一种氢氧发生装置的智能控制系统及方法与流程

本发明涉及数据智能分析控制，具体为一种氢氧发生装置的智能控制系统及方法。

背景技术：

1、氢氧发生装置是利用水电解产生布朗气的电化学设备。氢氧发生装置主要由电解系统、压力控制系统、净化系统和显示系统组成。通过电解水产生氢气，产生的氧气则放空进入大气。具有电解面积大、池温低、性能好、产气量大、纯度高的优点。

2、然而在电解过程中，电解液作为整个氢氧发生装置的核心要件，却常常存在电解液失效、电解液的液面是否低于下限等等问题，其会导致开机后分钟产氢量达不到预定速率或需要一段时间才能达到预定速率；而目前的做法往往是通过人工经验观察或者设定使用年限（一般为半年更换一次），在整个使用过程中，缺乏智能控制手段，极易造成设备损坏。另外，在智能分析领域，由于氢氧发生装置自身的特殊性，零件故障发生率远高于电解液故障发生率，因此在训练过程中，不均衡的样本输入导致了输入值的量级差异，进而导致故障训练过程中电解液故障的参数影响太低，很难反映出季节性和趋势性的变化，导致训练结果分析不准确。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种氢氧发生装置的智能控制系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种氢氧发生装置的智能控制方法，该方法包括以下步骤：

3、s1、构建氢氧发生装置的历史运行数据库，所述历史运行数据库中包括氢氧发生装置的运行时间、运行时单位时间产氢量、故障时间点以及对应的故障类型；

4、s2、基于历史运行数据库构建智能控制分析模型，输出电解液的预计持续工作时长，反馈至数据控制端口；

5、s3、设置时间报警日历，在时间到达系统设定阈值时，反馈报警信息数据至管理员端口，提醒管理员添加或者更换氢氧发生装置的电解液。

6、根据上述技术方案，在步骤s1中，还包括：

7、构建历史运行数据组，每一组数据对应一个氢氧发生装置，所述历史运行数据组对应一个周期，所述一个周期指增加或更换一次电解液；

8、所述历史运行数据组内包括周期内氢氧发生装置的运行时间；运行时单位时间产氢量；故障时间点；故障类型；优先对故障类型进行筛选，选取出故障类型为电解液故障的历史运行数据组，对其他故障类型数据进行删除；

9、以作为单位时间，记录到达故障时间点的每个单位时间的产氢量，形成产氢量序列；其中，分别表示到达故障时间点的每个单位时间的产氢量；

10、进而形成训练数据组：。

11、根据上述技术方案，所述构建智能控制分析模型包括：

12、获取形成的训练数据组，选取n个训练数据组作为基础数据，n为系统设置常数；在任一个训练数据组上，建立分析数据组，其中指分析数据组对应的氢氧发生装置的运行时间；指在时间时的单位时间下的平均产氢量；指在时间时与故障时间点之间的时间间隔；设置产氢量阈值，随机选取u个低于产氢量阈值的分析数据组进行计算，u为系统设置常数，形成与之间的关系函数；

13、将写成矩阵形式，其中；

14、对矩阵进行去平均值处理，即每一行的每一个数据均减去同一行的平均值，形成新的矩阵g：；

15、对矩阵g求协方差矩阵：，其中，指矩阵g的逆矩阵；

16、用特征值分解方法求协方差矩阵的特征值与特征向量；

17、构建求解方程为，其中代表特征值；为单位矩阵；代表特征向量，特征向量取通解或；

18、取满足求解方程的特征值，以特征值从大到小作为优先级进行选解，选择两组解，与对应的特征向量通解进行标准化处理，形成特征矩阵p，取特征矩阵p第一行与矩阵相乘，形成一个一行u列的矩阵，实现数据降维，基于矩阵内的数据与之间建立线性回归，形成与矩阵内的数据的线性回归表达式；

19、选取形成的线性回归表达式的参数，获取实时状态下的氢氧发生装置的运行时间和单位时间下的平均产氢量，基于线性回归表达式的参数推断出到达故障时间点的时间间隔。

20、根据上述技术方案，在步骤s3中，还包括：

21、获取推断出的到达故障时间点的时间间隔，设置时间报警日历，所述时间报警日历的阈值设置包括：

22、

23、其中，代表时间报警日历的阈值第y期设置点；代表时间报警日历的初始阈值；、指第y-1期、第y期的与故障时间点之间的时间间隔；、代表第y-1期、第y期的氢氧发生装置的运行时间。

24、在上述技术方案中，主要是因为随着电解液出现一些问题后，阈值可以跟随每一期的预警时间提前量变化而变化，能够尽可能提高数据的精准度和降低设备风险。

25、一种氢氧发生装置的智能控制系统，该系统包括：运行数据存储模块、数字化分析模块、时间预警处理模块以及智能控制模块；

26、所述运行数据存储模块用于构建氢氧发生装置的历史运行数据库，存储氢氧发生装置的历史运行数据；所述数字化分析模块基于历史运行数据库构建智能控制分析模型，输出电解液的预计持续工作时长，反馈至数据控制端口；所述时间预警处理模块用于设置时间报警日历，在时间到达系统设定阈值时，反馈报警信息数据至管理员端口；所述智能控制模块用于提前配置电解液，在管理员进行添加或者更换氢氧发生装置的电解液时，自动传输至管理员端口；

27、所述运行数据存储模块的输出端与所述数字化分析模块的输入端相连接；所述数字化分析模块的输出端与所述时间预警处理模块的输入端相连接；所述时间预警处理模块的输出端与所述智能控制模块的输入端相连接。

28、根据上述技术方案，所述历史运行数据库中包括氢氧发生装置的运行时间、运行时单位时间产氢量、故障时间点以及对应的故障类型。

29、根据上述技术方案，所述数字化分析模块包括模型构建单元与反馈单元；

30、所述模型构建单元基于历史运行数据库构建智能控制分析模型；所述反馈单元基于智能控制分析模型输出电解液的预计持续工作时长，反馈至数据控制端口；

31、所述模型构建单元的输出端与所述反馈单元的输入端相连接。

32、根据上述技术方案，所述时间预警模块包括日历设置单元和阈值设置单元；

33、所述日历设置单元用于设置时间报警日历；所述阈值设置单元基于周期变化不断调整报警阈值，在时间到达系统设定阈值时，反馈报警信息数据至管理员端口；

34、所述日历设置单元的输出端与所述阈值设置单元的输入端相连接。

35、根据上述技术方案，所述智能控制模块包括电解液配置单元与传输单元；

36、所述电解液配置单元用于提前配置电解液；所述传输单元用于在管理员进行添加或者更换氢氧发生装置的电解液时，自动传输至管理员端口；

37、所述电解液配置单元的输出端与所述传输单元的输入端相连接。

38、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明能够实现在电解过程中，对电解液进行数据分析处理，替代常规的人工经验设置或者观察，能够防患于未然，降低电解液的故障率，同时，考虑到输入的量级问题，进一步提高分析结果的准确性，能够提高氢氧发生装置的使用寿命，提高用户的使用体验，进一步提高数字化和智能化水平。