李學(xué)軍　高斌

摘 要：文章介紹分析了基于高爐專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控自診斷系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)步驟。專家系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的高爐上得到了廣泛的應(yīng)用，并產(chǎn)生了很好的效益。蕪湖新興煉鐵通過(guò)和北京科技大學(xué)多年的研發(fā)，在爐況遠(yuǎn)程監(jiān)控自診斷方面做了一定的探索與研究。

關(guān)鍵詞：專家系統(tǒng)；高爐爐況；自診斷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.202

1 專家系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

從我們?yōu)榧訌?qiáng)爐況監(jiān)控所開(kāi)發(fā)高爐專家系統(tǒng)來(lái)看，關(guān)于爐況的監(jiān)控對(duì)生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)安全都尤為重要。作為高爐工長(zhǎng)他的主要任務(wù)便是時(shí)刻準(zhǔn)確無(wú)誤的監(jiān)控爐況，因此我們想要取得爐內(nèi)部狀況的準(zhǔn)確詳情信息，并且在獲取爐況之后要結(jié)合經(jīng)驗(yàn)以及現(xiàn)況進(jìn)行分析，并且根據(jù)分析結(jié)果來(lái)決定應(yīng)對(duì)方案。然而，即便工長(zhǎng)的經(jīng)驗(yàn)是極其豐富的，也有一定幾率察覺(jué)不到很多細(xì)微的細(xì)節(jié)，往往這些細(xì)節(jié)便是問(wèn)題的關(guān)鍵。除了這個(gè)以外，由于高爐的實(shí)間常數(shù)的基數(shù)群極其的龐大，其中一部分的控制變量需要在8小時(shí)乃至更長(zhǎng)的時(shí)間過(guò)后方能在檢測(cè)數(shù)據(jù)中體現(xiàn)出來(lái)。更有甚者，一樣的檢測(cè)數(shù)據(jù)讓同一位工長(zhǎng)對(duì)其做出的判斷通常全然不同。輔助工長(zhǎng)提高爐況檢測(cè)、判定的可靠性就必須依靠專家系統(tǒng)，并且憑借此來(lái)規(guī)避操作上的失誤，統(tǒng)一三班高爐操作的有效工具。

爐況“遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷系統(tǒng)”始于本世紀(jì)初，起先由歐美日等冶金發(fā)達(dá)國(guó)家提出并投入人員大力研發(fā)成功的壟斷性分析軟件。由于該系統(tǒng)能通過(guò)計(jì)算機(jī)的大型專家數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行爐況自動(dòng)分析，因此，可以避免人為分析爐況出現(xiàn)的失誤，并且可以實(shí)時(shí)分析出爐況。不但可以節(jié)約人力更能減少爐況分析的失誤，減少高爐的成本消耗。目前在國(guó)外，此類型的爐況分析系統(tǒng)只有日本及美國(guó)部分鋼鐵巨頭有正式投入使用的先例，且使用效果非常好。但是，作為鋼鐵大國(guó)的中國(guó)并沒(méi)有一套真正投入使用的 “遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷系統(tǒng)”。原因主要有：一，該領(lǐng)域國(guó)內(nèi)專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)極少且專家數(shù)據(jù)庫(kù)研發(fā)時(shí)間長(zhǎng)、缺乏試驗(yàn)條件且涉及領(lǐng)域多（計(jì)算機(jī)程序、冶煉技術(shù)、工控技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通訊等等）。二，引進(jìn)系統(tǒng)困難，主要是歐美等國(guó)家對(duì)核心技術(shù)數(shù)據(jù)的封鎖導(dǎo)致系統(tǒng)后期維護(hù)困難，一般技術(shù)人員無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)；還有高達(dá)300萬(wàn)歐元的引進(jìn)費(fèi)用，都讓眾多國(guó)/民營(yíng)企業(yè)望而卻步。三，軟件水土不服。由于歐美國(guó)家對(duì)系統(tǒng)整體上的設(shè)計(jì)理念不一樣，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)與國(guó)內(nèi)高爐監(jiān)測(cè)設(shè)備的硬軟件的銜接都出現(xiàn)不同的困難。且整個(gè)國(guó)外系統(tǒng)對(duì)高爐爐況的側(cè)重點(diǎn)是環(huán)保、安全、穩(wěn)定，所以在一些民營(yíng)企業(yè)中更是投入的意義不大，因?yàn)?，他們追求的往往就是利益的最大化。如果軟件引進(jìn)來(lái)后再進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)試來(lái)改變利益?zhèn)戎攸c(diǎn)的話，那核心專家數(shù)據(jù)庫(kù)又是歐美封鎖的技術(shù)，因此，這就是該系統(tǒng)一直未在我國(guó)普及使用的原因。

2 專家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)步驟

從我們?yōu)榧訌?qiáng)爐況監(jiān)控所開(kāi)發(fā)高爐專家系統(tǒng)來(lái)看，關(guān)于爐況的監(jiān)控對(duì)生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)安全都尤為重要。作為高爐工長(zhǎng)他的主要任務(wù)便是時(shí)刻準(zhǔn)確無(wú)誤的監(jiān)控爐況，因此我們想要取得爐內(nèi)部狀況的準(zhǔn)確詳情信息，并且在獲取爐況之后要結(jié)合經(jīng)驗(yàn)以及現(xiàn)況進(jìn)行分析，并且根據(jù)分析結(jié)果來(lái)決定應(yīng)對(duì)方案。然而，即便工長(zhǎng)的經(jīng)驗(yàn)是極其豐富的，也有一定幾率察覺(jué)不到很多細(xì)微的細(xì)節(jié)，往往這些細(xì)節(jié)便是問(wèn)題的關(guān)鍵。除了這個(gè)以外，由于高爐的實(shí)間常數(shù)的基數(shù)群極其的龐大，其中一部分的控制變量需要在8小時(shí)乃至更長(zhǎng)的時(shí)間過(guò)后方能在檢測(cè)數(shù)據(jù)中體現(xiàn)出來(lái)。更有甚者，一樣的檢測(cè)數(shù)據(jù)讓同一位工長(zhǎng)對(duì)其做出的判斷通常全然不同。輔助工長(zhǎng)提高爐況檢測(cè)、判定的可靠性就必須依靠專家系統(tǒng)，并且憑借此來(lái)規(guī)避操作上的失誤，統(tǒng)一三班高爐操作的有效工具。

下面我們來(lái)例舉分析一下開(kāi)發(fā)高爐專家的細(xì)分步驟：

（1）確定目標(biāo)，憑借生產(chǎn)中迫切應(yīng)當(dāng)處理的問(wèn)題、沒(méi)有應(yīng)當(dāng)由專家經(jīng)驗(yàn)來(lái)處理的問(wèn)題、安裝設(shè)置高爐的水平、檢測(cè)它的儀表配置等一系列基礎(chǔ)條件要素，并且分析確定高爐專家系統(tǒng)它的工作所屬范疇。目標(biāo)務(wù)必要契合實(shí)際的情況，可以先解決那些最需要解決的問(wèn)題，待開(kāi)發(fā)出可以成功運(yùn)行的系統(tǒng)以及獲得開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)后，在不斷增加新的功能。

（2）獲取信息，相關(guān)聯(lián)知識(shí)的獲取對(duì)于目前的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀是萬(wàn)分重要的，但是又是十分乏味與枯燥的。有三方面讓我們來(lái)獲取知識(shí)，它們便是用來(lái)操作高爐的相關(guān)規(guī)章制度、數(shù)據(jù)的細(xì)化解析、還有參考高爐專家所給實(shí)時(shí)監(jiān)控分析結(jié)果。有關(guān)本工作的準(zhǔn)備主要先進(jìn)行相關(guān)聯(lián)專業(yè)工程師的選拔，有經(jīng)驗(yàn)且只是過(guò)硬的工程師是本工作順利完成的重要保障，通常會(huì)選拔二至三名。即便如此，對(duì)于本工作的結(jié)果也很難理想徹底的完成并記錄經(jīng)驗(yàn)。因?yàn)殛P(guān)于高爐內(nèi)況的全時(shí)監(jiān)控具有很強(qiáng)的不確定性，很多案例都非常不穩(wěn)定無(wú)法作為可靠參考依據(jù)。由于相關(guān)知識(shí)以及數(shù)據(jù)的重要性和其不穩(wěn)定性，對(duì)于方案經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)用必須慎之又慎，一定要對(duì)結(jié)論分析進(jìn)行多次的驗(yàn)證分析方能使用。僅靠這些也是不夠的，必須加大案例的基數(shù)以積累經(jīng)驗(yàn)。這便要借助很多統(tǒng)計(jì)學(xué)的相關(guān)知識(shí)和方法。

（3）建立知識(shí)庫(kù)。

（4）構(gòu)建系統(tǒng)原型，包含建立模型、實(shí)時(shí)和測(cè)試系統(tǒng)等等。

（5）離線調(diào)試和檢驗(yàn)，利用測(cè)試數(shù)據(jù)檢驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和調(diào)試確定性因子等。

（6）在選調(diào)試和完善，通過(guò)在高爐生產(chǎn)中的實(shí)際運(yùn)行，確認(rèn)系統(tǒng)其使用的規(guī)則和添加新的規(guī)則等

3 蕪湖新興高爐專家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用

針對(duì)1000立方以上的高爐的爐況判斷與操作，我們對(duì)爐況“遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷系統(tǒng)”進(jìn)行了相對(duì)應(yīng)的功能強(qiáng)化。首先， 1080高爐所需監(jiān)控的點(diǎn)位更多，重點(diǎn)設(shè)備的啟停與運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控更是監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)。在高爐前期施工期間，將各監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行了摸排與安裝，高爐自動(dòng)化投用根據(jù)重要爐體監(jiān)控參數(shù)和診斷標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)編寫(xiě)高爐爐況“遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷系統(tǒng)”并投入使用。其次，針對(duì)大高爐的工藝要求以及軟水密閉循環(huán)原理，自動(dòng)化與生產(chǎn)工藝員對(duì)此進(jìn)行了爐況分析，將高爐爐況及冷卻循環(huán)水的控制的難點(diǎn)一一提出并共同找出重要數(shù)據(jù)的上下限。然后由生產(chǎn)工藝編寫(xiě)爐況及參數(shù)比對(duì)表，由自動(dòng)化進(jìn)行核心專家?guī)斐绦虻木幣?，并?xiě)入到1080高爐爐況“遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷系統(tǒng)”的核心數(shù)據(jù)庫(kù)sqlserver2000內(nèi)。使新系統(tǒng)在老系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了全屏監(jiān)控冷卻壁運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)播報(bào)爐況運(yùn)行情況的功能。確保了高爐在開(kāi)爐及爐況波動(dòng)期間對(duì)高爐爐況的準(zhǔn)確判斷，避免了人為操作情況下的誤操作。程序設(shè)計(jì)上，采用靈活性強(qiáng)的delphi7語(yǔ)言編寫(xiě)，增加了異常爐況的顏色報(bào)警；同時(shí)，程序也更加人性化，在數(shù)據(jù)記錄上采用更加靈活多樣的反映形式，如：餅狀圖、三維圖、點(diǎn)狀圖等等，讓工藝操作及管理人員能更加直觀的判斷爐況走向。

在新1#高爐爐況“遠(yuǎn)程監(jiān)控自診斷系統(tǒng)”的正式投入使用標(biāo)志著爐況“遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷系統(tǒng)”由前期的在小高爐上突破應(yīng)用，到現(xiàn)在的在大高爐上的全面提升，投入正式使用；標(biāo)志著煉鐵進(jìn)入了電腦全自動(dòng)分析爐況的全新時(shí)代；在高爐操作人員本身出現(xiàn)離崗、疲勞、判斷錯(cuò)誤的異常狀態(tài)下，系統(tǒng)就會(huì)起到極大的輔助和指導(dǎo)作用。在高爐工藝操作管理層因工作性質(zhì)原因不能及時(shí)觀察高爐爐況的時(shí)候，“遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷系統(tǒng)”就會(huì)幫助其足不出戶在辦公室即可全面了解近期的爐況走向和高爐崗位的具體操作情況，以至于管理層能及時(shí)作出指導(dǎo)和更正，避免高爐過(guò)多的能源誤消耗。無(wú)形中為高爐的爐況操作、礦批調(diào)配、原燃料消耗都起到的極大的指導(dǎo)作用。

4 結(jié)語(yǔ)

專家系統(tǒng)作為人工智能技術(shù)中發(fā)展最成熟、運(yùn)用范圍最廣的一種技術(shù)給企業(yè)都帶來(lái)了良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。蕪湖新興通過(guò)不斷探索研究，由前期小高爐的試驗(yàn)，到系統(tǒng)中型高爐的研發(fā)投用后期的使用期間，系統(tǒng)也同時(shí)得到了業(yè)內(nèi)的大范圍的關(guān)注，對(duì)高爐生產(chǎn)操作起到很好的指導(dǎo)作用。相信隨著專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的不斷完善及硬件水平的不斷提高，專家系統(tǒng)的使用領(lǐng)域會(huì)越來(lái)越廣，用戶會(huì)越來(lái)越多，專家系統(tǒng)一定會(huì)給煉鐵帶來(lái)更大的效益。

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