基于粗集理论的冷库制冷系统参数优化与节能研究

摘要

能源紧缺是一个长期性的国际问题，提高能源利用率尤为重要。制冷是耗能较大的行业之一，我国的制冷行业起步相对于发达国家较晚，能源利用率较低。其中作为食品低温流通中枢的冷库，发展十分迅速，消耗大量电能。实际的冷库耗电现状是不能令人满意的，冷库制冷系统的效率提高存在很大的潜力。因此，通过对冷库制冷系统的研究，对冷库参数进行优化，挖掘制冷系统的节能潜力，降低冷库制冷系统的能耗，对提高能源利用率具有重要的意义。
　　 工业制冷用户保存有大量的历史运行记录数据，工业用户往往以此作为参照来调节制冷装置的运行。通过这些数据可以再现实际运行情况，可以对制冷系统运行特性进行分析归纳。因此，对这些运行参数进行深入分析研究具有重要意义。
　　 粗糙集(rough set)理论是用来研究不完整数据，不精确知识的表示、学习、归纳的方法。该方法的最大优点在于无需人为的额外假设条件，而是完全由已知数据来归纳提取隐含规律，从而开辟了一条与传统智能信息处理方法所截然不同的新途径。目前它己经在人工智能、知识与数据发现、模式识别与分类、故障检测等方面得到了较为成功的应用尝试。
　　 本研究采用粗集理论，以厦门市一个实际冷冻厂的制冷系统为研究对象，利用该厂历史运行记录数据，对冷库制冷装置运行参数，冷库经营参数以及冷库能效参数的节能优化进行了研究。
　　 在对冷库制冷装置运行参数的研究中，分析了粗集理论在数据挖掘中的特点，基于粗集理论对一个实际工业制冷装置的运行参数进行了实例分析。实际运行参数从该工业制冷用户的历史运行记录中采集。经过合理筛选，用粗糙集理论约简属性，将制冷压缩机能耗的影响因素由9个降至4个，简化了对压缩机能耗的研究。同时，根据大气干球温度的逐时变化和制冷压缩机的实际运行电流，推导出运行电流与大气干球温度关系的经验公式。
　　 在对冷库经营参数的研究中，基于粗集理论对一个实际冷藏库的经营参数进行了实例分析。从该工业制冷用户采集了2003-2007年的经营参数，经过合理筛选，获得了有效的样本数据库。用粗糙集理论获得最小属性集，同时结合专业知识深入分析，设计出相应的数学模型，并提出冷藏库实际经营中的节能规则。
　　 最后，结合冷库制冷装置运行参数与冷库经营参数综合分析，再次应用粗集理论，对冷库能效进行综合分析。从已筛选出的冷库制冷装置运行参数与冷库经营参数中再次筛选，进一步简化分析研究；对各属性包括库容百分比、压缩机高压级排气压力、大气干球温度以及冷藏库单位吨数日耗电量提出了一种连续数据的离散化方法，获得了冷库制冷系统节能操作的一般规律。
　　 综上所述，粗集理论适合于处理大量数据的特点，在冷库制冷系统运营参数的优化分析中可以挖掘出潜在规律，为以后粗集理论在制冷领域的应用提供了参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1课题的研究背景及意义

1.1.1课题的研究背景

1.1.2课题的现实意义

1.2国内外的研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3课题的来源及主要研究内容

第二章 粗集的基本理论

2.1引言

2.2粗集理论基本概念

2.2.1知识与不可分辨关系

2.2.2 Rough集的下近似、上近似、边界区

2.2.3知识的表达

2.2.4分类质量、属性重要度

2.2.5约简、核

2.3决策表约简的一般步骤

2.4小结

第三章冷库制冷装置运行参数优化研究

3.1引言

3.2基于粗集理论的制冷装置运行参数研究

3.2.1数据整理

3.2.2数据处理

3.2.3决策表组织

3.2.4决策表约简

3.2.5决策算法最小化、决策规律提取

3.3气象参数对压缩机运行参数的影响

3.3.1 大气干球温度与决策因素的关系

3.3.2大气干球温度与电流关系

3.4小结

第四章冷库经营参数优化研究

4.1引言

4.2基于粗集理论的冷库经营参数分析

4.2.1决策表建立

4.2.2属性离散化、约简

4.2.3获取最小属性集

4.3规则分析与应用

4.3.1月均大气干球温度

4.3.2库容百分比

4.4结论

第五章冷库能效参数优化研究

5.1引言

5.2基于粗集的冷库能效参数优化研究

5.2.1决策表建立、属性约简

5.2.2参数量化分析

5.2.3规则提取

5.3规律应用分析

5.4结论

第六章全文结论与工作展望

6.1本文结论

6.2课题展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢