一種用于焦炭塔全自動遠(yuǎn)程除焦的模式識別方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油化工行業(yè)焦炭塔水力除焦運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)顯示領(lǐng)域，具體涉及一種用于焦炭塔全自動遠(yuǎn)程除焦的模式識別方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在石化焦炭塔水力除焦過程中，普遍依靠操作人員觀察焦炭塔底部溜槽中的切焦水的渾濁程度和傾聽除焦過程中的聲音，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來判定除焦運(yùn)行的狀態(tài)，這就導(dǎo)致操作人員無法準(zhǔn)確定位除焦需進(jìn)行的位置和判斷除焦的進(jìn)展。另外，焦炭塔底部溜槽的霧氣常常使操作人員無法通過監(jiān)控視頻和肉眼觀察切焦水的渾濁程度，焦炭塔操作平臺處嘈雜的環(huán)境也會影響操作人員對除焦運(yùn)行狀態(tài)的判斷，通常操作人員會提高切焦操作的重復(fù)頻率來保證正常生產(chǎn)，這會導(dǎo)致水電損耗巨大，并且工作效率相對較低。同時(shí)，由于水力除焦過程中會出現(xiàn)塌方、抱鉆、卡鉆等生產(chǎn)過程中突發(fā)的故障及水力除焦系統(tǒng)的機(jī)械故障，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并加以處理會引起重大生產(chǎn)和安全事故，會極大地威脅在焦炭塔頂工作的操作人員的人身安全和設(shè)備安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出了一種用于焦炭塔全自動遠(yuǎn)程除焦的模式識別方法及裝置，用于遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)顯示焦炭塔水力除焦運(yùn)行狀
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[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種用于焦炭塔全自動遠(yuǎn)程除焦的模式識別方法，包括以下步驟:
[0006]S1、信號獲取，利用均分于焦炭塔壁的光纖聲學(xué)傳感器拾取除焦?fàn)顟B(tài)信號，通過幾公里長的光纜傳輸?shù)降孛婵刂浦行模瑢π盘栠M(jìn)行解調(diào)，將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枺?br>[0007]S2、數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理，對解調(diào)后的電壓信號進(jìn)行A/D采樣，得到采樣信號，并對采樣信號進(jìn)行濾波處理，得到濾波信號；
[0008]S3、特征物理量提取，對濾波信號進(jìn)行特征分析和計(jì)算，提取出能夠準(zhǔn)確描述焦炭塔內(nèi)部焦炭狀態(tài)和除焦進(jìn)展的特征物理量，通過特征物理量的信號幅值的大小反映出焦炭塔內(nèi)焦炭的厚度變化，同時(shí)從水力除焦控制系統(tǒng)控制柜接入水力除焦鉆桿高度信號和除焦噴嘴狀態(tài)信號；
[0009]S4、模式匹配，構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能識別模型，對焦炭塔內(nèi)焦炭的厚度進(jìn)行識別，同時(shí)對水力除焦鉆桿高度信號和除焦噴嘴狀態(tài)信號進(jìn)行識別，最后進(jìn)行模式匹配和實(shí)時(shí)顯示，實(shí)現(xiàn)對除焦設(shè)備運(yùn)行狀況和除焦進(jìn)展的準(zhǔn)確描述。
[0010]按上述方案，步驟SI中，通過位于地面控制中心的光學(xué)解調(diào)單元對通過幾公里長的光纜傳輸過來的均分于焦炭塔壁的光纖聲學(xué)傳感器拾取到的信號進(jìn)行解調(diào)。
[0011]按上述方案，步驟S2中，通過數(shù)據(jù)采集單元對解調(diào)后的電壓信號進(jìn)行A/D采樣同時(shí)還進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。
[0012]按上述方案，步驟S3中，通過計(jì)算單元對濾波信號(預(yù)處理后的信號)進(jìn)行特征分析和計(jì)算，提取出能夠準(zhǔn)確描述焦炭塔內(nèi)部焦炭狀態(tài)和除焦進(jìn)展的特征物理量。
[0013]按上述方案，步驟S3中，所述水力除焦鉆桿高度信號通過帶光電隔離的RS-485接口從水力除焦控制系統(tǒng)控制柜接入計(jì)算單元，實(shí)現(xiàn)對水力除焦鉆桿運(yùn)行高度的準(zhǔn)確描述。
[0014]按上述方案，步驟S3中，所述除焦噴嘴狀態(tài)信號通過帶光電隔離的RS-485接口從水力除焦控制系統(tǒng)控制柜接入計(jì)算單元，實(shí)現(xiàn)對除焦噴嘴狀態(tài)的準(zhǔn)確描述。
[0015]按上述方案，步驟S4通過模式識別單元實(shí)現(xiàn)，具體包括:
[0016]1.根據(jù)步驟S3中接入的水力除焦鉆桿高度信號、除焦噴嘴狀態(tài)信號和提取的特征物理量，通過大量的理論與實(shí)驗(yàn)研究分析，構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能識別模型；
[0017]i1.通過試驗(yàn)，測試構(gòu)建的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能識別模型的識別效果，如果達(dá)到實(shí)際要求的標(biāo)準(zhǔn)，利用該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模式識別，如果達(dá)不到，則重復(fù)步驟i，直到達(dá)到實(shí)際要求的標(biāo)準(zhǔn)為止；
[0018]ii1.通過構(gòu)建的BP智能識別模型對焦炭塔內(nèi)焦炭的厚度、水力除焦鉆桿高度信號、除焦噴嘴的狀態(tài)進(jìn)行識別；
[0019]iv.根據(jù)識別的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對除焦設(shè)備運(yùn)行狀況和除焦進(jìn)展的準(zhǔn)確描述，對塌方、抱鉆、卡鉆生產(chǎn)過程中突發(fā)的故障進(jìn)行提前診斷和預(yù)警，同時(shí)獲得對塔內(nèi)焦炭除焦?fàn)顩r的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)顯示。
[0020]按上述方案，步驟iv還包括將識別后的信號轉(zhuǎn)換成4?20mA的電流信號，并通過PLC接口反饋給水力除焦控制系統(tǒng)(延遲焦化裝置，完成自動化控制)。
[0021]本發(fā)明還提供了一種用于焦炭塔全自動遠(yuǎn)程除焦的模式識別裝置，包括:
[0022]光學(xué)解調(diào)單元，用于對通過幾公里長的光纜傳輸過來的均分于焦炭塔壁的光纖聲學(xué)傳感器拾取到的除焦?fàn)顟B(tài)信號進(jìn)行解調(diào)，將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枺?br>[0023]數(shù)據(jù)采集單元，用于對解調(diào)后的電壓信號進(jìn)行A/D采樣，得到采樣信號，并對采樣信號進(jìn)行濾波處理，得到濾波信號并將濾波信號傳遞至計(jì)算單元；
[0024]計(jì)算單元，用于接收濾波信號并對濾波信號進(jìn)行特征分析和計(jì)算，提取出能夠準(zhǔn)確描述焦炭塔內(nèi)部焦炭狀態(tài)和除焦進(jìn)展的特征物理量，同時(shí)從水力除焦控制系統(tǒng)控制柜接入水力除焦鉆桿高度信號和除焦噴嘴狀態(tài)信號；
[0025]模式識別單元，用于構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能識別模型，對焦炭塔內(nèi)焦炭的厚度、水力除焦鉆桿高度信號、除焦噴嘴狀態(tài)信號進(jìn)行識別、模式匹配和實(shí)時(shí)顯示，實(shí)現(xiàn)對除焦設(shè)備運(yùn)行狀況和除焦進(jìn)展的準(zhǔn)確描述。
[0026]按上述方案，所述水力除焦控制系統(tǒng)控制柜通過帶光電隔離的RS-485接口將水力除焦鉆桿高度信號、除焦噴嘴狀態(tài)信號接入計(jì)算單元。
[0027]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0028]1、利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模式識別，特別適用于處理需要同時(shí)考慮許多因素和條件的信息處理問題，利用分布于焦炭塔壁的光纖聲學(xué)傳感器拾取除焦?fàn)顟B(tài)信號，通過信號處理和模式識別實(shí)現(xiàn)對除焦設(shè)備運(yùn)行狀況和除焦進(jìn)展的準(zhǔn)確描述，獲得對塔內(nèi)焦炭除焦?fàn)顩r的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)顯示，可縮短除焦作業(yè)的時(shí)間，降低生產(chǎn)能耗，改善除焦工人的勞動條件，減少設(shè)備和人身安全隱患；
[0029]2、將進(jìn)行模式識別后的信號轉(zhuǎn)換成4?20mA的電流信號，并通過PLC接口反饋給水力除焦控制系統(tǒng)，從而完成自動化控制，為提高水力除焦自動化水平開辟一個(gè)嶄新的天地。
【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明一種用于焦炭塔全自動遠(yuǎn)程除焦的模式識別裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2是本發(fā)明一種用于焦炭塔全自動遠(yuǎn)程除焦的模式識別方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的用于焦炭塔全自動遠(yuǎn)程除焦的模式識別裝置，包括:
[0034]光學(xué)解調(diào)單元，用于對通過幾公里長的光纜傳輸過來的均分于焦炭塔壁的光纖聲學(xué)傳感器拾取到的除焦?fàn)顟B(tài)信號進(jìn)行解調(diào)，將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枺?br>[0035]數(shù)據(jù)采集單元，用于對解調(diào)后的電壓信號進(jìn)行A/D采樣，得到采樣信號，并對采樣信號進(jìn)行濾波處理，得到濾波信號并將濾波信號傳遞至計(jì)算單元；
[0036]計(jì)算單元，用于接收濾波信號并對濾波信號進(jìn)行特征分析和計(jì)算，提取出能夠準(zhǔn)確描述焦炭塔內(nèi)部焦炭狀態(tài)和除焦進(jìn)展的特征物理量，同時(shí)從水力除焦控制系統(tǒng)控制柜接入水力除焦鉆桿高度信號和除焦噴嘴狀態(tài)信號；其中，水力除焦鉆桿高度信號通過帶光電隔離的RS-485接口從水力除焦控制系統(tǒng)控制柜接入計(jì)算單元，實(shí)現(xiàn)對水力除焦鉆桿運(yùn)行高度的準(zhǔn)確描述;除焦噴嘴狀態(tài)信號通過帶光電隔離的RS-485接口從水力除焦控制系統(tǒng)控制柜接入計(jì)算單元，實(shí)現(xiàn)對除焦噴嘴狀態(tài)的準(zhǔn)確描述；
[0037]模式識別單元，用于構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能識別模型，對焦炭塔內(nèi)焦炭的厚度、水力除焦鉆桿高度信號、除