燃煤窯爐工況識(shí)別中的關(guān)鍵技術(shù)及其并行實(shí)現(xiàn)方法研究結(jié)題摘要

冶金，水泥，發(fā)電等工業(yè)生產(chǎn)中的各類(lèi)窯爐每年消耗了大量煤炭資源。煤粉燃燒過(guò)程的檢測(cè)與優(yōu)化控制對(duì)于爐窯高效生產(chǎn)、減少?gòu)U氣排放，提升空氣質(zhì)量具有重要促進(jìn)意義。 課題組經(jīng)過(guò)4年研究實(shí)踐，以粉煤灰提取氧化鋁回轉(zhuǎn)窯為具體應(yīng)用對(duì)象，針對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程工況識(shí)別與控制中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題展開(kāi)研究，就燃燒工況匹配識(shí)別中的火焰圖像增強(qiáng)去噪，燃煤視頻特征特征提取、基于圖像與數(shù)據(jù)融合的穩(wěn)健工況識(shí)別算法等關(guān)鍵問(wèn)題上取得了諸多理論成果，并將理論成果成功應(yīng)用到中國(guó)大唐內(nèi)蒙古再生資源分公司的粉煤灰提取氧化鋁回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。首先、為解決燃煤圖像受現(xiàn)場(chǎng)粉塵干擾嚴(yán)重問(wèn)題，基于大氣散射物理模型和暗原色先驗(yàn)原理，提出結(jié)合雙區(qū)域?yàn)V波，聯(lián)合LLSURE濾波器與圖像融合的單幅圖像高效去霧算法，應(yīng)用于火焰圖像去粉塵增強(qiáng)，同時(shí)構(gòu)造了低相干性學(xué)習(xí)字典進(jìn)行稀疏表示圖像去噪，為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)火焰視頻實(shí)時(shí)并行去霧增強(qiáng)奠定了基礎(chǔ)。其次、煤粉區(qū)（燃燒前端煤粉和空氣的混合區(qū)域）長(zhǎng)度和形狀變化中具有豐富的工況感知信息，據(jù)此提出基于自適應(yīng)光照補(bǔ)償和模糊增強(qiáng)的煤粉區(qū)分割方法，有效克服了窯內(nèi)火焰圖像的光照不均和圖像模糊問(wèn)題，可快速完整分割模糊圖像中的黑把子區(qū)域，具有較強(qiáng)的魯棒性，為燃燒工況景象匹配提供了可靠方法。 第三、針對(duì)工況識(shí)別中普遍存在的火焰視頻模糊，穩(wěn)健性不強(qiáng)問(wèn)題，利用多幀火焰信息統(tǒng)計(jì)進(jìn)行工況特征提取，提出燒結(jié)帶火焰的燃燒穩(wěn)定程度概念，發(fā)現(xiàn)火焰波動(dòng)與燒結(jié)工況變化間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，構(gòu)造了平均豐度，短時(shí)能量和樣本熵等多個(gè)衡量穩(wěn)定程度的動(dòng)態(tài)特征，結(jié)合窯前熱工數(shù)據(jù)進(jìn)行工況識(shí)別，取得較好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果。第四、為提高工況檢測(cè)系統(tǒng)的魯棒性，提出基于魯棒極限學(xué)習(xí)機(jī)的穩(wěn)健工況分類(lèi)方法。分別利用訓(xùn)練誤差分布的Parzen窗非參數(shù)估計(jì)構(gòu)造ELM權(quán)矩陣和基于M估計(jì)的加權(quán)最小二乘訓(xùn)練方法，有效提高了工況識(shí)別系統(tǒng)的整體穩(wěn)健性。最后，分別建立了基于CUDA平臺(tái)和Zynq-7000嵌入式系統(tǒng)的燃煤火焰視頻并行處理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將部分研究成果進(jìn)行了硬件固化。開(kāi)發(fā)了一套能夠?qū)崟r(shí)辨識(shí)燃煤窯爐過(guò)程工況的融合檢測(cè)與專(zhuān)家控制系統(tǒng)，在大唐內(nèi)蒙古再生資源開(kāi)發(fā)有限公司氧化鋁廠燒成車(chē)間的回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了投行實(shí)驗(yàn)，該系統(tǒng)大幅增強(qiáng)了窯運(yùn)行穩(wěn)定性、提升了熟料產(chǎn)量和熟料質(zhì)量，表明課題研究為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效的窯爐過(guò)程控制具有重要理論價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

燃煤窯爐廣泛應(yīng)用于發(fā)電，冶金，水泥等工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)該類(lèi)復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化控制首先需解決生產(chǎn)中各類(lèi)復(fù)雜工況的識(shí)別問(wèn)題。課題以工業(yè)氧化鋁回轉(zhuǎn)窯為具體對(duì)象，就其工況識(shí)別過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)和并行實(shí)現(xiàn)問(wèn)題展開(kāi)研究。以窯前火焰紋理特征和熟料粒度特征提取為基礎(chǔ)，提出一種基于CUDA環(huán)境下的燃燒工況景象匹配識(shí)別方法。利用窯前熱工數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)特征構(gòu)造觀測(cè)序列，研究建立一套多層HMM工況識(shí)別模型，將多工況分類(lèi)建立在一個(gè)多層HMM模型中進(jìn)行學(xué)習(xí)，并基于有向圖理論簡(jiǎn)化模型結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)MPI環(huán)境下的并行優(yōu)化計(jì)算，從而建立一套能夠?qū)崟r(shí)辨識(shí)燃煤窯爐過(guò)程工況的融合檢測(cè)系統(tǒng)。該工況識(shí)別系統(tǒng)的研究對(duì)于優(yōu)化窯前控制參數(shù)、提高煤粉燃燒檢測(cè)和控制的實(shí)時(shí)性和魯棒性，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效的窯爐過(guò)程控制具有重要意義,同時(shí)也可為其它類(lèi)似復(fù)雜工業(yè)過(guò)程的檢測(cè)和控制提供寶貴的借鑒。

《產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的成本工程及其關(guān)鍵技術(shù)研究》是2003年趙亮編寫(xiě)的論文，由潘雙夏、馮培恩指導(dǎo)。

副題名

外文題名

Research on key technical problems of cost engineering faced on product design

論文作者

趙亮著

導(dǎo)師

潘雙夏,馮培恩指導(dǎo)

學(xué)科專(zhuān)業(yè)

機(jī)械設(shè)計(jì)與理論

學(xué)位級(jí)別

d 2003n

學(xué)位授予單位

浙江大學(xué)

學(xué)位授予時(shí)間

2003

關(guān)鍵詞

產(chǎn)品設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì) 產(chǎn)品成本設(shè)計(jì) 成本工程

館藏號(hào)

TH122

唯一標(biāo)識(shí)符

108.ndlc.2.1100009031010001/T3F24.002635891

館藏目錄

2004\TH122\26 2100433B

本項(xiàng)目研究面向并行工程的產(chǎn)品建模方法，包括研究集成的產(chǎn)品多領(lǐng)域模型，能夠同時(shí)支持特征設(shè)計(jì)和特征識(shí)別的庫(kù)特征表示，能夠并行建立產(chǎn)品多領(lǐng)域模型的混合特征建模方法，產(chǎn)品多領(lǐng)域模型的有效性和一致性維護(hù)方法等。本項(xiàng)研究對(duì)顯著提高現(xiàn)有產(chǎn)品建模技術(shù)的功能使其能夠有效地支持并行工程具有重要意義，對(duì)在我國(guó)順利實(shí)施并行工程將起到積極作用。 2100433B

隨著人類(lèi)社會(huì)的視頻數(shù)據(jù)量爆炸性增長(zhǎng), 目前針對(duì)海量視頻數(shù)據(jù)的人臉識(shí)別存在效率低和準(zhǔn)確率低等問(wèn)題, 并行計(jì)算是海量視頻數(shù)據(jù)中高效進(jìn)行人臉識(shí)別處理的可選途徑之一. 本項(xiàng)目面向海量視頻數(shù)據(jù)中人臉?lè)治雠c識(shí)別全過(guò)程的并行化實(shí)現(xiàn), 研究人臉目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤、基于稀疏表示的人臉特征提取與識(shí)別算法, 以顯著提高海量視頻數(shù)據(jù)中的人臉識(shí)別效率. 研究?jī)?nèi)容為面向海量視頻數(shù)據(jù)的: (1)基于小容量字典學(xué)習(xí)的人臉?lè)诸?lèi)算法及其并行計(jì)算; (2)基于流形的視頻人臉描述模型建立; (3)人臉目標(biāo)檢測(cè)的并行AdaBoost算法; (4)基于MeanShift算法和Kalman濾波器的人臉目標(biāo)跟蹤算法; (5)基于異構(gòu)體系架構(gòu)下的并行分塊PCA人臉特征提取算法. 本項(xiàng)目的研究將不僅為人臉識(shí)別算法的設(shè)計(jì)提供新的思路, 而且為人臉識(shí)別并行應(yīng)用效率的提高和為大規(guī)模人群背景下的人臉?lè)治雠c識(shí)別的實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ).