本发明涉及燃烧控制，具体涉及一种基于人工智能的低氮燃烧马蹄焰熔窑控制系统及方法。
背景技术：
1、随着环保要求的不断提高和能源节约意识的增强，传统马蹄焰熔窑的燃烧控制方式面临着诸多挑战。传统的马蹄焰熔窑燃烧过程中会产生大量的氮氧化物，对环境造成严重污染。同时，传统的控制方法难以实现精确的燃烧控制，导致能源浪费和产品质量不稳定。具体表现为以下几个方面：
2、一、氮氧化物排放问题
3、马蹄焰熔窑在燃烧过程中会产生大量氮氧化物，这些氮氧化物的排放对大气环境造成严重污染。随着环保法规的日益严格，减少氮氧化物排放成为马蹄焰熔窑面临的重要任务；
4、二、燃烧控制精度问题
5、传统的控制方法难以实现精确的燃烧控制，无法准确地控制熔窑内的温度和压力。这会导致能源浪费，因为过高的温度和压力会消耗更多的燃料，同时也会影响产品质量的稳定性。例如，温度过高可能会使物料过热，导致产品质量下降；压力不稳定可能会影响熔窑内的化学反应过程，从而影响产品的性能；
6、三、缺乏智能化控制手段
7、传统的马蹄焰熔窑控制主要依靠人工经验和简单的仪表控制，缺乏智能化的控制手段。这使得熔窑的运行效率低下，难以适应不同的生产需求和工艺变化。
8、综上所述，为了解决传统马蹄焰熔窑燃烧过程中存在的氮氧化物排放高、燃烧控制精度低和缺乏智能化控制手段等问题，本发明提出了一种基于人工智能的低氮燃烧马蹄焰熔窑控制系统及方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于人工智能的低氮燃烧马蹄焰熔窑控制系统及方法，解决了背景技术中所提出的技术问题。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种基于人工智能的低氮燃烧马蹄焰熔窑控制方法，包括以下步骤：
4、步骤一、数据采集
5、通过设置在马蹄焰熔窑处的传感器模块在指定周期内的多个标准采集节点上采集马蹄焰熔窑内的多种属性的数据特征；
6、数据特征包括通过温度传感器采集的温度值、压力传感器采集的压力值；
7、步骤二、预处理
8、对相关数据特征进行预处理，并依据温度值和压力值分别得到温度变化率、压力波动率；
9、步骤三、特征分析
10、获取马蹄焰熔窑的目标设定温度和当前温度值，随之结合温度变化率，得出温度抵达时间，以及获取马蹄焰熔窑的目标设定压力和当前压力值，随之结合压力波动率，得出压力抵达时间；
11、步骤四、燃烧控制
12、根据温度抵达时间和压力抵达时间调整马蹄焰熔窑的后续加热时间和后续加压时间。
13、作为本发明进一步的方案：其中，各个标准采集节点的时间长度相同。
14、作为本发明进一步的方案：预处理方式如下：
15、s1.1、将指定周期的时间长度标记为t，随之通过t0=t/n，计算出相邻标准采集节点之间的时间长度t0，n表示指定周期内所有标准采集节点的数量；
16、s1.2、选定指定周期内n个标准采集节点上得到的温度值标记为wi，i=1、2、……n；
17、随之通过，计算出指定周期内的温度变化率bw；
18、s1.3、选定指定周期内n个标准采集节点上得到的压力值标记为pi，i=1、2、……n；
19、随之计算出所有pi的平均值，然后结合所有pi的平均值，计算出所有pi对应的标准差，并将其标准差记为压力波动率bp。
20、作为本发明进一步的方案：特征分析方式如下：
21、s2.1、获取马蹄焰熔窑的目标设定温度，并将其标记为wm，同时提取马蹄焰熔窑的当前温度值，并将其标记为wd；
22、之后通过wc=|wm-wd|，计算出马蹄焰熔窑的当前温度值到达目标设定温度时的温度差wc；
23、然后通过sw=wc×bw；计算出马蹄焰熔窑的当前温度值到达目标设定温度时的温度抵达时间sw；
24、s2.2、接着获取马蹄焰熔窑的目标设定压力，并将其标记为pm，同时提取马蹄焰熔窑的当前压力值，并将其标记为pd；
25、之后通过pc=|pm-pd|，计算出马蹄焰熔窑的当前压力值到达目标设定压力时的压力差pc；
26、然后通过sp=pc×bp；计算出马蹄焰熔窑的当前压力值到达目标设定压力时的压力抵达时间sp。
27、作为本发明进一步的方案：数据特征还包括通过气体浓度传感器采集的氮氧化物浓度值，以及通过流量计采集到的燃料流量和空气流量。
28、作为本发明进一步的方案：该方法还包括步骤：低氮分析
29、s3.1、在马蹄焰熔窑多次的燃烧使用阶段内预先设定的不同温度阶段下，通过空气流量计和燃料流量计获取指定时间段内的空气流量和燃料流量，以及通过氮氧化物传感器获取指定时间段内的氮氧化物生成量；
30、s3.2、获取多次燃烧使用阶段内的同一温度阶段下的空气流量、燃料流量和氮氧化物生成量，并将其标记为kj、rj和hj，j=1、2、……m，m表示燃烧使用阶段的次数；
31、s3.3、通过bj=kj/rj，计算出相应温度阶段下的空气流量和燃料流量的比值bj；
32、s3.4、通过h0=min（hi），得出所有次数的燃烧使用阶段中氮氧化物生成量的最小值；
33、s3.5、依据h0，获取对应的i的bj，并将其记为控制比b0。
34、作为本发明进一步的方案：其中，氮氧化物生成量即为氮氧化物浓度值。
35、作为本发明进一步的方案：燃烧控制步骤中，还根据控制比调整马蹄焰熔窑的燃料流量和空气流量。
36、作为本发明进一步的方案：燃烧控制步骤具体方式如下：
37、在相应温度阶段下，获取马蹄焰熔窑当前的空气流量和燃料流量，并将其标记为k0和rd；
38、随之通过kc=rd×b0-k0，计算得到马蹄焰熔窑在当前时间节点，空气流量的调整差值kc；
39、作为本发明进一步的方案：当kc值为正数，则在马蹄焰熔窑处增加空气流量，其增加值为|kc|；
40、当kc值为负数，则在马蹄焰熔窑处减少空气流量，其减少值为|kc|。
41、一种基于人工智能的低氮燃烧马蹄焰熔窑控制系统，该系统用于实现一种基于人工智能的低氮燃烧马蹄焰熔窑控制方法，该系统包括：
42、传感器模组，用于在指定周期内多个标准采集节点采集相关数据特征，其中，各个标准采集节点时间长度相同；
43、传感器模组包括温度传感器、压力传感器、气体浓度传感器、流量计；
44、预处理单元，用于对相关数据特征进行预处理，并得到温度变化率、压力波动率；
45、特征分析单元，用于获取马蹄焰熔窑的目标设定温度和当前温度值，随之结合温度变化率，得出温度抵达时间，以及获取马蹄焰熔窑的目标设定压力和当前压力值，随之结合压力波动率，得出压力抵达时间；
46、燃烧控制单元，用于根据温度抵达时间和压力抵达时间调整马蹄焰熔窑的后续加热时间和后续加压时间；
47、低氮分析单元，用于在不同温度阶段获取指定时间段内的空气流量、燃料流量和氮氧化物生成量，并计算同一温度阶段下空气流量和燃料流量的比值，随之找出氮氧化物生成量最小值及对应的比值作为控制比，然后根据控制比、当前空气流量和燃料流量计算空气流量调整差值。
48、本发明的有益效果：
49、数据采集全面：通过设置在马蹄焰熔窑处的传感器模块，在指定周期内的多个标准采集节点上采集多种属性的数据特征，包括温度值、压力值、氮氧化物浓度值、燃料流量和空气流量等，为后续的精确控制提供了丰富的数据基础；
50、准确预测抵达时间：结合温度变化率和压力波动率，能够准确得出温度抵达时间和压力抵达时间。这使得对马蹄焰熔窑的温度和压力控制更加精准，可以提前规划后续的加热时间和加压时间，避免温度和压力的过度波动，提高生产过程的稳定性；
51、低氮分析精准：在马蹄焰熔窑多次的燃烧使用阶段内预先设定的不同温度阶段下，通过获取空气流量、燃料流量和氮氧化物生成量，计算出不同温度阶段下空气流量和燃料流量的比值，并找出氮氧化物生成量最小值及对应的比值作为控制比；
52、有效控制氮氧化物排放：根据控制比调整马蹄焰熔窑的燃料流量和空气流量，能够在保证燃烧效率的同时，有效地降低氮氧化物的生成量，减少对环境的污染；
53、稳定的温度和压力控制：精准的温度和压力控制有助于维持熔窑内的稳定生产环境，提高产品的质量稳定性。避免因温度和压力波动导致的产品缺陷，提高产品的合格率；
54、低氮燃烧优化生产：低氮燃烧不仅符合环保要求，还可以减少对设备的腐蚀，延长设备的使用寿命。同时，优化的燃烧过程可以提高能源利用效率，降低生产成本，提高生产效率；
55、适用于多种场景：该系统可以适用于不同规格和类型的马蹄焰熔窑，具有较强的通用性。可以根据实际情况进行调整和优化，满足不同生产需求；
56、易于扩展和升级：随着技术的不断发展，可以方便地对系统进行扩展和升级，添加新的传感器或功能模块，提高系统的性能和智能化水平。
57、综上所述，本发明基于人工智能的低氮燃烧马蹄焰熔窑控制方法及系统具有精准控制温度和压力、实现低氮燃烧、提高生产效率和产品质量、通用性和可扩展性强等诸多优点，对马蹄焰熔窑的生产过程具有重要的实际应用价值。
1.一种基于人工智能的低氮燃烧马蹄焰熔窑控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的低氮燃烧马蹄焰熔窑控制方法，其特征在于，其中，各个标准采集节点的时间长度相同。
3.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的低氮燃烧马蹄焰熔窑控制方法，其特征在于，数据特征还包括通过气体浓度传感器采集的氮氧化物浓度值，以及通过流量计采集到的燃料流量和空气流量。
4.根据权利要求3所述的一种基于人工智能的低氮燃烧马蹄焰熔窑控制方法，其特征在于，该方法还包括步骤：低氮分析
5.根据权利要求4所述的一种基于人工智能的低氮燃烧马蹄焰熔窑控制方法，其特征在于，燃烧控制步骤中，还根据控制比调整马蹄焰熔窑的燃料流量和空气流量。
6.根据权利要求5所述的一种基于人工智能的低氮燃烧马蹄焰熔窑控制方法，其特征在于，燃烧控制步骤中具体方式如下：
7.根据权利要求6所述的一种基于人工智能的低氮燃烧马蹄焰熔窑控制方法，其特征在于，当kc值为正数，则在马蹄焰熔窑处增加空气流量，其增加值为|kc|；
8.一基于人工智能的低氮燃烧马蹄焰熔窑控制系统，其特征在于，该方法用于实现权利要求1-7任一项所述的基于人工智能的低氮燃烧马蹄焰熔窑控制方法，该系统包括：传感器模组、预处理单元、特征分析单元、燃烧控制单元和低氮分析单元；
