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冶金企业能源生产管控路径

 论文栏目:冶金工业论文     更新时间:2018/12/6 10:55:07   

摘要:为了降低冶金生产的能源消耗量,在大数据背景下提出一种冶金企业能源生产管控路径设计方法。利用冶金管控路径中线,建立虚拟路径漫游网络,设置路径节点和虚拟边,建立多渠道输送路径,基于网络结构和网络大数据功能,确立具体管控路径网络数据结构,制备尾缀匹配表和对应节点记录格式,通过原始节点虚拟化,进行冶金能源管控路径虚拟网络赋值,完成管控路径设计。实验研究表明,设计的能源生产管控路径与传统路径相比,固定产量条件下,资源消耗量减少22%,可以有效减少冶金能源。

关键词:冶金;管控路径;节点虚拟化

随着我国最新一轮城乡快速发展建设,金属资源和冶金能源的问题日趋严重。作为我国国民经济的重要支撑,国内冶金行业受到了巨大冲击,因为其能源消耗量比例占据国内能量消耗总量的巨大部分,所以能否运用科学管理手段节约国内冶金企业各类能源消耗,对我国社会整体改革和能源消耗下降具有重要意义。传统冶金企业的能源管理和生产调控,一般仅能采用宏观调控的手段,在生产过程中减少能源消耗。部分企业通过对全局生产周期的计算和静态分析,以及对冶金使用的单一能源介质和设备的改革,达到冶金也能的目的[1]。这样很难从根本上满足全局用能低消耗、零放散、高收益的要求。现代互联网大数据技术的出现,为各行业提供了新的数据基础和计算方式。这也给我国冶金企业的能源生产管理,提供了广泛的技术基础。通过网络云平台和云计算,结合外部数据流,可以从根本出发,从实际工况的角度,对冶金行业能源消耗情况进行客观分析和改进,达到节约能源的目的。从目前来看,通过大数据对冶金管控路径的优化和重组,是节约冶金能源行业最有效的路径之一。现代冶金行业生产线的核心,就是其整个生产线的管控路径。因为冶金行业的能源管理需求需要根据冶金生产过程中的能量使用分配以及回收情况,对冶金能量转换和输送配送进行调整。结合大数据思想,即可做到最优分配。对此设计结合大数据相关数据资料,以虚拟技术为核心,提出新型冶金企业能源管控路径,减少冶金行业能源消耗,实现配置最优[2]。

1冶金企业能源生产管控路径设计

1.1建立管控路径漫游网络

冶金企业的管控路径是冶金生产的重要通道,将各路径相连,可以形成一个具有网格特征的路径三维空间,个路径的中线也形成了一个中线集合漫游网络如图1所示。图1路径网络图设计对原冶金管控路径网络进行改造,在路径节点处引入路径虚拟边和对应虚拟节点,保证相邻的两个虚拟节点之间具有虚拟边联通性。虚拟便需要由三维直线和圆弧线建立,将所有剩余的路径斜边进行光滑打磨。改造后的中线网络编程了一个具有漫游功能的管控路径集合网络。网络内各元素的功能如下:原始节点:不同能源管控路径中的各交叉口交点或者某条路径端头中线的中线点为管控原始节点。设计消除了传统交叉口的原始节点,只保留端头节点。虚拟路径节点:在路径交叉口的原节点处中线上扎入心的中线节点,此时的节点为虚拟节点。在路径规划中,虚拟节点不具备现实意义,只作为路径拐弯处的起点和终点。虚拟边,设置在管控路径的交叉口出,直接连接两个虚拟节点的某段三维圆弧或者路径虚拟便。虚拟边可以看做是一条路径进入另一条路径的网络轨迹,可以近似的看做是一种路径弯道。此外,漫游网络内的交叉口具有全路径属性,即在路径交叉口的任意两个虚拟节点边都是可以直接互通的,如图2所示。冶金视点从任意一条路径进入到其他路径内均有虚拟边可以走。此外管控路径节点具有鲜明的时序性,依附于节点边上。各边走向为顺时针方向,形成有序边角[3]。

1.2大数据下的路径网络数据结构

上述建立的管控路径漫游网络为虚拟网络,必须基于网络结构和网络大数据功能,确立具体的网络数据结构。因为管控路径的虚拟漫游网络不需要考虑虚拟边的方向走向,数据稀疏五香路径。所以数据采用多重数据表进行存储。每条边用一个数据节点标志,数据内容包括一个标志域、两个数据顶点域以及2个指针于和路径边信息域。所有依附于同一个数据顶点的串联边分列同一个数据链表中。因为每个边均有两个数据顶点,所以每条边均同时存在于两个链表中[4]。为了提高管控效率,减少不必要内存,设计额外采用节点边位移标志性代码,用于指向节点针。该节点针需要利用大数据技术和云计算技术,进行节点指向匹配。匹配原理就是讲内存数据结构和数据库分开,然后根据数据尾缀重新契合。利用大数据制备对应尾缀契合表如表1所示[5。路径网络数据在进行数据库录入时,将所有数据划分为数据节点表和数据边缘表。数据节点表的记录结构如下:

1.3管控路径的建立

节能化管控路径的建立需要以上述建立的虚拟网络抽象实体模型为基础,基于节点结构数据,根据路径实体元素、大数据网络元素以及参数元素进行重组。实体冶金管控路径可以划分为路径中心点、分段路径、路径组等几个层次。通过大数据资料,取出上述虚拟网络中的分段中线网络,将原始节点进行虚拟化,边缘化光滑,以及原始节点排序。具体步骤如下:将原始节点虚拟化,在虚拟网络的分段中线上有两条节点边,插入若干个虚拟网络节点。为了消除网络赋值的跳变现象,虚拟边必须平滑。具体可以使用平滑差值的方法报纸虚拟边的一致性。设计使用基于三维旋转矢量的圆弧差值算法。分别对原始边进行赋值,将虚拟节点插入到原始边的切线处,以切线为圆心生成虚拟边。对原始路径进行边缘化光滑,从路径以便开始搜索,找到首个光华店,在该点的两侧标注新的光滑点。这三个点之间插入圆弧,制作圆弧的切边。圆弧的插入可以使用虚拟边求解算法,将路径原始边的虚线部分转化为实线。节点排序主要依据与节点编标。将管控路径中的所有节点编表中的边根据方位角顺序进行排序,对于路径边缘的边,为0度方位角,则直接插入到有序边角尾部。通过上述过程即可对漫游管控路径进行合理赋值,根据赋值信息即可生成新的管控路径,实现冶金能源的生产分配。

2实验数据分析

为了详细验证上述设计的大数据背景下冶金企业能源生产管控路径能否有效节省冶金资源,进行实验对比。设置对比组和实验组,令对比组选择传统冶金路径。令实验组选择新型路径方法,在固定冶金产量目标下,计算整体能源消耗量,其结果如表3所示。根据表3数据可以看出在产量完全相同的情况下,实验组生产总成本明显低于对比组。可以证明应用新设计的能源生产管控路径可以明显降低生产成本,减少资源消耗。

3结语

随着我国基础设施建设和国内产业升级,冶金能源消耗的合理降低可以为我国节约大量的经济成本。大数据技术的开发和应用,为我国冶金企业能源节约研究提供的丰富的数据基础。通过不同类型的数据汇总,利用虚拟化技术,可以对冶金企业管控路径做出有效优化,保证相关企业可以合理配置资源,实现济源节约。

参考文献

[1]徐雪松,杨胜杰.大数据背景下中国钢铁生产能源管控路径优化研究[J].工业技术经济,2017,36(1):32-40.

[2]范铁军,吴秀婷,施灿涛.中小钢铁企业智能制造实施路径研究[J].冶金经济与管理,2018,7(17).:12-40.

[3]栾天阳.基于LEAP模型的吉林省钢铁工业碳减排路径研究[D].吉林大学,2016,17(7).:15-4.

作者:李玮瑶 单位:平顶山学院

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