数据融合技术在蒸发工段黑液浓度测量中的应用研究

• 作 者: 李永刚
• 机 构: 陕西科技大学
• 出 处: 陕西科技大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 数据融合技术 人工神经网络 碱回收 黑液浓度 浓度测量 环境保护 蒸发工段 制浆

多传感器数据融合是一项前沿技术，主要应用于军事领域，如：自动目标识别，战场监控，自主车辆导航和控制，以及非军事领域，如：精密机械的监控，医疗诊断，智能楼宇和遥感系统。其涉及的技术包括人工智能、模式识别、统计估算等广泛的领域。
本文主要研究了多传感器数据融合的结构和算法，同时提出了数据拟合法和神经网络法对所测的数据进行处理。通过融合结果的比较，人工神经网络法的效果更好。并将这一方法用于碱回收的黑液浓度的测量中。
碱法制浆是当前全球最广泛采用的一种制浆方式，随着我国环境保护政策的加强，国家要求所有制浆的造纸企业都必须上黑液处理系统，即碱回收系统。黑液蒸发是碱回收处理黑液的重要环节，蒸发工段生产出浓度合格的浓黑是制浆厂碱回收车间正常运转的前提。
蒸发工段的目的是生产出浓度合格的浓黑液，但是蒸发工段各效蒸发器中黑液浓度的在线测量却一直是个难题，人工测量不但增加了操作工的劳动强度，而且制约了整个蒸发工段的黑液浓度自动控制。由于国外黑液浓度在线测量仪表价格昂贵，因此，测量黑液的浓度值就迫不及待了，本文就在这种现状下，应运而生。
本文主要进行如下研究：
①在碱回收过程中，用温度传感器测出黑液的温度值，用压力传感器测出黑液的压力值，将这些数据建立一个库，用于神经网络训练样本输入。
②运用曲面回归法对所测得的数据融合处理。融合结果表明，融合后的数据比未融合前相比其准确度有所提高。
③用人工神经网络法对所测得的数据进行了处理，结果表明，该方法能够有效的进行融合。通过对比两种融合方法，选择人工神经网络法运用到了测试系统中。
④在网络训练过程中，对神经网络结构进行了分析，建立了计算输出和理想输出关系非线性方程组，依据非线性方程理论阐述设计变量、样本数量和输出层单元数量的关系，确定了隐含层神经元的数量，经比较该方法很有效。
⑤用PLC作为融合系统硬件，来实现二传感器的数据融合。根据数据融合的特点，来设计与选择PLC各部件，来搭建了S7-300的硬件系统结构。
⑥利用Step7编制了一套黑液浓度融合的软件，可用于在线和离线测量。利用Wincc软件来设计监控画面，界面清晰，功能完备能够完成数据的采集、存储、融合处理等功能。