用于废旧轮胎裂解生产线的智能化控制系统及方法与流程

本申请涉及智能控制领域，且更为具体地，涉及一种用于废旧轮胎裂解生产线的智能化控制系统及方法。

背景技术：

1、轮胎的裂解，也称为热解，是指在无氧条件下，有机物质经过高温裂解反应，将轮胎中的橡胶材料转化为多种低分子量的有机化合物，从而便于废旧轮胎的回收利用。通过在裂解炉中对废旧橡胶进行裂解，过程中产生的烟气经过冷凝分离后，可以得到重油、轻油、裂解气体和少量水蒸气，剩余的部分则可制成为裂解炭黑，废旧橡胶的裂解是废旧轮胎回收处理的主要方法。

2、中国专利cn107129168b公开了一种废旧轮胎悬浮催化裂解和催化氧化无焰燃烧方法，其将废旧轮胎与液态催化裂解氧化剂混合均化，然后送入干法水泥生产线的分解炉中，通过提高高温风机拉风量，利用窑系统拉风和分解炉温度场，实现废旧轮胎的悬浮催化裂解和无焰燃烧。

3、在上述专利通过分解炉内的托底温度场对改性燃料进行悬浮催化裂解和无焰燃烧过程中，是通过逐步增加改性燃料的用量，逐步降低尾煤用量，并同步调整系统高温风机的拉风量以维持在高于窑系统平衡风量以上的水平，这种调整主要依赖于人为设定的阈值和经验性的调整策略来完成。然而，这种调整方法无法根据实时变化的热力分布情况自动调整拉风量，导致控制不够精确，难以应对复杂的生产环境变化，特别是系统在面对突发变化或需要精确控制的情况下显得力不从心。此外，这种调整方法未能充分利用热力分布和拉风量数据的深度信息，导致无法精确捕捉和响应燃烧过程中温度和拉风量的细微变化。也就是，这种方法忽视了数据中隐藏的复杂模式和趋势，例如温度梯度、拉风量时序动态变化等，这些特征对于优化燃烧效率和稳定性至关重要。

4、因此，期望一种优化的用于废旧轮胎裂解生产线的控制方案。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种用于废旧轮胎裂解生产线的智能化控制系统及方法。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种用于废旧轮胎裂解生产线的智能化控制方法，其包括：对废旧轮胎进行破碎处理以得到废旧轮胎胶块；将液态催化裂解氧化剂喷洒于所述废旧轮胎胶块的表面，并进行均化处理以得到改性燃料；将所述改性燃料送至分解炉内，以通过所述分解炉内的托底温度场对所述改性燃料进行悬浮催化裂解和催化氧化无焰燃烧以得到矿化剂原料；其中，将所述改性燃料送至分解炉内，以通过所述分解炉内的托底温度场对所述改性燃料进行悬浮催化裂解和催化氧化无焰燃烧以得到矿化剂原料，其特征在于，包括：获取所述分解炉内的热力分布图的时间序列；获取高温风机的拉风量的时间序列；将所述分解炉内的热力分布图的时间序列通过基于空洞卷积神经网络模型的热力分布语义特征提取器以得到热力分布图语义特征向量的时间序列；将所述热力分布图语义特征向量的时间序列通过基于特征显著性分布的特征序列优化模块以得到选择优化后热力分布图语义特征向量的时间序列；将所述拉风量的时间序列按照时间维度排列为拉风量时序输入向量后，将所述拉风量时序输入向量通过基于bi-lstm模型的拉风量时序编码器以得到拉风量时序关联特征向量；将所述拉风量时序关联特征向量和所述选择优化后热力分布图语义特征向量的时间序列通过基于局部键矩阵关联的跨域动态门控匹配模块以得到拉风量-热力分布跨域动态语义匹配特征向量；基于所述拉风量-热力分布跨域动态语义匹配特征向量，得到控制结果，所述控制结果用于表示下一时间点的高温风机的拉风量应增大、减小或不变。

3、根据本申请的另一方面，提供了一种用于废旧轮胎裂解生产线的智能化控制系统，其包括：热力分布图数据采集模块，用于获取所述分解炉内的热力分布图的时间序列；高温风机拉风量数据采集模块，用于获取高温风机的拉风量的时间序列；热力分布图语义特征提取模块，用于将所述分解炉内的热力分布图的时间序列通过基于空洞卷积神经网络模型的热力分布语义特征提取器以得到热力分布图语义特征向量的时间序列；热力分布图语义特征选择优化模块，用于将所述热力分布图语义特征向量的时间序列通过基于特征显著性分布的特征序列优化模块以得到选择优化后热力分布图语义特征向量的时间序列；拉风量时序关联特征提取模块，用于将所述拉风量的时间序列按照时间维度排列为拉风量时序输入向量后，将所述拉风量时序输入向量通过基于bi-lstm模型的拉风量时序编码器以得到拉风量时序关联特征向量；拉风量-热力分布跨域动态语义匹配特征生成模块，用于将所述拉风量时序关联特征向量和所述选择优化后热力分布图语义特征向量的时间序列通过基于局部键矩阵关联的跨域动态门控匹配模块以得到拉风量-热力分布跨域动态语义匹配特征向量；高温风机拉风量调整结果生成模块，用于基于所述拉风量-热力分布跨域动态语义匹配特征向量，得到控制结果，所述控制结果用于表示下一时间点的高温风机的拉风量应增大、减小或不变。

4、与现有技术相比，本申请提供的用于废旧轮胎裂解生产线的智能化控制系统及方法，其采用基于人工智能的图像分析和数据处理技术来对分解炉内热力分布图的时间序列数据进行语义特征提取和优化，对高温风机的拉风量的时间序列数据进行时序关联，以此根据各个优化后的热力分布语义特征和拉风量时序特征之间的跨模态动态匹配特征来自适应地控制下一时间点的高温风机的拉风量。这样，能够快速响应热力分布和拉风量变化，以此来精确控制拉风量大小，进而实现了更为智能化的废旧轮胎裂解生产控制。

1.一种用于废旧轮胎裂解生产线的智能化控制方法，包括:对废旧轮胎进行破碎处理以得到废旧轮胎胶块；将液态催化裂解氧化剂喷洒于所述废旧轮胎胶块的表面，并进行均化处理以得到改性燃料；将所述改性燃料送至分解炉内，以通过所述分解炉内的托底温度场对所述改性燃料进行悬浮催化裂解和催化氧化无焰燃烧以得到矿化剂原料；其中，将所述改性燃料送至分解炉内，以通过所述分解炉内的托底温度场对所述改性燃料进行悬浮催化裂解和催化氧化无焰燃烧以得到矿化剂原料，其特征在于，包括：获取所述分解炉内的热力分布图的时间序列；获取高温风机的拉风量的时间序列；将所述分解炉内的热力分布图的时间序列通过基于空洞卷积神经网络模型的热力分布语义特征提取器以得到热力分布图语义特征向量的时间序列；将所述热力分布图语义特征向量的时间序列通过基于特征显著性分布的特征序列优化模块以得到选择优化后热力分布图语义特征向量的时间序列；将所述拉风量的时间序列按照时间维度排列为拉风量时序输入向量后，将所述拉风量时序输入向量通过基于bi-lstm模型的拉风量时序编码器以得到拉风量时序关联特征向量；将所述拉风量时序关联特征向量和所述选择优化后热力分布图语义特征向量的时间序列通过基于局部键矩阵关联的跨域动态门控匹配模块以得到拉风量-热力分布跨域动态语义匹配特征向量；基于所述拉风量-热力分布跨域动态语义匹配特征向量，得到控制结果，所述控制结果用于表示下一时间点的高温风机的拉风量应增大、减小或不变。

2.根据权利要求1所述的用于废旧轮胎裂解生产线的智能化控制方法，其特征在于，将所述热力分布图语义特征向量的时间序列通过基于特征显著性分布的特征序列优化模块以得到选择优化后热力分布图语义特征向量的时间序列，包括：计算所述热力分布图语义特征向量的时间队列中的各个热力分布图语义特征向量的特征能量分布谱向量以得到热力分布图语义特征能量分布谱向量的序列；计算所述热力分布图语义特征能量分布谱向量的序列的按位置均值向量作为热力分布图语义能量谱分布中心向量；计算所述热力分布图语义能量谱分布中心向量与所述热力分布图语义特征能量分布谱向量的序列中的各个热力分布图语义特征能量分布谱向量之间的能量分布谱跨度因子以得到热力分布图语义能量分布谱跨度因子的序列；基于所述热力分布图语义能量分布谱跨度因子的序列中的各个热力分布图语义能量分布谱跨度因子与预设阈值之间的比较，确定所述选择优化后热力分布图语义特征向量的时间序列；其中，计算所述热力分布图语义能量谱分布中心向量与所述热力分布图语义特征能量分布谱向量的序列中的各个热力分布图语义特征能量分布谱向量之间的能量分布谱跨度因子以得到热力分布图语义能量分布谱跨度因子的序列，包括：计算所述热力分布图语义能量谱分布中心向量与所述热力分布图语义特征能量分布谱向量之间的按位置差分以得到热力分布图语义差分特征向量；计算所述热力分布图语义能量谱分布中心向量与所述热力分布图语义特征能量分布谱向量之间的协方差矩阵，并计算所述协方差矩阵的倒数以得到热力分布图语义逆协方差矩阵；计算所述热力分布图语义差分特征向量的转置向量和所述热力分布图语义逆协方差矩阵与所述热力分布图语义差分特征向量的乘积以得到热力分布图语义分布值；计算所述热力分布图语义分布值的平方根以得到所述热力分布图语义能量分布谱跨度因子。

3.根据权利要求2所述的用于废旧轮胎裂解生产线的智能化控制方法，其特征在于，计算所述热力分布图语义特征向量的时间队列中的各个热力分布图语义特征向量的特征能量分布谱向量以得到热力分布图语义特征能量分布谱向量的序列，包括：分别计算所述各个热力分布图语义特征向量与所述热力分布图语义特征向量的时间队列中的其他各个热力分布图语义特征向量之间的特征分布能量协同表示向量以得到多个热力分布图语义特征分布能量协同表示向量的序列；计算所述多个热力分布图语义特征分布能量协同表示向量的序列中各个热力分布图语义特征分布能量协同表示向量的序列的特征分布能量协同因子向量以得到所述热力分布图语义特征能量分布谱向量的序列。

4.根据权利要求3所述的用于废旧轮胎裂解生产线的智能化控制方法，其特征在于，分别计算所述各个热力分布图语义特征向量与所述热力分布图语义特征向量的时间队列中的其他各个热力分布图语义特征向量之间的特征分布能量协同表示向量以得到多个热力分布图语义特征分布能量协同表示向量的序列，包括：从所述热力分布图语义特征向量的时间队列中提取预定的热力分布图语义特征向量；分别对所述预定的热力分布图语义特征向量与其他各个所述热力分布图语义特征向量进行逐元素最大值提取，以得到所述预定的热力分布图语义特征向量对应的热力分布图语义特征分布能量协同表示向量的序列。

5.根据权利要求4所述的用于废旧轮胎裂解生产线的智能化控制方法，其特征在于，计算所述多个热力分布图语义特征分布能量协同表示向量的序列中各个热力分布图语义特征分布能量协同表示向量的序列的特征分布能量协同因子向量以得到所述热力分布图语义特征能量分布谱向量的序列，包括：分别提取所述热力分布图语义特征分布能量协同表示向量的序列中每个热力分布图语义特征分布能量协同表示向量的最大值以得到热力分布图语义特征最大值的序列；分别计算所述每个热力分布图语义特征分布能量协同表示向量的均值和方差以得到热力分布图语义特征均值的序列和热力分布图语义特征方差的序列；将所述热力分布图语义特征方差的序列和预设超参数进行按位置相加以得到热力分布图语义特征第一能量分布系数的序列；计算所述热力分布图语义特征最大值的序列与所述热力分布图语义特征均值的序列中每组对应的热力分布图语义特征最大值和热力分布图语义特征均值的差值的平方以得到热力分布图语义差异值的序列；将所述热力分布图语义特征方差的序列与常数二进行按位置相乘以得到调制热力分布图语义特征方差的序列；将所述热力分布图语义差异值的序列和所述调制热力分布图语义特征方差的序列中每组对应的热力分布图语义差异值和调制热力分布图语义特征方差与所述预设超参数进行相加以得到热力分布图语义特征第二能量分布系数的序列；将所述热力分布图语义特征第一能量分布系数的序列与所述热力分布图语义特征第二能量分布系数的序列进行按位置相除以得到由多个特征分布能量协同因子组成的所述热力分布图语义特征能量分布谱向量。

6.根据权利要求5所述的用于废旧轮胎裂解生产线的智能化控制方法，其特征在于，将所述拉风量时序关联特征向量和所述选择优化后热力分布图语义特征向量的时间序列通过基于局部键矩阵关联的跨域动态门控匹配模块以得到拉风量-热力分布跨域动态语义匹配特征向量，包括：对所述选择优化后热力分布图语义特征向量的时间序列中的各个选择优化后热力分布图语义特征向量进行线性变换以得到热力分布初始键矩阵，其中，所述热力分布初始键矩阵中的各个热力分布行向量为各个线性变换后的选择优化后热力分布图语义特征向量；计算所述拉风量时序关联特征向量与所述热力分布初始键矩阵中的各个热力分布行向量之间的特征分布差异能量系数以得到拉风量-热力分布特征分布差异能量系数的集合；将所述拉风量-热力分布特征分布差异能量系数的集合中的各个拉风量-热力分布特征分布差异能量系数与预定阈值进行比较，且响应于所述拉风量-热力分布特征分布差异能量系数小于所述预定阈值，以所述拉风量-热力分布特征分布差异能量系数对应的热力分布行向量与所述拉风量时序关联特征向量之间的均值向量作为更新后的热力分布行向量以得到更新热力分布键矩阵；使用值嵌入矩阵对所述拉风量时序关联特征向量进行处理以得到拉风量时序关联值向量；以所述拉风量时序关联特征向量作为查询向量、所述更新热力分布键矩阵中的各个更新热力分布行向量作为键向量和所述拉风量时序关联值向量输入基于transformer结构的跨域关注门查询模块以得到拉风量-热力分布跨域查询关注向量的序列；计算所述拉风量-热力分布跨域查询关注向量的序列的按位置均值向量以得到所述拉风量-热力分布跨域动态语义匹配特征向量；其中，以所述拉风量时序关联特征向量作为查询向量、所述更新热力分布键矩阵中的各个更新热力分布行向量作为键向量和所述拉风量时序关联值向量输入基于transformer结构的跨域关注门查询模块以得到拉风量-热力分布跨域查询关注向量的序列，包括：计算所述查询向量和所述更新热力分布行向量的转置向量之间的乘积以得到查询-更新热力分布关联矩阵后，将所述查询-更新热力分布关联矩阵与所述更新热力分布行向量的长度的平方根进行按位置相除以得到查询-更新热力分布调制矩阵；将所述查询-更新热力分布调制矩阵输入softmax函数以得到查询-更新热力分布激活矩阵；将所述查询-更新热力分布激活矩阵与所述拉风量时序关联值向量进行相乘以得到所述拉风量-热力分布跨域查询关注向量。

7.根据权利要求6所述的用于废旧轮胎裂解生产线的智能化控制方法，其特征在于，计算所述拉风量时序关联特征向量与所述热力分布初始键矩阵中的各个热力分布行向量之间的特征分布差异能量系数以得到拉风量-热力分布特征分布差异能量系数的集合，包括：计算所述拉风量时序关联特征向量与所述热力分布初始键矩阵中的各个热力分布行向量之间的交互向量以得到拉风量-热力分布交互向量的集合；计算所述拉风量-热力分布交互向量的集合中每个拉风量-热力分布交互向量的特征分布差异能量系数以得到所述拉风量-热力分布特征分布差异能量系数的集合；其中，计算所述拉风量时序关联特征向量与所述热力分布初始键矩阵中的各个热力分布行向量之间的交互向量以得到拉风量-热力分布交互向量的集合，包括：分别计算所述拉风量时序关联特征向量和所述热力分布行向量之间的按位置差值、按位置点乘和按位置加法以得到拉风量-热力分布差分向量、拉风量-热力分布点乘向量和拉风量-热力分布加和向量；将所述拉风量-热力分布差分向量、所述拉风量-热力分布点乘向量和所述拉风量-热力分布加和向量进行级联后进行一维卷积编码以得到拉风量-热力分布多维度融合向量；对所述拉风量-热力分布多维度融合向量进行基于局部窗口的最大池化处理以得到所述拉风量-热力分布交互向量。

8.根据权利要求7所述的用于废旧轮胎裂解生产线的智能化控制方法，其特征在于，计算所述拉风量-热力分布交互向量的集合中每个拉风量-热力分布交互向量的特征分布差异能量系数以得到所述拉风量-热力分布特征分布差异能量系数的集合，包括：分别提取所述拉风量-热力分布交互向量的最大值以得到拉风量-热力分布交互最大值；分别计算所述拉风量-热力分布交互向量的均值和方差以得到拉风量-热力分布交互均值和拉风量-热力分布交互方差；将所述拉风量-热力分布交互方差和超参数进行相加以得到拉风量-热力分布交互第一差异能量系数；计算所述拉风量-热力分布交互最大值与所述拉风量-热力分布交互均值的差值的平方以得到拉风量-热力分布交互差异值；将所述拉风量-热力分布交互方差与常数二进行相乘以得到调制拉风量-热力分布交互方差；将所述拉风量-热力分布交互差异值和所述调制拉风量-热力分布交互方差与所述超参数进行相加以得到拉风量-热力分布交互第二差异能量系数；将所述拉风量-热力分布交互第一差异能量系数与所述拉风量-热力分布交互第二差异能量系数进行相除以得到所述拉风量-热力分布特征分布差异能量系数。

9.根据权利要求8所述的用于废旧轮胎裂解生产线的智能化控制方法，其特征在于，基于所述拉风量-热力分布跨域动态语义匹配特征向量，得到控制结果，包括：将所述拉风量-热力分布跨域动态语义匹配特征向量通过基于分类器的高温风机拉风量控制器以得到所述控制结果。

10.一种用于废旧轮胎裂解生产线的智能化控制系统，其特征在于，包括：热力分布图数据采集模块，用于获取所述分解炉内的热力分布图的时间序列；高温风机拉风量数据采集模块，用于获取高温风机的拉风量的时间序列；热力分布图语义特征提取模块，用于将所述分解炉内的热力分布图的时间序列通过基于空洞卷积神经网络模型的热力分布语义特征提取器以得到热力分布图语义特征向量的时间序列；热力分布图语义特征选择优化模块，用于将所述热力分布图语义特征向量的时间序列通过基于特征显著性分布的特征序列优化模块以得到选择优化后热力分布图语义特征向量的时间序列；拉风量时序关联特征提取模块，用于将所述拉风量的时间序列按照时间维度排列为拉风量时序输入向量后，将所述拉风量时序输入向量通过基于bi-lstm模型的拉风量时序编码器以得到拉风量时序关联特征向量；拉风量-热力分布跨域动态语义匹配特征生成模块，用于将所述拉风量时序关联特征向量和所述选择优化后热力分布图语义特征向量的时间序列通过基于局部键矩阵关联的跨域动态门控匹配模块以得到拉风量-热力分布跨域动态语义匹配特征向量；高温风机拉风量调整结果生成模块，用于基于所述拉风量-热力分布跨域动态语义匹配特征向量，得到控制结果，所述控制结果用于表示下一时间点的高温风机的拉风量应增大、减小或不变。