基于实测参数的重介质选煤专家咨询系统设计与实现

摘要

在工业4.0智能化发展的趋势带动下，基于重介质选煤知识耦合性较强、参数之间难以建立精确模型的特点，重介质选煤自动化正向智能化方向发展。十三五期间选煤发展方向之一就是实现智能化，利用专家系统原理，构建专家知识库和知识规则，建立专家咨询系统，实现智能化控制已经逐渐渗透入矿物加工领域。
　　本课题组在宁夏太西洗煤厂二分区开发的基于图像处理的煤质快速分析技术突破了重介质选煤自动化发展的瓶颈，依托于该技术构建了重介质旋流器专家咨询系统，完成了重介质选煤的前馈控制，但是由于专家知识库的构建尚不够完善，系统不能形成一个完整的闭环控制，因此亟待整合重介质选煤的知识，完善选煤知识库，以完成系统整体的闭环控制，而完善知识库并以此构建重介质选煤专家咨询系统也是本文研究的重点。
　　本文围绕选煤知识库的完善以及构建重介质选煤专家系统的需求，首先介绍了太西洗煤厂二分区重介质工艺过程及基于图像处理的煤质快速分析技术，分析了现有的重介质旋流器咨询系统的优缺点。
　　其次，讨论了重介质选煤的主要操作参数知识来源和存储过程，收集并构建了操作参数的限位控制知识库，结合现有模型实现了分选效果在线预测，在保证精煤灰分不变以及Ep值尽量小的情况下，采用二分法和多次试算法实现了部分操作参数的优化，采用人工收集的方法实现现场模糊操作经验数据的原始收集及知识提取，探索利用自学习方式获取在要求精煤灰分及相应调整操作下各操作参数的最优区间，进而扩充知识库。基于重介质选煤知识的特点，结合产生式规则表达知识的方式，设计了重介质选煤知识的存储结构，结合参数限位控制和模糊经验知识利用CLIPS编制了相应的选煤规则。
　　最后，利用.NET框架三层模式开发专家咨询系统程序，利用SQL Server2008构建知识库，以面向对象的语言 C#编制主程序。该专家咨询系统分为重介质选煤知识库管理子系统、重介质选煤预测和诊断子系统以及用户登陆及管理子系统。其中预测与诊断系统可依据实测原煤煤质资料调用KXXQX.dll文件绘制可选性曲线，也可以依据操作参数数据进行参数限位控制、分选效果预测、重介质选煤参数优化设置等，并能够通过现有的数据事实与CLIPS规则匹配得到相应的调整操作建议。知识管理系统实现了知识的增删查改，模糊数据经验的积累以及模糊知识最优区间的自学习。用户登录和管理子系统实现了用户登陆信息验证以及用户信息注册和信息管理。

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致谢

变量注释表

1 绪论

1.1 课题研究背景与意义（Research Background and Significance）

1.2 本文主要工作及技术路线（Main Work and Technical Route）

1.3 课题来源（Subject Origin）

2 文献综述

2.1 重介质旋流器选煤自动化简述（ Brief Introduction of Coal Preparation Automation for Heavy Medium Cyclone）

2.2 专家系统概述（Introduction of Expert System）

2.3 矿业专家系统简介（Introduction of Mining Expert System）

3 工艺系统与原始数据获取

3.1 太西洗煤厂二分区工艺及现有咨询系统（Crafts and Existing Consulting System of No.2 branch of Taixi Coal Preparation Plant）

3.2 原始数据获取（The Original Data Acquisition）

3.3 小结（Brief Summary）

4 分选效果预测与参数优化控制

4.1 分选效果预测（Separation Efficiency Prediction）

4.2 操作参数优化控制（Parameter Optimization Control）

4.3 小结（Brief Summary）

5 模糊经验及其自学习

5.1 重介质选煤参数模糊经验知识集与存储（Heavy Medium Coal Preparation Parameters Fuzzy Experience Knowledge and Storage）

5.2 模糊知识自学习探索（ Fuzzy Self-learning Knowledge Exploration）

5.3 小结（Brief Summary）

6 重介质选煤专家知识库设计

6.1 重介质选煤知识的表示方法（Representation Method of Heavy Medium Coal Preparation Knowledge）

6.2 重介质选煤规则的存储结构设计（Storage Structure Design for the Rules of Heavy Medium Coal Preparation）

6.3 重介质选煤知识库设计（ Knowledge Base Design of Heavy Medium Coal Preparation）

6.4 小结（Brief Summary）

7 重介质选煤专家咨询系统设计与实现

7.1 系统开发环境与技术基础简介（ The Introduction of Development Environment and Technical Foundation of System）

7.2 系统软件设计(Design of System Software)

7.3 重介质选煤专家咨询系统设计（ Heavy Medium Coal Preparation Expert Consultation System）

7.4 运行效果（Operating Results）

7.5 小结（Brief Summary）

8 结论及展望

8.1 课题研究结论（Conclusion）

8.2 展望（Outlook）

参考文献

作者简历

学位论文数据集