(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211087506.1 (22)申请日 2022.09.07 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115198047 A (43)申请公布日 2022.10.18 (73)专利权人 宝信软件 （南京） 有限公司 地址 210039 江苏省南京市雨 花台区梅 山 街道雄风路333号 (72)发明人 杨文仁　熊年昀　李杉　 (74)专利代理 机构 南京明杰知识产权代理事务 所(普通合伙) 32464 专利代理师 张文杰 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) C21B 9/00(2006.01)(56)对比文件 CN 102888479 A,2013.01.23 CN 101408314 A,20 09.04.15 CN 217367584 U,202 2.09.06 CN 103514338 A,2014.01.15 CN 10173 6111 A,2010.0 6.16 CN 103162309 A,2013.0 6.19 JP S5462104 A,1979.0 5.18 JP S612075 04 A,1986.09.13 杨文仁.基 于自适应算法的热风炉阶段控制 燃烧模型研究与开发. 《工业控制计算机》 .2017, 第30卷(第12期), 许永华等.基于案例与规则推理的热风炉燃 烧控制方法与应用. 《计算机测量与控制》 .20 08, (第01期), 审查员 查抒言 (54)发明名称 基于大数据分析的热风炉燃烧监测系统及 方法 (57)摘要 本发明公开了基于大数据分析的热风炉燃 烧监测系统及方法， 涉及计算机技术领域， 自适 应调节管控模块， 所述自适应调节管控模块根据 热风炉所处的燃烧阶段在数据库中预置的阶段 燃烧目标值及阶段燃烧初始设定步长， 对热风炉 中的输入煤气流量及输入空气流量进行自适应 调节， 不同燃烧阶段相应的自适应调节方式不 同。 本发明适应于同种结构不同炉况的热风炉， 在热风炉燃烧过程中， 通过引入自适应调节方 式， 根据阶段目标和实时数据动态计算、 调节空 气流量和煤气流量等， 保证燃烧过程的稳定性， 使得燃烧效率的最大化， 降低污染物排放， 提高 经济效益。 权利要求书5页 说明书13页 附图3页 CN 115198047 B 2022.12.09 CN 115198047 B 1.基于大 数据分析的热风炉燃烧监测方法， 其特 征在于， 所述方法包括以下步骤： S1、 每隔第一单位时间t1获取一次热风炉中设置的各个传感器监测的数据， 传感器监 测数据的类型包括输入煤气流量、 输入空气流量、 炉内残氧量、 拱顶温度及废气温度， 并将 时间t对应的各个传感器获取数据逐个录入到一个空白集合中， 得到时间t采集的热风炉状 态数据集 合， 所述第一单位时间t1为数据库中预置的常数； S2、 对时间t采集的热风炉状态数据集合进行处理， 筛选出异常数据， 将筛选的异常数 据传递给S5， 将筛 选的正常数据传递给S3； S3、 根据数据库中预置的拱顶温度管理值、 拱顶温度目标值及废气温度目标值， 判断热 风炉所处的燃烧阶段， 并获取热风炉所处的燃烧阶段在数据库中预置的阶段燃烧目标值及 阶段燃烧初始设定步长， 阶段燃烧目标值包括相 应阶段的空燃比上下限、 废气温度上下限 及残氧量上 下限； S4、 根据热风炉所处的燃烧阶段在数据库中预置的阶段燃烧目标值及阶段燃烧初始设 定步长， 对热风炉中的输入煤气流量及输入空气流量进行自适应调节， 不同燃烧阶段相应 的自适应调节方式不同； S5、 对热风炉使用过程中的历史数据进行分析， 计算热风炉的状态稳定值， 并判断热风 炉的状态稳定值是否异常， 将热风炉的异常状态稳定值及S2中筛选的异常数据发送给管 理 员， 进行预警； 所述S3中判断热风炉所处的燃烧阶段的方法包括以下步骤： S3.1、 获取数据库中预置的拱顶温度管理值Tg、 拱顶温度目标值Tgm及废气温度目标值 Tf， 获取热风炉的起始工作时间t0， 获取t0至t对应的时间段内各个时间点采集的热风炉状 态数据集合中的拱顶温度的最大值Tgtz及废气温度最大值Tftz， 所述t0与t分别对应的热 风炉工作次数相同； S3.2、 将Tg、 Tgm分别与Tgt进行比较， 将Tf与Tft进行比较， 根据比较结果判断热风炉的 燃烧阶段， 当Tgtz＜ Tg＜Tgm时， 则判定时间t时热风炉处于 燃烧初始阶段； 当Tg≤Tgtz＜ Tgm时， 则判定时间t时热风炉处于拱顶温度管理阶段； 当Tg＜Tgm≤Tgtz且Tftz＜ Tf时， 则判定时间t时热风炉处于拱顶温度稳定阶段； 当Tg＜Tgm≤Tgtz且Tf≤Tftz时， 则判定时间t时热风炉处于废气温度管理阶段； 所述S4中对热风炉中的输入煤气流量及输入空气流量进行自适应调节的方法包括以 下步骤： S4.1、 获取 时间t采集的热风炉状态数据 集合中的拱顶温度Tgt、 废气温度Tft及残氧量 CYt， 获取时间t采集的热风炉状态数据集合中的输入煤气流量Smt及输入空气流量Skt， 并 计算空燃比Smt/Skt； S4.2、 获取热风炉所处的燃烧阶段及其在数据库中预置的阶段燃烧目标值及阶段燃烧 初始设定步长； S4.3、 当热风炉所处 的燃烧阶段为燃烧初始阶段或拱顶温度管理阶段或拱顶温度 稳定 阶段时， 保持输入煤气流 量不变， 确保空燃比在相应阶段燃烧目标值的空燃比上 下限之间， 若CYt小于相应阶段燃烧目标值的残氧量下限， 按照自适应调节方式增加输入空气流 量， 增大空燃比，权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115198047 B 2若CYt大于相应阶段燃烧目标值的残氧量上限， 按照自适应调节方式降低输入空气流 量， 减小空燃比， 调节后的空燃比依旧在相应阶段燃烧目标值的空燃比上 下限之间； S4.4、 当热风炉所处的燃烧阶段为废气温度管理阶段时， 若Tft大于相应阶段燃烧目标值的废气温度上限， 按照自适应调节方式降低输入煤气 流量； 若Tft小于相应阶段燃烧目标值的废气温度下限， 按照自适应调节方式增加输入煤气 流量； 所述自适应调节方式对应的调节方法包括以下步骤： S4‑1、 构建期望误差与实际输出之间的关系模型， 式中， ε(k)代表时间k对应的期望误差， d(k)表示时间k时对应的期望值， y(k)表示时间 k时对应的输出 结果， 当热风炉所处 的燃烧阶段为燃烧初始阶段或拱顶温度管理阶段或拱顶温度稳定阶段， 且CYk小于相应阶段燃烧目标值的残氧量下限时， d(k)等于时间k时相应阶段燃烧目标值的 残氧量下限， y(k)等于时间k时对应的残氧量C Yk， 当热风炉所处 的燃烧阶段为燃烧初始阶段或拱顶温度管理阶段或拱顶温度稳定阶段， 且CYk大于相应阶段燃烧目标值的残氧量上限时， d(k)等于时间k时相应阶段燃烧目标值的 残氧量上限， y(k)等于时间k时对应的残氧量C Yk， 当热风炉所处 的燃烧阶段为废气温度 管理阶段且Tfk大于相应阶段燃烧目标值的废气 温度上限时， d(k)等于时间k时相应阶段燃烧目标值的废气温度上限， y(k)等于时间k时对 应的废气温度Tfk， 当热风炉所处 的燃烧阶段为废气温度 管理阶段且Tfk小于相应阶段燃烧目标值的废气 温度下限时， d(k)等于时间k时相应阶段燃烧目标值的废气温度下限， y(k)等于时间k时对 应的废气温度Tfk； S4‑2、 建立输入输出之间的关系模型， 式中,u(k‑t1)表示时间k时对应的调节步长， x(k)表示时间k时对应的输入结果, 当按照自适应调节方式增 加输入空气流 量时， 其中， 表示数据库中输入空气流量为x(k)+u(k ‑t1)时对应输出的残 氧量， 当按照自适应调节方式降低输入空气流 量时， 当按照自适应调节方式增 加输入煤气流 量时， 其中， 表示数据库中输入煤气流量为x(k)+u(k ‑t1)时对应输出的权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115198047 B 3