论文摘要
锅炉是一种重要的工业和民用能源转换设备,面临着能源利用率低和事故多发等问题,如何让锅炉安全和高效地运行获得了广泛的重视。应用远程监测技术,实现对一个地区范围内工业锅炉的集中监测,加强锅炉设备安全运行和能源利用的日常监管,是本文研究的重点。首先,介绍了远程监测技术的国内外研究现状,并对软测量技术在工业锅炉有关参数估计中的应用进行了概括。结合本地区工业锅炉的使用情况,进行工业锅炉远程监测系统的总体设计,阐述了系统的设计原则和功能。系统主要由三个环节构成：数据采集终端、数据远程传输和监测中心信息管理平台。针对工业锅炉氧量计使用受限的问题,提出一种混合的软测量方法。分析与烟气含氧量相耦合的锅炉运行变量,采用核主成分分析法（KPCA）对有关参数进行处理,整合冗余,降低维数。在此基础上,建立基于最小二乘支持向量机（LS-SVM）的烟气含氧量软测量模型,此外还建立了其它三种预测模型。采用RSME、MP E和MNE等三个性能指标对模型进行了对比分析,得到在小样本条件下有效的建模方法。应用网格搜索优化的LS-SVM方法,由煤的工业分析值预测出碳元素的值,结合探讨碳排放计算公式中有关变量的获取方法,建立的锅炉碳排放计算公式准确有效、切实可行。在反映锅炉生产运行过程的有关参数中,确定系统的监测变量。以某一具体锅炉为对象,进行仪表选型,选择数据采集和传输设备。选择Modbus协议作为串行数据传输协议,采用基于GPRS的数据远程传输方案。阐述了Socket在通信中的原理与应用,并开发出应用Socket和DLL方法的锅炉数据采集软件。建立基于SQL SERVER 2005的数据库,该数据库存储本地区范围内被监测锅炉的基本信息、运行参数和节能减排指标。系统软件采用Visual Studio 2008平台开发,同时完成该平台的运行管理、节能评估、参数软测量、事故报警和GIS地理信息等功能模块。本文工作实现了对一个地区工业锅炉运行状况和节能减排信息的集中监测,研究开发了一种新的烟气含氧量软测量方法,改进完善了锅炉碳排放量的计算公式。为提高工业锅炉的运行水平,提高燃料利用率,探讨锅炉节能潜力,减少事故发生,提供了技术支持和基础数据。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 课题背景1.2 国内外研究现状1.2.1 远程监测系统1.2.2 软测量技术1.2.2.1 软测量原理及应用1.2.2.2 软测量技术应用于锅炉1.3 研究内容第二章 系统设计2.1 本地区工业锅炉现状2.2 设计原则2.3 系统功能2.4 系统框架2.5 软件平台框架2.5.1 Web技术在系统中的应用2.5.2 软测量技术在系统中的应用2.6 本章小结第三章 基于KPCA-LS-SVM的工业锅炉烟气含氧量预测3.1 建模与方法3.1.1 核主成分分析3.1.2 最小二乘支持向量机3.2 样本信息3.3 工业锅炉烟气含氧量预测3.3.1 初始数据处理3.3.2 改进的交叉实验法3.3.3 蚁群优化算法3.3.3.1 算法简介3.3.3.2 基于蚁群算法的模型优化方法3.4 模型比较3.5 本章小结2排放量计算'>第四章 基于LSSVM燃煤碳元素分析的锅炉CO2排放量计算4.1 基于LSSVM的燃煤碳元素分析4.1.1 LSSVM模型的建立4.1.2 网格搜索法2排放量计算方法'>4.2 CO2排放量计算方法2排放量公式其他变量的计算方法'>4.3 CO2排放量公式其他变量的计算方法4.4 本章小结第五章 数据采集与传输5.1 监测参数选择5.1.1 实时在线采集参数5.1.1.1 温度参数5.1.1.2 流量参数5.1.1.3 压力参数5.1.1.4 物位参数5.1.1.5 气相参数5.1.1.6 燃料量5.1.2 人工录入参数5.2 仪表选型5.3 数据采集终端5.4 数据远程传输5.4.1 无线通信技术5.4.2 GPRS无线通信技术5.4.2.1 基于GPRS的TCP/IP协议5.4.2.3 DTU通讯设备选型5.4.3 数据传输系统软件设计5.4.3.1 接口技术选用5.4.3.2 锅炉数据采集软件设计5.5 本章小结第六章 监测中心信息管理平台6.1 数据库设计6.1.1 数据库平台选择6.1.2 数据库需求分析6.1.3 数据库结构设计6.1.4 数据库运行调试6.2 软件模块设计6.2.1 运行管理模块6.2.3 节能评估及软测量模块6.2.4 事故报警模块6.2.5 GIS模块6.2.5.1 地理信息系统6.2.5.2 GIS模块的实现与展示6.3 本章小结第七章 总结与展望7.1 总结7.2 展望参考文献附录附录一 煤的低位发热量计算公式实现代码附录二 C#锅炉数据采集软件的部分设计代码附录三 初始化蚁群算法的MATLAB代码致谢个人简历
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