣單元當前時刻到未來設定時刻這一段時間內(nèi)的煤氣發(fā)生量、煤氣消耗量、煤氣存儲量及其分別的累加值，并基于所述累加值和煤氣緩沖單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)計算所述設定時刻的煤氣不平衡量；煤氣供需狀態(tài)判斷子模塊以所述累加值計算結(jié)果判斷所述設定時刻的煤氣供需狀態(tài)，若處于煤氣供需不平衡狀態(tài)，則判斷該狀態(tài)屬于何種煤氣供需不平衡狀態(tài)；煤氣供需狀態(tài)的判斷結(jié)果發(fā)送至專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊和輸出數(shù)據(jù)接口模塊； 專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊預設多個結(jié)合企業(yè)調(diào)度經(jīng)驗和領域經(jīng)驗的、對應于不同煤氣供需不平衡狀態(tài)的針對可調(diào)度單元的調(diào)度規(guī)則；根據(jù)煤氣供需平衡判斷模塊發(fā)出的煤氣供需狀態(tài)的判斷結(jié)果，自動判斷、選擇適合設定時刻的煤氣供需不平衡狀態(tài)的調(diào)度規(guī)則，并根據(jù)來自輸入數(shù)據(jù)接口模塊的各煤氣單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)、來自預測模型模塊的各煤氣單元在設定時刻的預測數(shù)據(jù)，形成調(diào)度方案，并通過輸出數(shù)據(jù)接口模塊將其發(fā)送至數(shù)據(jù)庫和/或人機界面；所述調(diào)度方案是根據(jù)相應的調(diào)度規(guī)則、各煤氣單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)和設定時刻的預測數(shù)據(jù)得到的定量的解決方案；所述可調(diào)度單元是指允許進行調(diào)整的煤氣緩沖單元和/或煤氣消耗單元； 輸出數(shù)據(jù)接口模塊將各煤氣單元的預測數(shù)據(jù)、煤氣供需平衡判斷模塊的判斷結(jié)果、專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊的調(diào)度方案發(fā)送至數(shù)據(jù)庫和/或人機界面； 人機界面用以顯示數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)和信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，所述煤氣供需平衡判斷模塊預設不同的煤氣供需不平衡狀態(tài)的范圍及其相應的計算關(guān)系，所述計算關(guān)系是關(guān)于煤氣發(fā)生量、煤氣存儲量和煤氣消耗量的不等式和/或等式的運算關(guān)系；所述計算關(guān)系落入所述煤氣供需不平衡狀態(tài)范圍時，則判斷設定時刻將出現(xiàn)相應的煤氣供需不平衡狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)度方案包括對應于不同煤氣供需不平衡狀態(tài)的可調(diào)度單元操作建議和可調(diào)度單元約束信息；所述可調(diào)度單元操作建議包括可調(diào)度單元的調(diào)度順序、各可調(diào)度單元的調(diào)整量和/或各可調(diào)度單元的調(diào)節(jié)速率；所述可調(diào)度單元約束信息包括緩沖單元最大存儲量及最小存儲量、可調(diào)度單元調(diào)度優(yōu)先級、可調(diào)度單元的最大調(diào)節(jié)速率和最小調(diào)節(jié)速率、可調(diào)度的消耗單元的最大消耗煤氣量及最小消耗煤氣量。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3之一所述的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，還包括預測模型自校正模塊，所述預測模型自校正模塊接收來自預測模型模塊的各煤氣單元預測子模塊的預測數(shù)據(jù)，在線監(jiān)控并實時計算所述設定時刻的生產(chǎn)反饋的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)與相應預測數(shù)據(jù)的偏差，將所述偏差與預設的閾值進行對比；若所述偏差絕對值大于閾值，則根據(jù)實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)重新計算并更新預測模型模塊中相應的模型參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4之一所述的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，還包括調(diào)度方案管理模塊，所述調(diào)度方案管理模塊的輸入端和輸出端分別與人機界面和輸出數(shù)據(jù)接口模塊相連，所述調(diào)度方案管理模塊提供對所述調(diào)度方案的管理操作，并將操作結(jié)果通過輸出數(shù)據(jù)接口模塊存儲在數(shù)據(jù)庫中和/或顯示在人機界面上；所述管理操作包括對調(diào)度方案修改，修改后的調(diào)度方案的保存和/或發(fā)布，歷史調(diào)度方案查詢的操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5之一所述的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，所述實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)由基礎控制系統(tǒng)采用最大值最小值限幅、加權(quán)取平均的濾波方法處理誤差數(shù)據(jù)。
7.一種基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度方法，包括以下步驟 1)在計算機中預設煤氣發(fā)生單元、煤氣緩沖單元、煤氣消耗單元的預測模型和設定時刻計算機制；設定煤氣供需狀態(tài)的判斷機制；所述設定時刻計算機制用以計算未來的設定時刻；所述判斷機制用以計算煤氣不平衡量，并將該煤氣不平衡量對應于不同的煤氣供需狀態(tài)，形成判斷結(jié)果；在專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊中設定多個結(jié)合企業(yè)調(diào)度經(jīng)驗和領域經(jīng)驗的、對應于不同煤氣供需不平衡狀態(tài)的針對可調(diào)度單元的調(diào)度規(guī)則以及調(diào)度方案形成機制；所述可調(diào)度單元是指允許進行調(diào)整的煤氣緩沖單元和/或煤氣消耗單元；所述調(diào)度方案形成機制是基于各煤氣單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)、設定時刻的預測數(shù)據(jù)、以及上述煤氣供需狀態(tài)的判斷結(jié)果，通過調(diào)度規(guī)則自動形成定量的調(diào)度方案的機制；所述煤氣發(fā)生單元、煤氣消耗單元、煤氣緩沖單元統(tǒng)稱煤氣單元； 2)數(shù)據(jù)庫存儲煤氣發(fā)生單元、煤氣消耗單元、煤氣緩沖單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)，并由輸入數(shù)據(jù)接口模塊將其發(fā)送至相應的煤氣單元預測模型，以計算未來設定時刻上述各煤氣單元的煤氣發(fā)生量、煤氣消耗量、煤氣存儲量，統(tǒng)稱預測數(shù)據(jù)； 3)所述煤氣供需狀態(tài)的判斷機制利用所述預測數(shù)據(jù)計算所述設定時刻的煤氣不平衡量，以此判斷所述設定時刻的煤氣供需狀態(tài)，若處于煤氣供需不平衡狀態(tài)，則判斷該狀態(tài)屬于何種煤氣供需不平衡狀態(tài)；煤氣供需狀態(tài)的判斷結(jié)果發(fā)送至專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊和輸出數(shù)據(jù)接口模塊； 4)專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊基于所述煤氣供需狀態(tài)的判斷結(jié)果，自動判斷、選擇適合設定時刻的煤氣供需不平衡狀態(tài)的調(diào)度規(guī)則，并根據(jù)各煤氣單元的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行的輔助數(shù)據(jù)、設定時刻的預測數(shù)據(jù)，自動形成調(diào)度方案； 5)各煤氣單元設定時刻的預測數(shù)據(jù)、煤氣供需平衡判斷模塊的判斷結(jié)果及專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊產(chǎn)生的調(diào)度方案發(fā)送至數(shù)據(jù)庫和/或人機界面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度方法，其特征在于，所述煤氣供需狀態(tài)的判斷機制是指設定的不同煤氣供需不平衡狀態(tài)的范圍及其相應的計算關(guān)系；所述計算關(guān)系是關(guān)于煤氣發(fā)生量、煤氣存儲量和煤氣消耗量的不等式和/或等式的運算關(guān)系；在所述步驟3)中，若所述計算關(guān)系落入所述煤氣供需不平衡狀態(tài)范圍時，則判斷設定時刻將出現(xiàn)相應的煤氣供需不平衡狀態(tài)；所述調(diào)度方案包括對應于不同煤氣供需不平衡狀態(tài)的可調(diào)度單元操作建議和可調(diào)度單元約束信息；所述可調(diào)度單元操作建議包括可調(diào)度單元的調(diào)度順序、各可調(diào)度單元的調(diào)整量和/或各可調(diào)度單元的調(diào)節(jié)速率；所述可調(diào)度單元約束信息包括緩沖單元最大存儲量及最小存儲量、可調(diào)度單元調(diào)度優(yōu)先級、可調(diào)度單元的最大調(diào)節(jié)速率和最小調(diào)節(jié)速率、可調(diào)度的消耗單元最大消耗煤氣量及最小消耗煤氣量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟I)中，還包括設定預測模型自校正機制和閾值，所述預測模型自校正機制是指在線監(jiān)控并實時計算所述設定時刻的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)與相應預測數(shù)據(jù)的偏差，并將所述偏差與所 述閾值進行對比的機制； 在所述步驟2)和步驟3)之間還包括步驟2a)，預測模型自校正機制根據(jù)各煤氣單元的預測數(shù)據(jù)，在線監(jiān)控并實時計算設定時刻的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)與相應預測數(shù)據(jù)的偏差，將所述偏差與所述閾值進行對比；若所述偏差絕對值大于所述閾值，則根據(jù)實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)重新計算并更新預測模型中相應的模型參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9之一所述的基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度方法，其特征在于，還包括步驟6)，對所述調(diào)度方案進行管理操作，并將操作結(jié)果存儲在數(shù)據(jù)庫中和/或顯示在人機界面上；所述管理操作包括對調(diào)度方案修改，修改后的調(diào)度方案的保存和/或發(fā)布，歷史調(diào)度方案查詢的操作。
全文摘要
焦化行業(yè)基于專家系統(tǒng)的煤氣動態(tài)平衡調(diào)度方法及系統(tǒng)屬于煤氣調(diào)度領域，用于解決由于煤氣供、需波動導致的煤氣供需不平衡問題，包含預測模型模塊、煤氣供需平衡判斷模塊、專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊等部分。本發(fā)明采用工藝機理建模、回歸分析建模建立煤氣相關(guān)單元預測模型，預測煤氣系統(tǒng)未來時刻的煤氣發(fā)生量、消耗量和存儲量，并以此為基礎判斷煤氣供需平衡情況；當預測出現(xiàn)煤氣供需不平衡情況時，由專家系統(tǒng)平衡調(diào)度模塊給出調(diào)度方案，輔助調(diào)度人員及時、準確地做出調(diào)度決策。本發(fā)明有助于提高焦化企業(yè)煤氣系統(tǒng)的調(diào)度和管理水平，提高煤氣調(diào)度的預判性和準確性，實現(xiàn)節(jié)能減排目標。
文檔編號G06Q10/00GK102722754SQ20111007994
公開日2012年10月10日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者孫緒彬, 王學雷, 邢立立 申請人:北京三博中自科技有限公司