数据挖掘在铝电解槽槽况综合分析的应用

发布时间：2020-10-24 10:13

　　 铝电解生产是一个非线性、变量复杂多变和时滞性很强的反应过程,在这过程中,影响铝电解槽生产状况的因素难以控制。目前,在槽况方面的研究多从简单的数学统计或建模入手,对于历史数据缺乏足够的运用。尤其是生产人员在实际生产时,多依赖人工经验,当出现错误时往往会导致重大生产事故。因此,结合数据挖掘技术与铝电解生产的历史数据进行研究对槽况分析有着重大意义。本文首先讨论了以往研究者针对铝电解生产的研究现状和数据挖掘技术发展趋势,然后运用相关数据挖掘技术对历史数据中存在的缺失值和异常值进行了处理,并分析数据概况。随后通过分析铝电解生产中产生的各个参数的意义,将铝水平和分子比两个参数依据数值大小定义了九种不同槽况。其次,为了降低误差和提高快速性,本文使用了基于随机森林的特征选择算法对铝水平和分子比两个参数进行了特征选择。然后构建神经网络模型,并将特征选择结果作为模型的输入。结果表明:本文使用的模型的训练和预测误差均完全合乎铝厂的生产要求。其中,铝水平训练数据的均方根误差RMSE=0.4175,R 2拟合结果为0.8241;分子比训练数据的均方根误差RMSE=0.0327,R2拟合结果为0.8401;铝水平预测数据的均方根误差RMSE=0.4413,R2拟合结果为0.7593;分子比预测数据的均方根误差RMSE=0.0350,R2拟合结果为0.7807。然后进行槽况分析,结果表明预测数据中的槽况分类准确率和召回率分别为100%和92.3 1%。最后,基于Python编程语言并使用PyQt5和Qt Designer工具相结合,设计与实现了一款基于槽况分析的数据挖掘系统。系统实现了包括数据处理、数据分析、参数预测以及可视化等功能,方便了生产人员在实际生产中提前预知铝水平和分子比参数的数值,从而掌握槽况并有效指导铝电解生产。
【学位单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP311.13;TF821
【部分图文】：

１．２．３基于专家系统的槽况分析方法??自动化生产是工业水平发展高度信息化和智能化的一大标志。专家系统就是??一个结合人工经验和铝电解实际生产控制于一体的自动化系统，其原理如图１－１??所示。近年来，众多研宄者在不摒弃人工经验的前提下，进行了更多的科学研宄。??早期国内外的专家系统更多依赖于人工经验和数学建模［２２］，随着时间推移，系统??发展逐渐智能化。韩晓燕针对电解槽内历史数据，开发相关系统用于铝电解槽??故障的预测和监控。刘冰［２４］设计的铝电解温度控制系统集成了生产日报数据模块??和神经网络预测模块，完成了铝电解槽的温度控制和参数预测。??槽；折与决策???专友??专系ｍ????知识库?，?????ｆｓ?思????＠?见??准理讥?，?ｆａ?与??Ｉ?１??「■＞?娜?ｉ?扎?扎??动?与??Ｓ?Ｉ?￥?ｖｍｍ??Ｗ?ｆ?孩教ｉ？？与ｔｔ化??迮践＾?”????（含描拟歷）??？?

映槽况质量好坏的参数；其次从数据角度出发，使用特征选择和神经网络预测算??法对这些参数做出有效预测，从而引导槽况发展；最后，设计并实现铝电解槽槽??况分析的系统软件。文章结构如图１－２所示：??数据］＾处理???＾???数据分析???＾???梢况分丨斤与定义??特征选抻?祌经Ｈ络???＾???槽况预测???＾???铝申．觯梢梢况分折系统??图１－２文章结构框图??１．３．２章节安排??第一章为本文总体绪论，主要引出了课题的研究背景和意义，数据挖掘技术??的发展趋势和应用领域，以及铝电解槽槽况的研究方法和现状。??第二章是准备知识，主要包括数据挖掘技术基础和铝电解槽槽况理论基础，??５??

第二章相关理论与技术??２．１数据挖掘技术基础??通常，数据挖掘技术会涉及到多个学科的知识，如图２－１所示。在确定了数??据挖掘目标和研究任务之后，还要进行各种挖掘算法的研宄，但是通常情况下，??各行各业存在的业务区别会产生不同的数据挖掘模式。因此，很难找到一种能够??普遍适用的模式，这需要研究者多次尝试并优化出有效的算法来获取挖掘的结??果。最后，对结果进行分析，完成实际上线测试工作。??（统计学（数据挖掘）机ｉｓ学习）??Ｖ义乂細＾??数据库技术、彬元十９、分布式计Ｓ??图２－１数据挖掘技术与交叉学科??２．１．１数据挖掘基本任务??常见的数据挖掘任务一般由两部分组成１２５］。??（１）
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本文编号：2854334