一种基于数据分析的粉煤气化煤种的检测系统的制作方法

1.本发明属于粉煤气化领域，涉及检测技术，具体是一种基于数据分析的粉煤气化煤种的检测系统。


背景技术：

2.粉煤气化，是用空气或氧和蒸汽将煤粉喷入气化炉中进行气化以制造煤气的方法，设备简单、处理量大，由于采煤机械化和水力采煤的迅速发展而日趋重要；但在现有技术中，对于粉煤气化用煤种的分析大多基于煤炭的自身，没有充分考虑煤炭在使用过程中的外界因素，例如环境因素等，同时也没有结合自身因素对煤炭的分析过程进行差异化设置；
3.为此，我们提出一种基于数据分析的粉煤气化煤种的检测系统。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于数据分析的粉煤气化煤种的检测系统。
5.本发明所要解决的技术问题为：如何基于多重因素对粉煤气化用煤种进行差异化分析。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种基于数据分析的粉煤气化煤种的检测系统，包括数据采集模块、煤块初分模块、煤块分析模块、环境分析模块、煤块质检模块、用户终端以及服务器，所述数据采集模块用于采集若干份煤块的实时煤块数据和煤块所在地的实时环境数据，并将实时煤块数据和实时环境数据反馈至服务器，所述服务器将实时煤块数据发送至煤块初分模块和煤块分析模块，所述服务器将实时环境数据发送至环境分析模块；
8.所述煤块初分模块用于对若干份煤块进行初分，工作得到煤块的初分等级反馈至服务器，服务器依据煤块的初分等级设定对应的分析次数，并将煤块的分析次数发送至煤块分析模块，煤块分析结合分析次数对煤块的实时数据进行分析，分析得到煤块的平均质量系数和燃烧系数反馈至服务器，所述服务器将煤块的平均质量系数和燃烧系数发送至煤块质检模块；
9.所述环境分析模块连接有大数据模块，所述用户终端用于输入煤块的种类并发送至大数据模块，大数据模块结合煤块种类得到煤块的标准环境数据，并将标准环境数据发送至环境分析模块，所述环境分析模块用于对煤块所在地的环境数据进行分析；
10.所述煤块质检模块用于对煤块的质量进行判定，判定得到煤块的质量等级反馈至服务器，所述服务器将煤块的质量等级发送至用户终端，用户终端将处于残次质量等级的煤块进行剔除。
11.进一步地，所述服务器连接有用户终端，用户终端用于工作人员输入个人信息后注册登录检测系统，并将个人信息发送至服务器内存储；
12.个人信息包括工作人员的姓名和实名认证的手机号码。
13.进一步地，实时煤块数据包括煤块的生产时间、规格、重量、水分量、库仑硫含量、胶质层厚度、灰分量、燃烧时长、固定碳含量和发热量；
14.实时环境数据为煤块所在地的实时温度值、实时湿度值和实时风力值；
15.标准环境数据包括煤块燃烧的标准温度值、标准湿度值、标准风力值、标准温度变化速率、标准湿度变化速率和标准风力变化速率。
16.进一步地，所述煤块初分模块的工作过程具体如下：
17.步骤一：将煤块标记为u，u＝1，2，
……
，z，z为正整数；获取煤块的规格，计算得到煤块体积值tju；
18.步骤二：获取煤块的重量值，并将重量值标记为zlu；
19.步骤三：获取煤块的生产时间，利用服务器当前时间减去生产时间得到煤块的放置时长ftu；
20.步骤四：通过公式计算得到煤块的初分值cfu；式中，a1和a2均为固定数值的比例系数，且a1和a2的取值均大于零；
21.步骤五：若cfu＜x1，则煤块的初分等级为第一初分等级；
22.若x1≤cfu＜x2，则煤块的初分等级为第二初分等级；
23.若x2≤cfu，则煤块的初分等级为第三初分等级；其中，x1和x2均为初分阈值，且x1＜x2。
24.进一步地，第三初分等级的分析次数多于第二初分等级的分析次数，第二初分等级的分析次数多于第一初分等级的分析次数。
25.进一步地，所述煤块分析模块的分析过程具体如下：
26.步骤s1：获取煤块每次分析时的水分量sfui、库仑硫含量klui和胶质层厚度hdui，i＝1，2，
……
，x，x为正整数，i代表分析次数的编号；
27.步骤s2：利用公式计算得到煤块每次分析时的质量系数zxui；式中，b1、b2和b3均为固定数值的比例系数，且b1、b2和b3的取值均大于零，e为自然常数；
28.步骤s3：每次分析时的质量系数相加求和取平均值得到煤块的平均质量系数zxu；
29.步骤s4：将煤块进行燃烧，统计煤块的燃烧时长scu、燃烧时间发热量rlu以及燃烧后煤块的灰分量hfu，结合公式gtu＝zlu-hfu-sfu计算得到煤块每次分析时的固定碳含量thu；
30.步骤s5：结合公式计算得到煤块的燃烧系数rxu；式中，b4和b5均为固定数值的比例系数，且b4和b5的取值均大于零。
31.进一步地，所述环境分析模块的分析过程具体如下：
32.步骤ss1：获取煤块的燃烧时长，并在燃烧时长内设定若干个时间点tt，t＝1，2，
……
，v，v为正整数，t代表时间点的编号；
33.步骤ss2：获取在若干个时间点时煤块燃烧时的实时温度值sdutt、实时湿度值
ssutt和实时风力值sfutt；
34.步骤ss3：若任一时间点的实时温度值、实时湿度值和实时风力值超过对应的标准温度值、标准湿度值、标准风力值，则生成环境异常信号；
35.若所有时间点的实时温度值、实时湿度值和实时风力值均不超过对应的标准温度值、标准湿度值、标准风力值，则进入下一步骤；
36.步骤ss4：通过公式计算得到煤块在燃烧时长内的实时温度变化速率wbsu，公式具体如下：
[0037][0038]
同理，分别通过公式计算得到煤块在燃烧时长内的实时湿度变化速率sbsu和实时风力变化速率fbsu；
[0039]
步骤ss5：若任一时间点的实时温度变化速率、实时湿度变化速率和实时风力变化速率超过对应的标准温度变化速率、标准湿度变化速率、标准风力变化速率，则生成环境异常信号；
[0040]
若所有时间点的实时温度变化速率、实时湿度变化速率和实时风力变化速率均不超过对应的标准温度变化速率、标准湿度变化速率、标准风力变化速率，则进入下一步骤；
[0041]
步骤ss6：若干个时间点的实时温度值、实时湿度值和实时风力值相加求和，得到煤块在燃烧时长内的温度均值jwdu、湿度均值jsdu和风力均值jflu；
[0042]
步骤ss7：若温度均值与标准温度值的数值相同，则不进行任何操作，若温度均值与标准温度值的数值不相同，则计算温度均值与标准温度值的差值得到温度差值wcu；
[0043]
同理，得到湿度差值scu和风力差值fcu；
[0044]
步骤ss8：结合公式hpu＝wcu
×
c1+scu
×
c2+fcu
×
c3计算得到煤块在燃烧时长内所在地的环境偏差值hpu；式中，c1、c2和c3均为固定数值的权重系数，且c1、c2和c3的取值均大于零；
[0045]
步骤ss9：若hpu≥y1，则生成环境异常信号；
[0046]
若y1＞hpu，则生成环境正常信号；其中，y1为环境偏差阈值；
[0047]
所述环境分析模块将环境异常信号或环境正常信号反馈至服务器，若服务器接收到环境正常信号，则不进行任何操作，若服务器接收到环境异常信号，则依据环境异常信号生成环境影响系数hxu并发送至煤块质检模块。
[0048]
进一步地，所述煤块质检模块的判定过程具体如下：
[0049]
步骤p1：获取煤块的平均质量系数zxu、燃烧系数rxu以及煤块所在地的环境影响系数hyu；
[0050]
步骤p2：通过公式计算得到煤块的质检值zju；
[0051]
步骤p3：获取服务器中存储的煤块的质检区间，依据质检值得到煤块对应的质检区间；
[0052]
步骤p4：不同区间对应不同的质量等级，依据煤块的质检区间额得到对应的质量等级。
[0053]
进一步地，质检区间包括第一质检区间、第二质检区间和第三质检区间，第一质检区间的上限值小于第二质检区间的下限值，第二质检区间的上限值小于第三质检区间的下限值；
[0054]
第一质检区间对应残次质量等级，第二质检区间对应普通质量等级，第三质检区间对应优质质量等级。
[0055]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0056]
本发明是通过煤块初分模块对若干份煤块进行初分，得到煤块的初分等级，并依据初分等级设定对应的分析次数发送至煤块分析模块，煤块分析结合分析次数对煤块的实时数据进行分析，得到煤块的平均质量系数和燃烧系数发送至煤块质检模块，同时利用环境分析模块对煤块所在地的环境数据进行分析，分析生成环境异常信号或环境正常信号，若服务器接收到环境异常信号则生成环境影响系数发送至煤块质检模块，最后通过煤块质检模块对煤块的质量进行判定，得到煤块的质检值，质检值比对质检区间得到煤块对应的质量等级，本发明基于多重因素对粉煤气化用煤种进行差异化分析。
附图说明
[0057]
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0058]
图1为本发明的整体系统框图。
具体实施方式
[0059]
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0060]
请参阅图1所示，一种基于数据分析的粉煤气化煤种的检测系统，包括数据采集模块、煤块初分模块、煤块分析模块、环境分析模块、煤块质检模块、用户终端以及服务器；
[0061]
服务器连接有用户终端，用户终端用于工作人员输入个人信息后注册登录检测系统，并将个人信息发送至服务器内存储；其中，个人信息包括工作人员的姓名、实名认证的手机号码等；
[0062]
数据采集模块用于采集若干份煤块的实时煤块数据和煤块所在地的实时环境数据，并将实时煤块数据和实时环境数据反馈至服务器；
[0063]
需要具体说明的是，实时煤块数据包括煤块的生产时间、规格、重量、水分量、库仑硫含量、胶质层厚度、灰分量、燃烧时长、固定碳含量、发热量等；实时环境数据为煤块所在地的实时温度值、实时湿度值、实时风力值等；在具体实施时，数据采集模块为计重器、计时器、水分检测仪、灰分量检测仪、热量记录仪等；
[0064]
服务器将实时煤块数据发送至煤块初分模块和煤块分析模块，服务器将实时环境数据发送至环境分析模块，煤块初分模块用于对若干份煤块进行初分，工作过程具体如下：
[0065]
步骤一：将煤块标记为u，u＝1，2，
……
，z，z为正整数；获取煤块的规格(即长宽高)，计算得到煤块体积值tju；
[0066]
步骤二：获取煤块的重量值，并将重量值标记为zlu；
[0067]
步骤三：获取煤块的生产时间，利用服务器当前时间减去生产时间得到煤块的放置时长ftu；
[0068]
步骤四：通过公式计算得到煤块的初分值cfu；式中，a1和a2均为固定数值的比例系数，且a1和a2的取值均大于零；
[0069]
步骤五：若cfu＜x1，则煤块的初分等级为第一初分等级；
[0070]
若x1≤cfu＜x2，则煤块的初分等级为第二初分等级；
[0071]
若x2≤cfu，则煤块的初分等级为第三初分等级；其中，x1和x2均为初分阈值，且x1＜x2；
[0072]
需要具体说明的是，第三初分等级的优先级高于第二初分等级，第二初分等级的优先级高于第一初分等级；
[0073]
在具体实施时，可以是煤块的先后分析顺序，也可以是煤块的分析次数和分析时长，在此不作具体限定；
[0074]
煤块初分模块将煤块的初分等级反馈至服务器，服务器依据煤块的初分等级设定对应的分析次数，并将煤块的分析次数发送至煤块分析模块；
[0075]
煤块分析模块结合分析次数对煤块的实时数据进行分析，分析过程具体如下：
[0076]
步骤s1：获取煤块每次分析时的水分量sfui、库仑硫含量klui和胶质层厚度hdui，i＝1，2，
……
，x，x为正整数，i代表分析次数的编号；
[0077]
步骤s2：利用公式计算得到煤块每次分析时的质量系数zxui；式中，b1、b2和b3均为固定数值的比例系数，且b1、b2和b3的取值均大于零，e为自然常数；
[0078]
步骤s3：每次分析时的质量系数相加求和取平均值得到煤块的平均质量系数zxu；
[0079]
步骤s4：将煤块进行燃烧，统计煤块的燃烧时长scu、燃烧时间发热量rlu以及燃烧后煤块的灰分量hfu，结合公式gtu＝zlu-hfu-sfu计算得到煤块每次分析时的固定碳含量thu；
[0080]
步骤s5：结合公式计算得到煤块的燃烧系数rxu；式中，b4和b5均为固定数值的比例系数，且b4和b5的取值均大于零；
[0081]
煤块分析模块将煤块的平均质量系数zxu和燃烧系数rxu反馈至服务器，服务器将煤块的平均质量系数zxu和燃烧系数rxu发送至煤块质检模块；
[0082]
环境分析模块连接有大数据模块，用户终端用于输入煤块的种类并发送至大数据模块，大数据模块结合煤块种类得到煤块的标准环境数据，并将标准环境数据发送至环境分析模块；
[0083]
需要具体说明的是，标准环境数据包括煤块燃烧的标准温度值、标准湿度值、标准风力值、标准温度变化速率、标准湿度变化速率、标准风力变化速率等；
[0084]
环境分析模块用于对煤块所在地的环境数据进行分析，分析过程具体如下：
[0085]
步骤ss1：获取煤块的燃烧时长，并在燃烧时长内设定若干个时间点tt，t＝1，2，
……
，v，v为正整数，t代表时间点的编号；
[0086]
步骤ss2：获取在若干个时间点时煤块燃烧时的实时温度值sdutt、实时湿度值ssutt和实时风力值sfutt；
[0087]
步骤ss3：若任一时间点的实时温度值、实时湿度值和实时风力值超过对应的标准温度值、标准湿度值、标准风力值，则生成环境异常信号；
[0088]
若所有时间点的实时温度值、实时湿度值和实时风力值均不超过对应的标准温度值、标准湿度值、标准风力值，则进入下一步骤；
[0089]
步骤ss4：通过公式计算得到煤块在燃烧时长内的实时温度变化速率wbsu，公式具体如下：
[0090][0091]
同理，分别通过公式计算得到煤块在燃烧时长内的实时湿度变化速率sbsu和实时风力变化速率fbsu；
[0092]
步骤ss5：若任一时间点的实时温度变化速率、实时湿度变化速率和实时风力变化速率超过对应的标准温度变化速率、标准湿度变化速率、标准风力变化速率，则生成环境异常信号；
[0093]
若所有时间点的实时温度变化速率、实时湿度变化速率和实时风力变化速率均不超过对应的标准温度变化速率、标准湿度变化速率、标准风力变化速率，则进入下一步骤；
[0094]
步骤ss6：若干个时间点的实时温度值、实时湿度值和实时风力值相加求和，得到煤块在燃烧时长内的温度均值jwdu、湿度均值jsdu和风力均值jflu；
[0095]
步骤ss7：若温度均值与标准温度值的数值相同，则不进行任何操作，若温度均值与标准温度值的数值不相同，则计算温度均值与标准温度值的差值得到温度差值wcu；
[0096]
同理，可以得到湿度差值scu和风力差值fcu；
[0097]
步骤ss8：结合公式hpu＝wcu
×
c1+scu
×
c2+fcu
×
c3计算得到煤块在燃烧时长内所在地的环境偏差值hpu；式中，c1、c2和c3均为固定数值的权重系数，且c1、c2和c3的取值均大于零；
[0098]
步骤ss9：若hpu≥y1，则生成环境异常信号；
[0099]
若y1＞hpu，则生成环境正常信号；其中，y1为环境偏差阈值；
[0100]
环境分析模块将环境异常信号或环境正常信号反馈至服务器，若服务器接收到环境正常信号，则不进行任何操作，若服务器接收到环境异常信号，则依据环境异常信号生成环境影响系数hyu并发送至煤块质检模块；
[0101]
煤块质检模块用于对煤块的质量进行判定，判定过程具体如下：
[0102]
步骤p1：获取上述计算得到的煤块的平均质量系数zxu、燃烧系数rxu以及煤块所在地的环境影响系数hyu；
[0103]
步骤p2：通过公式计算得到煤块的质检值zju；
[0104]
步骤p3：获取服务器中存储的煤块的质检区间，依据质检值得到煤块对应的质检区间；
[0105]
其中，质检区间包括第一质检区间、第二质检区间和第三质检区间，第一质检区间
的上限值小于第二质检区间的下限值，第二质检区间的上限值小于第三质检区间的下限值；
[0106]
步骤p4：不同区间对应不同的质量等级，第一质检区间对应残次质量等级，第二质检区间对应普通质量等级，第三质检区间对应优质质量等级，依据煤块的质检区间额得到对应的质量等级；
[0107]
煤块质检模块将煤块的质量等级反馈至服务器，服务器将煤块的质量等级发送至用户终端，用户终端将处于残次质量等级的煤块进行剔除。
[0108]
一种基于数据分析的粉煤气化煤种的检测系统，工作时，工作人员通过用户终端输入个人信息后注册登录检测系统，并将个人信息发送至服务器内存储；
[0109]
通过数据采集模块采集若干份煤块的实时煤块数据和煤块所在地的实时环境数据，并将实时煤块数据和实时环境数据反馈至服务器，服务器将实时煤块数据发送至煤块初分模块和煤块分析模块、将实时环境数据发送至环境分析模块；
[0110]
通过煤块初分模块对若干份煤块进行初分，将煤块标记为u，获取煤块的煤块体积值tju、重量值zlu和放置时长ftu，通过公式计算得到煤块的初分值cfu，若cfu＜x1，则煤块的初分等级为第一初分等级，若x1≤cfu＜x2，则煤块的初分等级为第二初分等级，若x2≤cfu，则煤块的初分等级为第三初分等级，煤块初分模块将煤块的初分等级反馈至服务器，服务器依据煤块的初分等级设定对应的分析次数，并将煤块的分析次数发送至煤块分析模块；
[0111]
煤块分析模块结合分析次数对煤块的实时数据进行分析，获取煤块每次分析时的水分量sfui、库仑硫含量klui和胶质层厚度hdui，利用公式计算得到煤块每次分析时的质量系数zxui，每次分析时的质量系数相加求和取平均值得到煤块的平均质量系数zxu，而后将煤块进行燃烧，统计煤块的燃烧时长scu、燃烧时间发热量rlu以及燃烧后煤块的灰分量hfu，结合公式gtu＝zlu-hfu-sfu计算得到煤块每次分析时的固定碳含量thu，结合公式计算得到煤块的燃烧系数rxu，煤块分析模块将煤块的平均质量系数zxu和燃烧系数rxu反馈至服务器，服务器将煤块的平均质量系数zxu和燃烧系数rxu发送至煤块质检模块；
[0112]
环境分析模块连接有大数据模块，工作人员通过用户终端输入煤块的种类并发送至大数据模块，大数据模块结合煤块种类得到煤块的标准环境数据，并将标准环境数据发送至环境分析模块；
[0113]
通过环境分析模块对煤块所在地的环境数据进行分析，获取煤块的燃烧时长，并在燃烧时长内设定若干个时间点tt，而后获取在若干个时间点时煤块燃烧时的实时温度值sdutt、实时湿度值ssutt和实时风力值sfutt，若任一时间点的实时温度值、实时湿度值和实时风力值超过对应的标准温度值、标准湿度值、标准风力值，则生成环境异常信号，若所有时间点的实时温度值、实时湿度值和实时风力值均不超过对应的标准温度值、标准湿度值、标准风力值，则通过公式
计算得到煤块在燃烧时长内的实时温度变化速率wbsu，同理，分别通过公式计算得到煤块在燃烧时长内的实时湿度变化速率sbsu和实时风力变化速率fbsu，若任一时间点的实时温度变化速率、实时湿度变化速率和实时风力变化速率超过对应的标准温度变化速率、标准湿度变化速率、标准风力变化速率，则生成环境异常信号，若所有时间点的实时温度变化速率、实时湿度变化速率和实时风力变化速率均不超过对应的标准温度变化速率、标准湿度变化速率、标准风力变化速率，则将若干个时间点的实时温度值、实时湿度值和实时风力值相加求和，得到煤块在燃烧时长内的温度均值jwdu、湿度均值jsdu和风力均值jflu，若温度均值与标准温度值的数值相同，则不进行任何操作，若温度均值与标准温度值的数值不相同，则计算温度均值与标准温度值的差值得到温度差值wcu，同理，可以得到湿度差值scu和风力差值fcu，结合公式hpu＝wcu
×
c1+scu
×
c2+fcu
×
c3计算得到煤块在燃烧时长内所在地的环境偏差值hpu，若hpu≥y1，则生成环境异常信号，若y1＞hpu，则生成环境正常信号，环境分析模块将环境异常信号或环境正常信号反馈至服务器，若服务器接收到环境正常信号，则不进行任何操作，若服务器接收到环境异常信号，则依据环境异常信号生成环境影响系数hyu并发送至煤块质检模块；
[0114]
通过煤块质检模块对煤块的质量进行判定，获取上述计算得到的煤块的平均质量系数zxu、燃烧系数rxu以及煤块所在地的环境影响系数hyu，通过公式计算得到煤块的质检值zju，获取服务器中存储的煤块的质检区间，依据质检值得到煤块对应的质检区间，并且不同区间对应不同的质量等级，第一质检区间对应残次质量等级，第二质检区间对应普通质量等级，第三质检区间对应优质质量等级，依据煤块的质检区间额得到对应的质量等级，煤块质检模块将煤块的质量等级反馈至服务器，服务器将煤块的质量等级发送至用户终端，用户终端将处于残次质量等级的煤块进行剔除。
[0115]
上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置，比例系数和权重系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于比例系数和权重系数的大小，只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可。
[0116]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。