尾矿干排脱机的参数智能调整系统及方法

申请号 CN202410210674.8 申请日 2024-02-27 公开(公告)号 CN117784620B 公开(公告)日 2024-05-10
申请人 山东九曲圣基新型建材有限公司; 发明人 王斌; 康超; 路鹏; 徐庆芳; 徐曙明; 战娇玲; 迟义浩; 王洪成; 王书强; 李彦利; 孙宝军; 陈立刚;
摘要 本 发明 涉及控制及调整领域,尤其涉及 尾矿 干排脱 水 机的参数智能调整系统及方法。具体包括:首先,将 传感器 数据编码为三维数据结构,将编码后的三维数据进行非线性融合和分层处理,并分析不同数据层之间的关系;然后,构建 预测模型 ,生成最终的操作参数,将操作结果反馈到预测模型,并根据实时数据反馈调整操作参数。解决了 现有技术 无法快速处理和分析大量实时 传感器数据 ,限制了对复杂环境的响应能 力 和运行效率的优化,且缺乏有效的方法来挖掘数据之间的深层次联系,无法充分利用历史和实时数据来优化操作参数,也无法根据实时数据动态优化和自我校正,影响脱水机的运行可靠性和总体性能。
权利要求

1.尾矿干排脱机的参数智能调整系统,其特征在于,包括以下部分:
数据获取模数据处理模块、融合模块、分层模块、递归模块、预测模块、参数调整模块、控制模块、反馈模块;
所述数据获取模块,用于实时收集脱水机及周围的传感器数据,包括流量、湿度、温度
数据获取模块通过数据传输的方式与数据处理模块相连;
所述数据处理模块,用于处理实时传感器数据,并将收集到的传感器数据编码为三维数据结构,编码的具体公式为:

其中, 表示编码后的三维数据, 表示三维坐标点, 表示第i
个数据点的三维坐标点, 是度函数, 是三维空间中各坐标轴的角度参数;数据处理模块通过数据传输的方式与融合模块相连;
所述融合模块,用于将编码后的三维数据进行非线性融合,非线性融合的公式如下:

其中, 表示非线性融合后的数据, 表示第i个编码后的数据点, 是数据点的总数;融合模块通过数据传输的方式与分层模块相连;
所述分层模块,用于根据非线性融合后的数据的重要性和影响程度进行分类处理,具体公式如下:

其中, 用于表征第i层的数据, 是第i层的第j个数据点, 是第i层的第j个数据点的权重;分层模块通过数据传输的方式与递归模块相连;
所述递归模块,用于分析不同数据层间的关系,具体公式如下:

其中, 是第i层的递归处理结果, 是第i层数据的调整系数, 是调节第i层与第j层数据关系的系数; 是第j层的递归处理结果;递归模块通过数据传输的方式与预测模块、参数调整模块相连;
所述预测模块,用于通过构建预测模型来预测参数变化,公式如下:

其中, 是预测的未来参数值, 表示预测模型的截距项, 是历史数据点, 、和 是模型的系数;预测模块通过数据传输的方式与参数调整模块相连;
所述参数调整模块,用于综合递归模块的数据分析和预测模块的预测结果,生成最终确定的操作参数,生成最终的操作参数;参数调整模块通过数据传输的方式与控制模块相连;
所述控制模块,用于输入最终确定的操作参数,并根据实时数据反馈调整操作参数;控制模块通过数据传输的方式与反馈模块相连;
所述反馈模块,用于将操作结果反馈到预测模型,进行动态优化和自我校正,公式如下:

其中, 和 分别是新旧反馈值,是学习率; 是上一次的操作参数;
是最终确定的操作参数;反馈模块通过数据传输的方式与预测模块相连。
2.尾矿干排脱水机的参数智能调整方法,应用于权利要求1所述的尾矿干排脱水机的参数智能调整系统,其特征在于,包括以下步骤:
S100:将传感器数据编码为三维数据结构,将编码后的三维数据进行非线性融合和分层处理,并分析不同数据层之间的关系;
S200:构建预测模型,生成最终的操作参数,将操作结果反馈到预测模型,并根据实时数据反馈调整操作参数。
3.根据权利要求2所述的尾矿干排脱水机的参数智能调整方法,其特征在于,所述S100,具体包括:
将经过编码后的三维数据通过非线性融合处理,综合不同传感器的数据,发掘数据之间联系。
4.根据权利要求3所述的尾矿干排脱水机的参数智能调整方法,其特征在于,所述S100,还包括:
根据非线性融合后的数据的重要性和影响程度进行分类处理,区分数据中的特征;使用加权对数函数进行分层处理。
5.根据权利要求4所述的尾矿干排脱水机的参数智能调整方法,其特征在于,所述S100,还包括:
分析不同数据层之间的关系,通过递归处理将每层的数据与前面层的累加结果结合。
6.根据权利要求2所述的尾矿干排脱水机的参数智能调整方法,其特征在于,所述S200,具体包括:
采用结合线性和指数衰减项的公式来构建预测模型。
7.根据权利要求5或6所述的尾矿干排脱水机的参数智能调整方法,其特征在于,所述S200,还包括:
综合递归处理结果和预测结果,生成最终的操作参数;通过归一化方法生成用于实际操作的参数。
8.根据权利要求2所述的尾矿干排脱水机的参数智能调整方法,其特征在于,所述S200,还包括:
将操作结果反馈到预测模型,进行动态优化和自我校正;并使用双曲正切函数来调整反馈机制。

说明书全文

尾矿干排脱机的参数智能调整系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及控制及调整领域,尤其涉及尾矿干排脱水机的参数智能调整系统及方法。

背景技术

[0002] 尾矿干排脱水机用于矿业废物处理,关键在于有效控制脱水过程以优化效率和减少环境影响。传统的脱水机技术往往依赖于预设参数,这限制了它们适应复杂环境变化的能。缺乏高效的数据处理和智能预测机制,使得这些系统在处理大量实时数据时效率不高,无法动态调整运行参数,从而影响整体运行效率和可靠性。因此,开发一种能够实时分析并自动调整操作参数的智能系统变得尤为重要,以提高脱水机的性能和环境适应性。
[0003] 我国专利申请号:CN202111134113.7,公开日:2022.02.18,公开了一种离心式脱水机DCS控制系统,包括中水脱水机系统,所述中水脱水机系统的控制信号、参数、联和保护信号接入辅控网DCS系统,通过DCS系统逻辑组态,实现远方一键启停,自动运行,故障自动跳闸冲洗,就地无人值守,集控室远方监控。该发明相较PLC系统,其界面友好性较好、具有较好的扩展性及在线逻辑检查下装功能,且在设备故障等情况下,极大的提升了故障处理速度,全自动,一键启停,无人值守,设备可靠性大大提高的同时又大大减轻了人工成本。
[0004] 但上述技术至少存在如下技术问题:现有技术无法快速处理和分析大量实时传感器数据,限制了对复杂环境的响应能力和运行效率的优化,且缺乏有效的方法来挖掘数据之间的深层次联系,无法充分利用历史和实时数据来优化操作参数,也无法根据实时数据动态优化和自我校正,影响脱水机的运行可靠性和总体性能。

发明内容

[0005] 本发明提供尾矿干排脱水机的参数智能调整系统及方法,解决了现有技术无法快速处理和分析大量实时传感器数据,限制了对复杂环境的响应能力和运行效率的优化,且缺乏有效的方法来挖掘数据之间的深层次联系,无法充分利用历史和实时数据来优化操作参数,也无法根据实时数据动态优化和自我校正,影响脱水机的运行可靠性和总体性能。实现了尾矿干排脱水机的智能参数调整,通过高效处理大量实时传感器数据,并综合利用数据分层分析、非线性融合、预测模型和自适应反馈机制,提升了脱水机的运行效率和可靠性。
[0006] 本发明的尾矿干排脱水机的参数智能调整系统及方法,具体包括以下技术方案:
[0007] 尾矿干排脱水机的参数智能调整系统,包括以下部分:
[0008] 数据获取模、数据处理模块、融合模块、分层模块、递归模块、预测模块、参数调整模块、控制模块、反馈模块;
[0009] 所述数据获取模块,用于实时收集脱水机及周围的传感器数据,包括流量、湿度、温度;数据获取模块通过数据传输的方式与数据处理模块相连;
[0010] 所述数据处理模块,用于处理实时传感器数据,并将收集到的传感器数据编码为三维数据结构;数据处理模块通过数据传输的方式与融合模块相连;
[0011] 所述融合模块,用于将编码后的三维数据进行非线性融合;融合模块通过数据传输的方式与分层模块相连;
[0012] 所述分层模块,用于根据非线性融合后的数据的重要性和影响程度进行分类处理;分层模块通过数据传输的方式与递归模块相连;
[0013] 所述递归模块,用于分析不同数据层间的关系;递归模块通过数据传输的方式与预测模块、参数调整模块相连;
[0014] 所述预测模块,用于通过构建预测模型来预测参数变化;预测模块通过数据传输的方式与参数调整模块相连;
[0015] 所述参数调整模块,用于综合递归模块的数据分析和预测模块的预测结果,生成最终确定的操作参数,生成最终的操作参数;参数调整模块通过数据传输的方式与控制模块相连;
[0016] 所述控制模块,用于输入最终确定的操作参数,并根据实时数据反馈调整操作参数;控制模块通过数据传输的方式与反馈模块相连;
[0017] 所述反馈模块,用于将操作结果反馈到预测模型,进行动态优化和自我校正;反馈模块通过数据传输的方式与预测模块相连。
[0018] 尾矿干排脱水机的参数智能调整方法,包括以下步骤:
[0019] S100:将传感器数据编码为三维数据结构,将编码后的三维数据进行非线性融合和分层处理,并分析不同数据层之间的关系;
[0020] S200:构建预测模型,生成最终的操作参数,将操作结果反馈到预测模型,并根据实时数据反馈调整操作参数。
[0021] 优选的,所述S100,具体包括:
[0022] 将经过编码后的三维数据通过非线性融合处理,综合不同传感器的数据,发掘数据之间联系。
[0023] 优选的,所述S100,还包括:
[0024] 根据非线性融合后的数据的重要性和影响程度进行分类处理,区分数据中的特征;使用加权对数函数进行分层处理。
[0025] 优选的,所述S100,还包括:
[0026] 分析不同数据层之间的关系,通过递归处理将每层的数据与前面层的累加结果结合。
[0027] 优选的,所述S200,具体包括:
[0028] 采用结合线性和指数衰减项的公式来构建预测模型。
[0029] 优选的,所述S200,还包括:
[0030] 综合递归处理结果和预测结果,生成最终的操作参数;通过归一化方法生成用于实际操作的参数。
[0031] 优选的,所述S200,还包括:
[0032] 将操作结果反馈到预测模型,进行动态优化和自我校正;并使用双曲正切函数来调整反馈机制。
[0033] 本发明的技术方案的有益效果是:
[0034] 1、通过实时监测尾矿数据,如流量、湿度、温度等,并结合数据层次分析与深入挖掘数据间的关系,有效优化脱水机的运行效率;采用数据处理模块,能够快速处理大量实时传感器数据,提高对复杂环境的响应能力;多维编码和非线性融合步骤使得数据处理更加精准,能够更好地发掘数据之间的深层次联系;
[0035] 2、构建的预测模型能够处理历史趋势并考虑数据的非线性变化,使得未来参数的变化可提前预测,从而减少自动调整参数时的响应延迟;参数调整模块能够平衡实时数据分析和预测结果的影响,生成更准确的操作参数;系统的反馈模块能够动态优化算法并自我校正,有助于提高脱水机的运行可靠性,减少设备故障和停机时间。附图说明
[0036] 图1为本发明一个实施例所提供的尾矿干排脱水机的参数智能调整系统结构图;
[0037] 图2为本发明一个实施例所提供的尾矿干排脱水机的参数智能调整方法流程图

具体实施方式

[0038] 为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0039] 除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
[0040] 下面结合附图具体的说明本发明所提供的尾矿干排脱水机的参数智能调整系统及方法的具体方案。
[0041] 参照附图1,其示出了本发明一个实施例所提供的尾矿干排脱水机的参数智能调整系统结构图,该系统包括以下部分:
[0042] 数据获取模块、数据处理模块、融合模块、分层模块、递归模块、预测模块、参数调整模块、控制模块、反馈模块;
[0043] 数据获取模块,用于实时收集脱水机及其周围的传感器数据,如流量、湿度、温度等;数据获取模块通过数据传输的方式与数据处理模块相连;
[0044] 数据处理模块,用于快速处理大量实时传感器数据,并将收集到的传感器数据编码为三维数据结构;数据处理模块通过数据传输的方式与融合模块相连;
[0045] 融合模块,用于将编码后的三维数据进行非线性融合,综合不同传感器数据,发掘深层次联系;融合模块通过数据传输的方式与分层模块相连;
[0046] 分层模块,用于根据非线性融合后的数据的重要性和影响程度进行分类处理,区分关键特征,并使用加权对数函数来进行分层处理;分层模块通过数据传输的方式与递归模块相连;
[0047] 递归模块,用于深入分析不同数据层间的关系,提高分析的深度和准确性;递归模块通过数据传输的方式与预测模块、参数调整模块相连;
[0048] 预测模块,用于通过构建预测模型来预测未来参数变化,减少响应延迟;预测模块通过数据传输的方式与参数调整模块相连;
[0049] 参数调整模块,用于综合递归模块的数据分析和预测模块的预测结果,生成最终确定的操作参数;参数调整模块通过数据传输的方式与控制模块相连;
[0050] 控制模块,用于输入最终确定的操作参数,监控脱水机运行,根据实时数据反馈调整操作参数;控制模块通过数据传输的方式与反馈模块相连;
[0051] 反馈模块,用于将操作结果反馈到预测模型处理步骤中,进行动态优化和自我校正;反馈模块通过数据传输的方式与预测模块相连。
[0052] 参照附图2,其示出了本发明一个实施例所提供的尾矿干排脱水机的参数智能调整方法流程图,该方法包括以下步骤:
[0053] S100:将传感器数据编码为三维数据结构,将编码后的三维数据进行非线性融合和分层处理,并分析不同数据层之间的关系;
[0054] 通过安装在脱水机及其周围的各类传感器实时监测尾矿数据,如流量、湿度、温度等。流量数据是脱水机处理尾矿的流量,反映了脱水过程的速率和效率;湿度数据是尾矿中的水分含量,直接影响脱水效果;温度数据是尾矿以及设备周围环境的温度,会影响脱水机的运行效率和脱水效果。
[0055] 数据获取模块采集传感器实时监测的尾矿数据,由于通过传感器监测到的尾矿数据数量庞大,为了快速处理大量实时传感器数据(流量、湿度、温度等),集成了数据处理模块,以支持复杂的预测模型。通过将传感器数据编码为三维数据结构,增加数据处理的维度,以提高对复杂环境的响应能力。具体公式为:
[0056] ,
[0057] 其中, 表示编码后的三维数据, 表示三维坐标点,用于减少第i个数据点的离散度,使数据更集中, 是度函数,
提供了周期性的数据变化, 是三维空间中各坐标轴的角度参数。
[0058] 将经过多维编码后的数据进一步通过融合模块进行非线性融合处理,综合不同传感器的数据,发掘数据之间的深层次联系,为生成更准确的操作参数打下基础,增强数据的表达能力,提高后续处理的准确性。具体公式为:
[0059] ,
[0060] 其中, 表示非线性融合后的数据, 表示第i个编码后的数据点, 是数据点的总数。非线性融合方法利用对数和平方根函数处理编码数据,增加数据的非线性特性,其中对数函数处理数据的平均水平,而平方根和正切函数增强数据的变化幅度。
[0061] 分层模块使用非线性融合后的数据来探究不同层级数据间的深层联系,更加全面地理解数据间的相互作用和影响。将融合后的数据根据其重要性和影响程度进行分类处理,区分数据中的关键特征,并为后续的深度分析做准备。使用加权对数函数来处理数据中的非线性关系,进行分层处理,突出了不同数据点的重要性,公式如下:
[0062] ,
[0063] 其中, 用于表征第i层的数据, 是第i层的第j个数据点, 是第i层的第j个数据点的权重。对数函数可以平滑地处理数据,减少极端值的影响,同时保留数据的重要特征。
[0064] 递归模块深入分析不同数据层之间的关系,通过将每层的数据与前面层的累加结果结合,增加了分析的深度和准确性。公式如下:
[0065] ,
[0066] 其中, 是第i层的递归处理结果, 是第i层数据的调整系数,用于控制第i层数据在递归处理过程中的影响程度, 是调节第i层与前面层(第j层)数据关系的系数。当前层 的输出结果不仅依赖于其自身的数据 ,还依赖于前面所有层的数据,这意味着每一层的输出都是基于之前所有层的综合信息。递归公式的形式允许深入挖掘每层数据间的关系,随着层级的增加,数据间的相互影响和关联性逐渐显现。
[0067] S200:构建预测模型,生成最终的操作参数,将操作结果反馈到预测模型,并根据实时数据反馈调整操作参数。
[0068] 预测模块利用历史数据来预测未来的参数变化,减少自动调整参数时可能出现的响应延迟,待预测的参数包括但不限于流量、温度、压力等关键运行参数。采用结合线性和指数衰减项的公式来构建预测模型,该模型不仅能够处理历史趋势,还能考虑数据的非线性变化。公式如下:
[0069] ,
[0070] 其中, 是预测的未来参数值, 表示预测模型的截距项,起到偏置因子的作用,确保模型输出不会因为缺乏输入或输入值过小而偏离实际需要的参数范围, 是历史数据点, 、 和 是模型的系数,用于调整各个组成部分对预测结果的影响力。通过预测未来的参数变化,可以提前识别潜在的参数调整需求,从而在需要调整时迅速响应。
[0071] 参数调整模块综合当前数据分析结果和预测结果,生成最终的操作参数。通过归一化方法来平衡实时数据分析和预测结果的影响,生成用于实际操作的参数。公式如下:
[0072] ,
[0073] 其中, 是最终确定的操作参数,和 是调整系数,用于平衡和优化最终参数的生成。
[0074] 反馈模块将操作结果反馈到之前的处理步骤,以实现预测模型的动态优化和自我校正。使用双曲正切函数来调整反馈机制,以平滑地调整参数并提高自适应能力。公式如下:
[0075] ,
[0076] 其中, 和 分别是新旧反馈值,是学习率,用于控制反馈调整的速度和幅度; 是上一次的操作参数。
[0077] 参数调整模块将最终确定的操作参数,包括但不限于流量调整、温度控制、压力变化等,输入到尾矿干排脱水机的控制模块中,在尾矿干排脱水机运行过程中持续监控其表现,并根据实时数据反馈调整操作参数,以保证最佳运行效果,实现尾矿干排脱水机的参数智能调整。不仅可以实时分析数据,优化操作参数,提高脱水效率,还可以通过预测模型减少响应延迟,从而在尾矿处理中实现更高的效率和效果。
[0078] 综上所述,便完成了尾矿干排脱水机的参数智能调整系统及方法。
[0079] 发明实施例先后顺序仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中,多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0080] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0081] 上述实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本发明的保护范围之内。
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