本技術(shù)涉及除塵監(jiān)控的，尤其是涉及一種除塵監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)化進程的加快，環(huán)境保護成為全球關(guān)注的重點問題之一。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的粉塵排放不僅污染環(huán)境，還對人類健康構(gòu)成威脅。因此，有效的除塵系統(tǒng)對于保護環(huán)境和保障人體健康至關(guān)重要。傳統(tǒng)的除塵系統(tǒng)大多依賴人工監(jiān)控和手動調(diào)節(jié)，這種方式不僅效率低下，而且難以實時響應(yīng)工況變化，導(dǎo)致除塵效率不高且能耗較大。脈沖布袋除塵器作為高效率的除塵設(shè)備，在眾多工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)逐步替代電除塵、濕法除塵以及旋風(fēng)除塵等老舊的除塵方式，在全世界范圍內(nèi)被大量使用。脈沖布袋除塵器主要結(jié)構(gòu)包括以下幾個部分：由多個布袋組成過濾單元，通常是由多孔材料制成，捕捉空氣中的粉塵；脈沖清灰系統(tǒng)用于清除附著在布袋上的粉塵；灰斗用于收集清灰過程中掉落的粉塵。

2、近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)（iot）、大數(shù)據(jù)分析及人工智能技術(shù)的發(fā)展，智能監(jiān)控系統(tǒng)開始被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域。特別是在除塵系統(tǒng)中，通過部署各種傳感器，可以實時監(jiān)測除塵器的工作狀態(tài)，并通過邊緣計算設(shè)備將數(shù)據(jù)上傳至云端進行分析處理。這種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對除塵器運行參數(shù)的動態(tài)調(diào)整，從而提高除塵效率并降低能耗。

3、然而，當前國內(nèi)的除塵監(jiān)控系統(tǒng)仍然存在一些不足之處。現(xiàn)有技術(shù)手段僅能根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則進行簡單的參數(shù)調(diào)整，缺乏自適應(yīng)優(yōu)化能力。其次，異常檢測通常依賴固定閾值判斷，難以適應(yīng)不同工況下的變化。

4、這些問題極大的增加了現(xiàn)場重復(fù)工作量，并產(chǎn)生安全生產(chǎn)風(fēng)險。如何解決這一技術(shù)問題是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要攻克的技術(shù)難題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了至少部分解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)提供了一種除塵監(jiān)控系統(tǒng)。

2、本技術(shù)提供的一種除塵監(jiān)控系統(tǒng)，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種除塵監(jiān)控系統(tǒng)，包括：

4、脈沖布袋除塵器；

5、傳感器陣列；所述傳感器陣列包括若干不同類型的傳感器；每種類型的傳感器至少設(shè)置有一個；所述傳感器陣列的傳感器用于獲取對應(yīng)類型的監(jiān)測數(shù)據(jù)；

6、邊緣設(shè)備；所述邊緣設(shè)備與所述傳感器陣列及所述脈沖布袋除塵器相通信；所述邊緣設(shè)備接收傳感器陣列中各個傳感器發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)；

7、云端設(shè)備；所述云端設(shè)備與所述邊緣設(shè)備相通信；所述云端設(shè)備接收所述邊緣設(shè)備發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過配置的策略優(yōu)化模型對所述監(jiān)測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析，并得到包含控制策略優(yōu)化結(jié)果的模型輸出；所述云端設(shè)備將所述模型輸出傳輸至邊緣設(shè)備以使得所述邊緣設(shè)備基于所述模型輸出控制所述脈沖布袋除塵器進行運行參數(shù)調(diào)整。

8、可選的，所述策略優(yōu)化模型的配置過程包括：

9、定義狀態(tài)空間s；所述狀態(tài)空間包含所有影響除塵效果的傳感器數(shù)據(jù)；所述影響除塵效果的傳感器數(shù)據(jù)至少包括粉塵濃度、溫度及料位值；

10、定義動作空間a；所述動作空間a包含所有能夠調(diào)節(jié)的參數(shù)；所述能夠調(diào)節(jié)的參數(shù)至少包括風(fēng)機轉(zhuǎn)速及脈沖頻率；

11、定義獎勵函數(shù)r：；其中為除塵效率；為能耗效率；a為權(quán)重系數(shù)，用于平衡除塵效率和能耗效率之間的關(guān)系；所述除塵效率基于脈沖布袋除塵器出風(fēng)口的粉塵濃度和進風(fēng)口的粉塵濃度得到；所述能耗效率基于脈沖布袋除塵器運行時的能耗得到；

12、s1、獲取若干經(jīng)過預(yù)處理的訓(xùn)練數(shù)據(jù)得到當前狀態(tài)s1；

13、s2、根據(jù)所述當前狀態(tài)s1通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出第一動作；

14、s3、執(zhí)行所述第一動作，觀測執(zhí)行第一動作后的新狀態(tài)s2和獎勵r；

15、s4、使用強化算法進行模型訓(xùn)練；

16、返回s2并重復(fù)執(zhí)行s2、s3及s4直至所述獎勵r達到收斂要求以得到所述策略優(yōu)化模型。

17、可選的，使用強化算法進行模型訓(xùn)練，包括：

18、s801、初始化策略網(wǎng)絡(luò)和價值網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)；

19、s802、在當前策略下，收集一批軌跡數(shù)據(jù)，每個軌跡包含一系列的狀態(tài)、動作、獎勵和下一個狀態(tài)；

20、s803、對于每個軌跡，計算每個時間步t的回報；

21、s804、使用價值網(wǎng)絡(luò)來估計每個狀態(tài)的價值；

22、s805、計算每個時間步的優(yōu)勢函數(shù)；

23、s806、對于每個時間步t，根據(jù)ppo算法更新策略網(wǎng)絡(luò)，使用梯度下降法最小化損失函數(shù)，更新策略網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及更新價值網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；

24、重復(fù)步驟s802至s806，直到達到預(yù)定的置信度為止。

25、可選的，所述云端設(shè)備在通過配置的策略優(yōu)化模型對所述監(jiān)測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析之前，還包括：通過配置的異常檢測模型進行異常檢測；當所述異常檢測模型輸出表征出現(xiàn)異常的信息；所述云端設(shè)備發(fā)送報警信息至所述邊緣設(shè)備以使得所述邊緣設(shè)備采取異常反饋指令；所述異常反饋指令包括觸發(fā)警報及停止所述脈沖布袋除塵器倉室中的至少一個；

26、所述異常檢測模型的配置過程包括：

27、獲取傳感器陣列發(fā)送的若干歷史正常數(shù)據(jù)；設(shè)置孤立森林的參數(shù)；所述參數(shù)包括樹的數(shù)量及子采樣的大?。?/p>

28、使用所述歷史正常數(shù)據(jù)訓(xùn)練初始模型得到異常檢測模型；

29、所述異常檢測模型的檢測方法包括：

30、對于每個樣本數(shù)據(jù)，計算其在孤立樹林中的路徑長度；基于路徑長度的期望值與樹的高度的比值得到異常得分；所述路徑長度為樣本數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)點從根節(jié)點達到葉節(jié)點所需的分裂次數(shù)；

31、將異常得分高于閾值的樣本數(shù)據(jù)判定為異常數(shù)據(jù)；

32、基于異常數(shù)據(jù)的類型輸出表征異常的信息。

33、可選的，所述閾值是動態(tài)調(diào)整的；所述閾值的調(diào)整過程包括：

34、s401、設(shè)定時間段t，在所述時間段t內(nèi)持續(xù)收集樣本數(shù)據(jù)；

35、s402、在時間段t內(nèi)，對于每個新收集到的樣本數(shù)據(jù)，計算其在孤立森林模型中的異常得分；

36、s403、統(tǒng)計當前時間段t內(nèi)的所有大于本時間段閾值的樣本數(shù)據(jù)異常得分，計算所有大于本事件段閾值的異常得分的平均值和標準差；初始的閾值為預(yù)設(shè)；

37、s404、設(shè)置新的閾值設(shè)置為：，其中k為預(yù)設(shè)的常數(shù)，用于控制閾值調(diào)整的靈敏度；

38、s405、將新的閾值應(yīng)用于下一個時間段t內(nèi)的異常檢測；

39、重復(fù)執(zhí)行s401至s405。

40、可選的，所述傳感器陣列包括：

41、壓力傳感器；在脈沖布袋除塵器的進風(fēng)口及出風(fēng)口分別設(shè)置有一個壓力傳感器；用于監(jiān)測脈沖布袋除塵器進風(fēng)口和出風(fēng)口的壓差；

42、溫度傳感器；設(shè)置于脈沖布袋除塵器內(nèi)部，用于監(jiān)測脈沖布袋除塵器內(nèi)部的溫度；

43、粉塵濃度傳感器；在脈沖布袋除塵器出風(fēng)口和進風(fēng)口分別設(shè)置有一個粉塵濃度傳感器，用于監(jiān)測脈沖布袋除塵器出風(fēng)口的粉塵濃度和進風(fēng)口的粉塵濃度；

44、料位計設(shè)置于灰斗或濾袋表面；用于監(jiān)測灰斗中粉塵的堆積情況或濾袋表面的粉塵堆積情況；

45、脈沖閥狀態(tài)傳感器；設(shè)置脈沖閥上；用于監(jiān)測脈沖閥的動作狀態(tài)；

46、流量傳感器；設(shè)置于進出風(fēng)口；用于監(jiān)測脈沖布袋除塵器的氣體流量；

47、振動傳感器；設(shè)置于脈沖布袋除塵器電機安裝處；用于監(jiān)測電機的振動情況；

48、所述系統(tǒng)還包括通信狀態(tài)傳感器；用于實時監(jiān)測邊緣設(shè)備與云端設(shè)備之間的通信狀態(tài)；當通信中斷時，控制報警設(shè)備進行報警。

49、可選的，所述監(jiān)控系統(tǒng)還包括若干監(jiān)測脈沖布袋除塵器所處環(huán)境的環(huán)境傳感器；所述環(huán)境傳感器包括溫度傳感器及濕度傳感器；所述環(huán)境傳感器與所述邊緣設(shè)備相通信；所述策略優(yōu)化模型的定義狀態(tài)空間還包含環(huán)境數(shù)據(jù)；

50、其中，所述云端設(shè)備接收所述環(huán)境數(shù)據(jù)并基于所述環(huán)境數(shù)據(jù)更新狀態(tài)空間s；

51、策略優(yōu)化模型根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)調(diào)整其模型參數(shù)；所述模型參數(shù)包括權(quán)重系數(shù)及閾值；

52、通過更新模型參數(shù)后的策略優(yōu)化模型輸出調(diào)整后的策略優(yōu)化結(jié)果。

53、可選的，所述系統(tǒng)還包括：本地存儲模塊，所述本地存儲模塊用于存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)及操作記錄；當邊緣設(shè)備與云端設(shè)備的通信中斷時，本地存儲模塊將離線數(shù)據(jù)進行存儲，待通信恢復(fù)后自動上傳至云端設(shè)備。

54、綜上所述，本技術(shù)的技術(shù)方案：實現(xiàn)對脈沖布袋除塵器運行參數(shù)的動態(tài)調(diào)整，確保了除塵效率的同時，同時降低了不必要的能源消耗。