基于改进聚类算法的马蹄窑能耗异常诊断研究

发布时间：2021-05-16 12:16

　　玻璃生产属于高能耗产业,其中玻璃熔窑作为生产环节的核心热工设备,其能源消耗量是巨大的。若窑炉因发生异常造成玻璃制品合格率下降,将会导致能源直接损失。本文的研究对象是马蹄焰玻璃熔窑（下称马蹄窑）,由于其系统结构复杂、耗能子系统较分散的特性,工况异常的产生原因具有不确定性,生产过程中需要同时关注整体与局部的工况变化趋势,实现马蹄窑的异常检测具有很大挑战性。此外,窑炉长期处于满负荷工作状态,异常的发生概率会随着运转周期而累积增大。因此在马蹄窑发生异常时及时检测与定位异常信息,是保证玻璃制品合格率、止损降耗的有效手段之一。但目前异常检测方法仍是较传统的阈值报警、人工巡查机组或者人工监测日志系统,一方面此类方法容易受主观因素影响,并存在滞后性;另一方面,窑炉发生异常时通常是冗余报错的,工人难以捕捉核心异常信息。由此,对玻璃熔窑的异常诊断（异常检测与定位）方法研究提出了新要求。本文通过分析马蹄窑的系统结构及生产工艺特性,首先建立了能量平衡模型,并基于此构建具有能耗特性的特征空间以及泛化层次结构。其次,基于人工蜂群算法的密度峰值聚类（ABC-DPC）实现马蹄窑的能耗异常检测。随后以能耗异常检测结果实... 

【文章来源】：广东工业大学广东省

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 研究目的及意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 能耗异常检测的研究现状
        1.3.2 异常检测方法的研究现状
        1.3.3 异常定位方法的研究现状
    1.4 研究思路与框架
第二章 马蹄窑的能耗建模及能耗异常分析
    2.1 引言
    2.2 马蹄窑的系统结构
        2.2.1 小炉
        2.2.2 熔化部
        2.2.3 蓄热室
    2.3 马蹄窑的工艺流程
    2.4 马蹄窑局部能量平衡模型
        2.4.1 火焰空间
        2.4.2 熔化池
        2.4.3 蓄热室
        2.4.4 分层能量模型
    2.5 马蹄窑的能耗计算方法
        2.5.1 火焰空间
        2.5.2 熔化池
        2.5.3 蓄热室
    2.6 马蹄窑的能耗异常分析
        2.6.1 池窑热效率
        2.6.2 能耗异常定位分析
    2.7 本章小结
第三章 基于改进密度峰值聚类的马蹄窑能耗异常检测
    3.1 引言
    3.2 快速搜索密度峰值聚类算法描述
        3.2.1 算法描述
        3.2.2 算法伪代码
    3.3 基于改进DPC的马蹄窑能耗异常检测方法
        3.3.1 基于人工蜂群算法的参数优选方法
        3.3.2 基于离群系数自动识别离群点方法
        3.3.3 马蹄窑的能耗异常聚类检测模型
    3.4 案例分析
        3.4.1 实验结果
        3.4.2 聚类有效性分析
        3.4.3 时间复杂度分析
    3.5 本章小结
第四章 基于根因分析层次聚类的马蹄窑能耗异常定位
    4.1 引言
    4.2 基于根因分析的层次聚类描述
        4.2.1 符号定义
        4.2.2 算法描述
        4.2.3 算法伪代码
    4.3 基于RCA-HCA的马蹄窑能耗异常定位方法
        4.3.1 利用根因分析方法构建能量泛化层次结构
        4.3.2 基于切比雪夫不等式的能耗不相似度度量
        4.3.3 马蹄窑的能耗异常定位模型
    4.4 案例分析
        4.4.1 算法初始化
        4.4.2 实验结果
    4.5 本章小结
第五章 马蹄窑的能耗异常检测与定位模块设计与实现
    5.1 引言
    5.2 系统需求分析
    5.3 系统体系结构
    5.4 系统模块设计
        5.4.1 开发环境
        5.4.2 能耗异常检测子模块
        5.4.3 能耗异常定位子模块
    5.5 系统典型界面
    5.6 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读学位期间发表论文
致谢



本文编号：3189675