加热炉能效在线评估及设备管理系统研究

摘要

随着工业智能制造4.0的提出，化工企业运用工业过程大数据处理技术分析加热炉运行情况，进而提高加热炉能效成为了企业发展的目标之一。虽然现阶段石化企业在长期发展运营过程中积累了大量的设备运行和维护数据，但却缺乏对信息的深层次处理和决策。现场工作人员和管理人员在进行决策时，需要花费大量的时间，不能及时有效的对加热炉运行做出合理的建议。 随着信息技术的发展，数据挖掘技术逐渐成为决策支持的重要手段和依据。因此，将决策树技术应用到传统的设备管理系统中并加以改进，推导出基于规则的调炉信息，用于指导加热炉的决策和评估，用来对加热炉集群中能效的评估做出决策分析。运用Web编程技术将加热炉的设备档案信息和运行信息集成到同一系统中，有利于企业决策者和管理者综合评定加热炉整体性能，本课题针对已有参数对加热炉能效进行评估，给出不同状态下的调炉决策和建议，帮助现场工作人员做出相应的处理方式和建议。 首先从石化加热炉设备的维护和管理入手，以ThinkPHP为框架、CSS和Bootstrap作为样式、MySQL作为存储器件等其他相关技术，实现了在线评估管理系统的整体框架设计，管理系统的各个模块化设计以及应用流程化的管理，将各设备器件从设备的基础信息管理、设备的维护与巡检、设备仓储等流程统一，方便企业实现管理的全面化以及信息化。 其次，在能效评估部分，选择热效率作为重要的能效评判标准，运用动态链接库将加热炉运行参数存到本地MySQL数据库中做进一步分析；经专家咨询、文献查阅等方式初步筛选后的重要参数进行重点研究，采用属性相关性处理和最小信息熵的离散化处理后，划分为训练集和测试集；根据属性相关性系数应用于模拟退火算法中，调整属性集合，寻找最优组合作为C4.5决策树算法中的输入参数，生成具有高预测性的决策树模型，同时生成IF-THEN规则，嵌入到在线评估管理系统中，结合具有专家经验的调炉规则，建立智能能效决策评估系统。 最终，在系统实现部分，通过深入的分析加热炉结构及其能效等重要参数，选择分类正确率较高的改进型决策树算法模型，利用PHP-JAVA-Bridge控件，将生成的Java算法包嵌入到到在线评估管理系统中，用于评估加热炉能效的高低，为现场工作人员和决策管理人员提供决策支持，最终提高加热炉群的整体燃烧效率。

目录

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第一章绪论

1.1课题的研究背景

1.2课题研究目的和意义

1.3课题的国内外研究现状

1.4课题研究的主要内容

1.5本章小结

第二章系统整体设计方案和模块化设计

2.1加热炉能效评估管理系统技术方案设计

2.1.1加热炉在线评估系统方案设计

2.1.2加热炉能效评估系统方案设计

2.2系统需求分析

2.2.1设备管理功能性需求设计

2.2.2非功能性需求分析

2.3系统的数据库设计

图2-5 系统实体关系

2.4加热炉能效在线评估系统关键技术

2.4.1MVC设计模式

2.4.2ThinkPhp框架平台

2.4.3MySQL数据库技术

2.4.4PHP/Java Bridge技术

2.5本章小结

第三章加热炉能效分析及预处理

3.1加热炉概述

3.1.1加热炉结构

3.1.2加热炉设备能效指标选取

3.2影响管式加热炉热效率的因素

3.3加热炉运行状态参数的获取与存储

3.4加热炉参数相关性分析与度量

3.5数据离散化处理

3.6本章小结

第四章基于改进型决策树的能效评估系统优化

4.1决策树算法分析

4.1.1常见决策树算法

4.1.2决策树剪枝方法研究

4.2经典C4.5算法分析研究

4.3模拟退火算法

4.4改进型决策树的建模与实现

4.5本章小结

第五章系统实现

5.1开发工具及运行环境

5.2系统主界面的实现

5.2.1用户登录模块的实现

5.2.2系统首页设计实现

5.2.3设备台账展示与录入功能

5.2.4设备故障管理模块的实现

5.2.5设备点检管理模块的实现

5.2.6能效评估决策系统实现

5.3本章小结

第六章总结与展望

6.1工作总结

6.2展望

发表论文和科研情况说明

致 谢