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专利号: 2019103408034
申请人: 广东石油化工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种乙烯裂解炉管温度诊断系统,其特征在于,包括边缘设备和工业云服务器,所述边缘设备包括数据采集模块、模型构建模块、温度计算模块;

数据采集模块,用于通过智能测温仪采集炉管外表面温度和距智能测温仪的距离以及炉膛内壁温度和距智能测温仪的距离的原始一维数据,提取原始一维数据中的炉管数据,将采集的原始一维数据变换为二维直方图,在二维直方图中对炉管距智能测温仪距离的数据进行特征提取,获得炉管的重管和非重管的距离特征图,构成CNN网络模型的训练数据集;

模型构建模块,用于将训练数据集输入PC端的CNN网络模型进行训练,在PC端构建CNN重管识别模型,将构建好的PC端的CNN重管识别模型移植至智能测温仪内部的嵌入式处理器,在嵌入式处理器内对CNN重管识别模型进行重构;

温度计算模块,用于提取待诊断的炉管距智能测温仪距离的数据和炉管温度数据,并返回炉管距智能测温仪距离的数据在原始一维数据中的起始位置坐标,再利用嵌入式处理器的CNN重管识别模型判断提取的炉管距智能测温仪距离的数据是否为重管,返回每根炉管的识别类型标签,根据返回的炉管识别类型标签、炉管距智能测温仪距离的数据的起始位置坐标和炉管温度数据,对相应起始位置坐标的非重管与重管的炉管外表面温度值进行计算;

工业云服务器,用于接收计算得到的炉管外表面温度值,根据炉管外表面温度值进行统计分析和/或决策优化。

2.根据权利要求1所述的一种乙烯裂解炉管温度诊断系统,其特征在于,所述数据采集模块用于在二维直方图中对炉管距智能测温仪距离的数据进行特征提取的步骤,具体包括:先去除二维直方图中炉管外表面和炉膛内壁的温度数据,再去除二维直方图中炉膛内壁距智能测温仪距离的数据后,去除炉管距智能测温仪距离的数据中与炉管特征相关度低的无效阈值数据,提取得到炉管的重管和非重管的距离特征图。

3.根据权利要求1所述的一种乙烯裂解炉管温度诊断系统,其特征在于,所述模型构建模块包括:PC端构建模块,用于将训练数据集输入PC端的CNN网络模型进行训练,在PC端构建CNN重管识别模型;

数据变换模块,用于将PC端构建好的CNN重管识别模型的浮点类型权重定点化为整数类型权重;

嵌入端构建模块,用于将整数类型权重和PC端的CNN重管识别模型移植至智能测温仪内部的嵌入式处理器,在嵌入式处理器内根据整数类型权重对CNN重管识别模型进行重构。

4.根据权利要求3所述的一种乙烯裂解炉管温度诊断系统,其特征在于,所述数据变换模块包括:计算转换模块,用于将PC端构建好的CNN重管识别模型的浮点数类型权重定点化为整数类型近似值;

补码处理模块,用于对近似值进行补码处理,得到整数类型权重。

5.根据权利要求4所述的一种乙烯裂解炉管温度诊断系统,其特征在于,所述计算转换模块,具体用于根据下式将PC端构建好的CNN重管识别模型的浮点数类型权重定点化为整数类型近似值:Ix=(int)Fx·2Q

式中,Ix表示定点数,Fx表示浮点数,Q表示量化系数,int表示转换为整数类型。

6.根据权利要求4所述的一种乙烯裂解炉管温度诊断系统,其特征在于,所述补码处理模块,具体用于根据下式对近似值进行补码处理,得到整数类型权重:式中v为补码真实表示的值,N表示浮点数小数位的长度,B表示二进制形式的补码。

7.根据权利要求6所述的一种乙烯裂解炉管温度诊断系统,其特征在于,所述嵌入端构建模块设有N值选取模块,所述N值选取模块用于嵌入端构建模块在嵌入式处理器内重构CNN重管识别模型的过程中,对CNN重管识别模型的不同层根据下式进行不同的N值选取:N=argmin∑|Wf-W(8,N)|

式中Wf表示浮点类型权重,W(8,N)表示在N取值情况下的整数类型权重。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种乙烯裂解炉管温度诊断系统,其特征在于,所述温度计算模块设有数据处理模块,所述数据处理模块用于将待诊断的原始一维炉管距智能测温仪距离的数据转换为用于输入嵌入式处理器内的CNN重管识别模型的二维炉管距智能测温仪距离的数据。

9.根据权利要求8所述的一种乙烯裂解炉管温度诊断系统,其特征在于,所述数据处理模块具体用于执行以下数据处理算法步骤:S1.根据炉膛内壁和炉管的距离差异特征,从待诊断的炉管和炉膛内壁距智能测温仪距离的数据中提取出每一根炉管的距离值;

S2.将提取出的炉管距离值做特征变换,得到一维的炉管距离特征数据;

S3.将变换得到的一维炉管特征数据做维度变换,得到能用于输入嵌入式处理器内的CNN重管识别模型的二维数据。

10.根据权利要求1所述的一种乙烯裂解炉管温度诊断系统,其特征在于,所述温度计算模块用于对相应起始位置坐标的非重管与重管的炉管温度值进行计算的步骤,具体包括:当炉管为非重管时,提取炉管距离数据起始位置坐标对应的温度数据,去除边缘温度点,再计算剩余温度数据的平均值,得到当前炉管的温度值;

当炉管为重管时,先根据重管的炉管距智能测温仪距离的数据起始位置坐标提取对应的温度数据,再由温度数据中的炉管边缘跳变点找到炉管数据的切分边界,并将重管温度数据切分为若干段,根据非重管温度处理方法,计算切分完成的炉管温度数据,得到重管中各炉管的不同温度值。