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自组织数据挖掘在高炉炉温预测控制中的应用

自组织数据挖掘在高炉炉温预测控制中的应用

作者：贺诗波浙江大学

学位级别：硕士

钢铁是现代人类社会使用的最广泛和最重要的材料之一,是国民经济持续发展的基础。高炉炼铁是钢铁工业的上游主体工序,它的发展直接关系到后续工序的发展,且对钢铁工业的节能降耗起着重要作用。然而,由于高炉是一个极其复杂的系统,其运... 详细信息

钢铁是现代人类社会使用的最广泛和最重要的材料之一,是国民经济持续发展的基础。高炉炼铁是钢铁工业的上游主体工序,它的发展直接关系到后续工序的发展,且对钢铁工业的节能降耗起着重要作用。然而,由于高炉是一个极其复杂的系统,其运行机制往往具有非线性、时滞、高维、大噪声、分布参数等特性,至今对其运行机理尚未能深入了解。高炉冶炼过程的这种复杂性,增加了其过程控制自动化的难度。一直以来,冶金自动化领域都没有攻克这个技术难题。在非平稳炉况下对高炉炉温进行预测和控制,则是这个难题的重要组成部分,更是当代冶金科技发展的前沿课题。本文以包钢6#高炉（2500m）在线采集的数据为研究对象,针对现有炉温预测模型的种种不足,在科学分析的基础上,第一次提出在高炉系统中用自组织数据挖掘方法进行系统分析和建模。这种方法集合神经网络、遗传算法和回归分析的相应优点,能在给定系统输入和模型选择准则（外准则）后自动进行模型的筛选,并且能充分考虑变量之间的相互影响。经过在高炉现场的大量调研,并结合实际经验和相关理论给出了影响系统的输入变量、中间网络的传递函数和模型选择准则。应用自组织数据挖掘的参数GMDH算法,得到了一个自动生成的高炉炉温预测控制模型。实际应用中,这个模型有着较好的预测命中率。并且由于模型中考虑到变量之间的相互影响,此模型也可以作为高炉系统分析的基础。接着用自组织数据挖掘的非参数方法对系统进行了研究,得出了非参数方法在高炉系统应用的优缺点。因此,引入自组织数据挖掘算法对于解析高炉系统运行的机理提供了一个非常有力的工具。本文以高炉冶炼现场的实际需要为根本出发点,以数学理论、高炉冶炼过程的工艺机理为基础,对高炉运行过程进行了详细的分析。实践表明,本文建立的数学模型对指导高炉炼铁生产实践,进一步研究高炉系统具有重要的理论价值。

关键词：高炉炼铁自组织数据挖掘 GMDH算法 AC算法系统分析

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高炉硅含量预测控制的时间序列混合建模

浙江大学学报（工学版） 2007年第10期41卷 1739-1742页

作者：贺诗波刘祥官郜传厚黄丽英黄雅彬浙江大学系统优化技术研究所浙江杭州310027 包头钢铁公司炼铁厂内蒙古自治区包头014100

根据时间序列原理,对铁水硅质量分数w(Si)序列的动态特性进行了分析,找出了其主体成分.综合炼铁工艺理论和6号高炉炼铁现场的实际情况,对影响铁水硅质量分数w(Si)的各个因素进行了典型相关分析,确定了w(Si)的主要影响因素为:料速、风量... 详细信息

根据时间序列原理,对铁水硅质量分数w(Si)序列的动态特性进行了分析,找出了其主体成分.综合炼铁工艺理论和6号高炉炼铁现场的实际情况,对影响铁水硅质量分数w(Si)的各个因素进行了典型相关分析,确定了w(Si)的主要影响因素为:料速、风量、喷煤、透气性、富氧率、铁水物理温度和渣碱度.建立了由AR(2)、状态变量和控制变量混合构成的w(Si)预测控制的传递函数模型.使用包钢6号高炉生产数据验证表明,此模型克服了以往炉温控制模型把炼铁理论和统计知识分离的缺点,炉温预报的命中率高达84%,预测控制取得了较好的效果.

关键词：时间序列统计分析典型相关分析传递函数模型

基于“云-管-边-端”物联网架构的碳排放监测

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物联网学报 2022年第4期6卷 53-64页

作者：邢方圆贺诗波孙铭阳陈积明东南大学网络空间安全学院江苏南京211189 浙江大学控制科学与工程学院浙江杭州310027

近年来,我国积极参与全球气候治理进程。碳排放的精准、快速与可靠监测是实现碳排放态势感知、整体布局优化的核心基础,目前该方向的研究仍缺乏系统性梳理。首先,调研了碳排放监测的发展进程,归纳了国内外的现行标准。然后,分别探究了... 详细信息

近年来,我国积极参与全球气候治理进程。碳排放的精准、快速与可靠监测是实现碳排放态势感知、整体布局优化的核心基础,目前该方向的研究仍缺乏系统性梳理。首先,调研了碳排放监测的发展进程,归纳了国内外的现行标准。然后,分别探究了基于终端设备与基于物联网的碳排放监测方法,总结出基于物联网的监测方法具有结构清晰、设计灵活、传输可靠等优势。最后,基于“云-管-边-端”物联网架构提出一种工业碳排放监测体系,并总结了实现“云-管-边-端”4个方面的潜在关键技术,旨在对未来碳排放监测的相关研究提供一定参考。

关键词：物联网碳排放云-管-边-端实时监测

面向卓越工程师培养的物联网实践教学模式改革与探索

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实验室研究与探索 2024年第4期43卷 143-146页

作者：朱辰魏兵王琳史治国贺诗波浙江大学工程师学院杭州310027 浙江大学国家卓越工程师学院杭州310027 浙江大学信息与电子工程学院杭州310027 浙江大学浙江省协同感知与自主无人系统重点实验室杭州310015

针对物联网方向卓越工程师培养要求,探索物联网专业硕士研究生实践教学新模式。开展了物联网专业实践教学体系、教学平台建设和教学内容的改革和创新。教学实践表明,学生的工程设计思维、行业产业认知、物联网系统设计、工程综合应用创... 详细信息

针对物联网方向卓越工程师培养要求,探索物联网专业硕士研究生实践教学新模式。开展了物联网专业实践教学体系、教学平台建设和教学内容的改革和创新。教学实践表明,学生的工程设计思维、行业产业认知、物联网系统设计、工程综合应用创新能力和工程意识不断提升,获得多项竞赛成果,就业竞争力明显增强。

关键词：卓越工程师物联网项目制教学改革实践教学体系

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基于云边协同的智能垃圾分类系统设计

实验技术与管理 2023年第9期40卷 74-80,186页

作者：朱辰张西晨李森杰史治国贺诗波浙江大学工程师学院国家卓越工程师学院浙江杭州310015 浙江大学信息与电子工程学院浙江杭州310027 浙江省协同感知与自主无人系统重点实验室浙江杭州310015

为满足生活垃圾分类智能化需求与分类设备的集中化管理,设计并开发了一种基于云边协同的智能垃圾分类系统。该系统采用树莓派和阿里云HaaS100开发板作为边缘端主控设备,以阿里云物联网平台作为云平台。系统选用百度飞桨提供的245个类别... 详细信息

为满足生活垃圾分类智能化需求与分类设备的集中化管理,设计并开发了一种基于云边协同的智能垃圾分类系统。该系统采用树莓派和阿里云HaaS100开发板作为边缘端主控设备,以阿里云物联网平台作为云平台。系统选用百度飞桨提供的245个类别的垃圾分类数据集,并结合数据增强与云边协同技术,对三种轻量级垃圾分类算法进行训练、测试与部署。实验结果表明,数据增强可使算法模型在测试集上的Top-1准确率提高1%左右,云边协同可使树莓派在推理时的Top-1准确率达到98.80%,能够满足实际使用需求。

关键词：云边协同数据增强垃圾分类云平台

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翻转课堂教学探索与实践研究——以“无线传感器网络”课程为例

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工业和信息化教育 2022年第1期 24-28页

作者：陈积明程鹏贺诗波史治国浙江大学控制科学与工程学院浙江大学信息与电子工程学院

"无线传感器网络"课程面向前沿技术,对学生了解技术更新具有重要意义。在教学中突破传统教学方式,满足学生实际需求,具有一定挑战性。为调动学生学习主动性和学习潜能,活跃课堂教学气氛,在课堂教学中结合具体案例,通过翻转课堂形式,阐... 详细信息

"无线传感器网络"课程面向前沿技术,对学生了解技术更新具有重要意义。在教学中突破传统教学方式,满足学生实际需求,具有一定挑战性。为调动学生学习主动性和学习潜能,活跃课堂教学气氛,在课堂教学中结合具体案例,通过翻转课堂形式,阐述课程涉及的重点、要点内容。不仅让学生深入了解课堂内容,同时培养了学生的独立思考能力、问题导向思维方式,推进课程改革,促进教学相长。

关键词：无线传感器网络翻转课堂案例教学

工业互联网发展新趋势——OPC UA TSN

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新型工业化 2023年第6期13卷 19-26页

作者：孙亦非贺诗波郭苗陈积明浙江大学控制科学与工程学院浙江杭州310027

工业通信市场目前由基于以太网的现场总线系统主导。但解决方案之间存在不兼容的问题,且处理多种解决方案会产生高昂的成本,并限制物联网的能力。本文介绍了一种新技术——OPC UA TSN。这种组合提供的通信网络不仅具有高度的确定性和实... 详细信息

工业通信市场目前由基于以太网的现场总线系统主导。但解决方案之间存在不兼容的问题,且处理多种解决方案会产生高昂的成本,并限制物联网的能力。本文介绍了一种新技术——OPC UA TSN。这种组合提供的通信网络不仅具有高度的确定性和实时性,更重要的是实现了通信网络在网络安全、带宽、互操作性、同步和时延等方面真正独立于设备厂商。因此,OPC UA TSN的出现为工业智能化、数字化带来了巨大的进步。

关键词： OPC UA TSN 工业自动化工业互联网

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基于深度学习的图像语义通信系统

中兴通讯技术 2023年第2期29卷 54-61页

作者：张振国杨倩倩贺诗波浙江大学

语义通信是一种新颖的通信方式，可通过传输数据的语义信息提高带宽效率。提出一种用于无线图像传输的系统。该系统基于深度学习技术开发并以端到端（E2E）的方式进行训练。利用深度学习实现语义特征的提取和重建，在发送端提取信源信... 详细信息

语义通信是一种新颖的通信方式，可通过传输数据的语义信息提高带宽效率。提出一种用于无线图像传输的系统。该系统基于深度学习技术开发并以端到端（E2E）的方式进行训练。利用深度学习实现语义特征的提取和重建，在发送端提取信源信息不同类型和不同形式的语义特征，在接收端融合各类型语义特征进行目标语义恢复。仿真结果表明，与基准模型相比，所提模型在信道环境恶劣的情况下，具有更好的重建精度。

关键词：端到端通信多级语义通信图像压缩图像传输

5G移动通信虚拟仿真教学实验平台的构建与应用

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实验科学与技术 2023年第6期21卷 55-60页

作者：朱辰金心宇魏兵贺诗波浙江大学国家卓越工程师学院杭州310015

通过对移动通信实验教学的现状和难点进行分析,阐述5G移动通信虚拟实验教学的必要性,设计一个适合通信专业硕士研究生实践教学的虚拟仿真教学平台,并给出具体的建设方案。该平台包括移动通信网络核心网机房与基站等设备的配置、安装、... 详细信息

通过对移动通信实验教学的现状和难点进行分析,阐述5G移动通信虚拟实验教学的必要性,设计一个适合通信专业硕士研究生实践教学的虚拟仿真教学平台,并给出具体的建设方案。该平台包括移动通信网络核心网机房与基站等设备的配置、安装、开通等基础仿真实验和大型复杂应用场景5G移动网络信号覆盖分析、路测、网络优化等综合仿真实验。教学实践表明,该实验平台能够满足专业硕士研究生的实践培养需求,培养学生创新思维和解决复杂工程技术问题的能力。

关键词： 5G移动通信通信工程虚拟仿真实验教学