??? 摘 要：近年來焦化工業(yè)得到了迅速發(fā)展,，但就環(huán)保問題而言，焦化除塵在整個焦化過程中仍是一個不可忽視的重點問題,。結(jié)合對數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的研究,，運(yùn)用分類和關(guān)聯(lián)規(guī)則，將其應(yīng)用于焦化除塵工業(yè)生產(chǎn)中,，以期能夠減少焦化工業(yè)所排放的煙塵和粉塵,，達(dá)到減少大氣污染、改善環(huán)境的目的,。
??? 關(guān)鍵詞：焦化,；除塵；數(shù)據(jù)挖掘,；分類,；關(guān)聯(lián)規(guī)則

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??? 目前，在焦化工業(yè)中大量地使用了高爐,，由此產(chǎn)生的高爐煤氣需經(jīng)焦化除塵后,，才能被利用。煙塵和粉塵的處理是焦化除塵的重點工序,，該工序?qū)够到y(tǒng)的要求較高,，而對出焦除塵控制系統(tǒng)的要求更高。在焦化除塵控制系統(tǒng)中,，以往常見的出焦除塵控制系統(tǒng)采用繼電器控制,，而后多采用可編程控制器^[1]。
??? 鋼鐵行業(yè)中排放的氣體是大氣污染中煙塵和粉塵的主要來源,。據(jù)不完全統(tǒng)計,，鋼鐵行業(yè)煙塵排放量在各行業(yè)中居第4位，粉塵排放量居第2位,。出焦過程中,，爐內(nèi)排出的氣體以及大量含有焦粉的熱氣流同時排入空氣，形成煙塵和粉塵,，從而造成污染,，對人體健康和環(huán)境產(chǎn)生較大危害。因此,，需要設(shè)計開發(fā)除塵控制系統(tǒng)來減少煙塵和粉塵的排放,，減少對大氣的污染,改善環(huán)境。
1 PLC除塵控制系統(tǒng)簡介
??? 在焦?fàn)t出焦時,，在煉焦?fàn)t,、攔焦機(jī)導(dǎo)焦槽和熄焦車等處會產(chǎn)生大量陣發(fā)性高溫?zé)焿m和灰塵。根據(jù)焦?fàn)t出焦的過程可知^[2]，其中存在大量的環(huán)節(jié)需要手動操作才能完成出焦工序,。目前,，較為流行的PLC焦化出焦除塵控制系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)可有效提高出焦除塵的工序效率。其主機(jī)程序采用Modicon公司提供的DOS操作系統(tǒng)下的Modsoft軟件編制^[3],，主要硬件包括PLC主機(jī),、各種受控閥及受控對象。系統(tǒng)的主要控制信號包括非常閥控制信號,、通風(fēng)機(jī)組控制信號,、斗式提升機(jī)控制信號、刮板輸送機(jī)控制信號,、脈沖閥控制信號,、倉壁振動器控制信號、出焦除塵器前冷風(fēng)閥信號等^[1],。其中,，通風(fēng)機(jī)組信號控制是焦化出焦除塵控制系統(tǒng)中的重要組成之一，它是通過外部的輸入信號送到PLC,，然后經(jīng)PLC的CPU處理后,，再傳遞給外圍驅(qū)動。其功能基本是通過PLC編程實現(xiàn),，屬于邏輯控制,。
??? 在PLC焦化出焦除塵系統(tǒng)中，PLC的中央處理器在開始工作時,，首先掃描各個輸入模塊端,，將輸入端的狀態(tài)數(shù)據(jù)信息如：溫度、振動強(qiáng)度,、滿足主電機(jī)以及其他設(shè)備運(yùn)行條件的參數(shù)信號數(shù)據(jù)值等存儲到狀態(tài)寄存器中,。然后當(dāng)這些條件滿足且有推焦信號輸入時，中央處理器將程序指令逐條調(diào)出執(zhí)行,，并將正確的計算結(jié)果送到輸出寄存器,，即用戶程序執(zhí)行階段。當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢時,，進(jìn)行收尾工作處理^[3],。
2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)^[5-9]
??? 在高爐使用過程中存在大量的實時數(shù)據(jù)，但目前這些數(shù)據(jù)還未能得到有效的采集和開發(fā)利用,。本文建立一個與高爐煉焦過程相關(guān)信息的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘系統(tǒng),，通過對高爐煉焦過程中相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲和挖掘，獲得有用信息,，以此提高出焦除塵的效率,，減少對大氣的污染,，改善環(huán)境。
2.1 分類
??? 分類是數(shù)據(jù)挖掘中的一個重要目標(biāo)和任務(wù),，目的是學(xué)會一個分類模型（稱作分類器），該模型能把數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)項映射到給定類別中,。要構(gòu)造分類器,，需要有一個訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)集作為輸入，即訓(xùn)練集,。在PLC除塵控制系統(tǒng)中,，由于數(shù)據(jù)挖掘是從源數(shù)據(jù)集中挖掘知識的過程，這種知識也必須來自于數(shù)據(jù)源,，是對源數(shù)據(jù)的過濾,、抽取、壓縮以及感念提取等,。
??? 將高爐煉焦過程中所出現(xiàn)的數(shù)據(jù)包括溫度,、煙塵密度、振動強(qiáng)度,、壓力,、氣體流量等相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)量進(jìn)行分類匯總，并實時存儲到數(shù)據(jù)庫中,，以備數(shù)據(jù)挖掘和其他相關(guān)查詢使用,。
2.2關(guān)聯(lián)規(guī)則
??? 關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘是關(guān)聯(lián)知識發(fā)現(xiàn)中最常用的方法。在數(shù)據(jù)庫的知識發(fā)現(xiàn)中,，關(guān)聯(lián)規(guī)則是描述一個事務(wù)中事件之間同時出現(xiàn)的規(guī)律知識模式,。所謂關(guān)聯(lián)知識是反應(yīng)一個事件和其他事件之間的依賴或關(guān)聯(lián)。關(guān)聯(lián)規(guī)則是形如下面的規(guī)則：“在考慮溫度和流量的情況下,，相關(guān)的壓力參數(shù)也需要考慮,。”用于關(guān)聯(lián)規(guī)則發(fā)現(xiàn)的主要對象一般是事務(wù)型數(shù)據(jù)庫,，其中針對的應(yīng)用則是控制參數(shù),，也稱控制參數(shù)數(shù)據(jù)。一個事務(wù)一般由以下幾個部分組成：事務(wù)處理時間,、一組高爐冶煉的數(shù)據(jù),、出焦除塵過程中使用的控制參數(shù)數(shù)據(jù)。
??? 本文關(guān)聯(lián)規(guī)則發(fā)現(xiàn)的思路還運(yùn)用了序列模式發(fā)現(xiàn),。高爐焦化在出焦除塵過程中,，除了具有上述關(guān)聯(lián)規(guī)律,，還有時間上或序列上的規(guī)律，因為很多時候，每次出焦會有不同的出焦和除塵要求。
3 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用
??? 在對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行挖掘時,，首先采用數(shù)據(jù)選取、數(shù)據(jù)表屬性一致化、數(shù)據(jù)清理和數(shù)據(jù)離散化 (數(shù)據(jù)歸約)等數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù),，對要挖掘的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，為數(shù)據(jù)挖掘做好準(zhǔn)備,。
??? PLC焦化出焦除塵系統(tǒng)具有報警與記錄,、數(shù)據(jù)采集存貯及歷史、實時趨勢曲線,、實時棒形圖等功能,。在焦化出焦除塵系統(tǒng)中，采集存儲的數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)處理后,，數(shù)據(jù)較完整,、精度較高，能更有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘,。根據(jù)PLC焦化出焦除塵系統(tǒng)一次除塵過程包括主風(fēng)機(jī)除生,、反吹風(fēng)機(jī)清灰和初分離器等向刮板運(yùn)輸機(jī)排灰2個階段。
??? 根據(jù)以上所述的PLC焦化出焦除塵系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)信息和報警記錄信息,，數(shù)據(jù)挖掘功能模塊能迅速的對當(dāng)前高爐中的狀態(tài)情況做出分析判斷,，為焦?fàn)t出焦時，在煉焦?fàn)t,、攔焦機(jī)導(dǎo)焦槽和熄焦車等處產(chǎn)生的大量陣發(fā)性高溫?zé)焿m和灰塵處理做好分析,，實時掌握整個工序的運(yùn)作情況，以此提高出焦的質(zhì)量,，達(dá)到減少煙塵和粉塵,，凈化排氣的目的。主要功能示意圖如圖1所示,。

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4 數(shù)據(jù)挖掘的意義
??? 以DBM (DataBase Management)存在為基礎(chǔ)的DM和DPT與數(shù)據(jù)庫的互聯(lián)技術(shù)正成為世界計算機(jī)領(lǐng)域研究的熱點,，基于DM和DPT的研究正成為MIS研究的主流^[5-9]。在MIS領(lǐng)域里,，DB和DPT是幫助我們提高分析判斷能力以及決策能力的重要工具,，也是計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)重要的創(chuàng)新之一。
??? 現(xiàn)在,，將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用到焦化工業(yè)生產(chǎn)方面的技術(shù)還處于初期階段,。緊密結(jié)合焦化工業(yè)生產(chǎn)的需求，重點針對在焦化出焦除塵建設(shè)過程中,，如何實時有效地挖掘從焦化現(xiàn)場采集的最新數(shù)據(jù),，指導(dǎo)出焦除塵工序的高效運(yùn)作，是數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在這一領(lǐng)域的一個重要應(yīng)用,。
??? 將海量數(shù)據(jù)快速有效地處理,，是數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)面臨的主要問題,。在研究數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的過程中，應(yīng)以實際的應(yīng)用為目標(biāo),，例如焦化現(xiàn)場的硬件設(shè)備性能以及溫度,、煙塵密度、振動強(qiáng)度,、壓力,、氣體流量等相關(guān)數(shù)據(jù)獲取的有效性、實時性,。對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總，并實時存儲到數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵所在,。
??? 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在焦化除塵中的應(yīng)用研究為提高出焦質(zhì)量,、減少煙塵和粉塵排放、建設(shè)節(jié)約型工業(yè)提供了一種新的嘗試方法,。同時,，提高了PLC焦化出焦除塵系統(tǒng)的抗干擾能力和運(yùn)行穩(wěn)定性，改進(jìn)生產(chǎn),，節(jié)約資金和維護(hù)費(fèi)用,。
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