數(shù)據(jù)挖掘解決方案

企業(yè)大量保存的歷史數(shù)據(jù)是企業(yè)的寶貴財(cái)富，是企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)狀況最忠實(shí)的反映，如何充分利用這些歷史數(shù)據(jù)，從中提取有用的信息，以便為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供決策是企業(yè)在信息化建設(shè)中迫切需要解決的問(wèn)題。

ESP-DataMiner是浙江中控軟件技術(shù)有限公司自主開(kāi)發(fā)的具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代數(shù)據(jù)挖掘軟件，它采用先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)、高度伸縮的數(shù)據(jù)挖掘算法、豐富的數(shù)據(jù)挖掘模式可廣泛應(yīng)用于流程、電信、零售、稅務(wù)等數(shù)據(jù)密集型企業(yè)中，用于幫助企業(yè)探索運(yùn)行狀況，分析潛在的價(jià)值，提高企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)水平。

ESP-DataMiner 由客戶器和服務(wù)器端組成，客戶端包含用戶界面、結(jié)果瀏覽器、調(diào)出工具、環(huán)境層API等組件。其中用戶界面為用戶提供一個(gè)圖形化的數(shù)據(jù)挖掘建模界面, 包括數(shù)據(jù)來(lái)源、預(yù)處理形式、所選模式、所用算法、結(jié)果形式等?？蛻舳伺c挖掘服務(wù)器的訪問(wèn)通過(guò)環(huán)境層API進(jìn)行。結(jié)果瀏覽器提供一個(gè)查看、分析挖掘結(jié)果的工具的集合, 它通過(guò)結(jié)果API訪問(wèn)結(jié)果庫(kù)，調(diào)出工具可以將數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果從結(jié)果庫(kù)中倒出。環(huán)境層API定義了一些用戶可以訪問(wèn)的控制挖掘服務(wù)器運(yùn)行、挖掘結(jié)果保存、結(jié)果提取等功能的API。

服務(wù)端由處理庫(kù)、挖掘庫(kù)、挖掘內(nèi)核、挖掘結(jié)果庫(kù)組成。其中處理庫(kù)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的裝入、變換、預(yù)處理；挖掘庫(kù)針對(duì)具體任務(wù), 定義挖掘模式、算法、預(yù)處理的集合，挖掘內(nèi)核由挖掘的模式和算法組成, 根據(jù)用于定義的挖掘庫(kù)完成挖掘過(guò)程。挖掘結(jié)果庫(kù)是保存結(jié)果的地方。

ESP-DataMiner提供豐富的挖掘模式，采用模塊化結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)挖掘流程，降低數(shù)據(jù)挖掘的門(mén)檻；

可視化的界面以及多種結(jié)果瀏覽方法便于用戶理解挖掘得到的結(jié)果；

內(nèi)嵌ETL工具，支持SQL語(yǔ)言檢索數(shù)據(jù)以及支持預(yù)言模型標(biāo)記語(yǔ)言PMML，具有較好的擴(kuò)展性能；

挖掘建模過(guò)程采用一些泛化性能好，學(xué)習(xí)精度高的算法如SVM、EM、C4.5，有效提高系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間；

提供二次開(kāi)發(fā)的編程接口，可以很方便地將ESP-DataMiner嵌入到實(shí)際 的應(yīng)用中。

操作指導(dǎo)

將隱含在歷史操作數(shù)據(jù)中的操作人員的操作經(jīng)驗(yàn)提取出來(lái)，用于指導(dǎo)生產(chǎn)，優(yōu)化操作，提高裝置運(yùn)行效率。

指標(biāo)監(jiān)控

根據(jù)當(dāng)前的生產(chǎn)狀況，對(duì)操作參數(shù)給出實(shí)時(shí)的、合理的建議，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

運(yùn)行分析

通過(guò)考察各個(gè)變量與優(yōu)化目標(biāo)之間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，尋找出一組最佳的生產(chǎn)操作參數(shù)組合，揭示裝置運(yùn)行的規(guī)律。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

株洲冶煉集團(tuán)有限公司位于湖南省株洲市清水塘工業(yè)區(qū)，是由株洲冶煉廠整體改組改制而成的國(guó)有獨(dú)資公司，始建于1956 年，是全國(guó)“一五”期間156 項(xiàng)重點(diǎn)建設(shè)工程之一，目前已發(fā)展成中國(guó)有色行業(yè)的國(guó)有大型企業(yè)，年生產(chǎn)硫酸18 萬(wàn)噸，有色金屬36 萬(wàn)余噸，其中鋅25 萬(wàn)噸、鉛7 萬(wàn)噸、銅1 萬(wàn)噸，銷售收入32 億元，出口創(chuàng)匯1.6 億美元，鉛鋅出口占全國(guó)鉛鋅出口總量的20%，是我國(guó)主要的鉛鋅生產(chǎn)和出口基地和我國(guó)唯一鋅、鉛、銀三種產(chǎn)品均獲國(guó)際認(rèn)可的企業(yè)。

針對(duì)鉛燒結(jié)煙氣WSA 制酸過(guò)程中的一些應(yīng)用瓶頸，采用數(shù)據(jù)挖掘方法挖掘關(guān)鍵參數(shù)和質(zhì)量指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)，為生產(chǎn)人員提供了操作指導(dǎo)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，帶來(lái)了直接的經(jīng)濟(jì)效益。

　WSA裝置的工藝流程圖

由于不斷增加的煙氣處理量需求，株冶鉛燒結(jié)煙氣WSA 制酸過(guò)程煙氣凈化、預(yù)熱、冷凝工段均處于最大生產(chǎn)負(fù)荷甚至超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，原始的設(shè)計(jì)參數(shù)不能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定優(yōu)化運(yùn)行的要求。企業(yè)迫切需要一種能夠根據(jù)生產(chǎn)操作歷史記錄分析系統(tǒng)在不同負(fù)荷工況下的操作特性進(jìn)而尋找其優(yōu)化操作參數(shù)的手段。采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),通過(guò)對(duì)株冶鉛燒結(jié)煙氣WSA 制酸過(guò)程項(xiàng)目相關(guān)生產(chǎn)過(guò)程的歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及正常工況數(shù)據(jù)的預(yù)處理與數(shù)據(jù)挖掘建模，開(kāi)發(fā)具有指定功能的計(jì)算機(jī)用戶界面軟件，實(shí)現(xiàn)在線或離線的數(shù)據(jù)分析處理平臺(tái)解決設(shè)備的負(fù)荷能力評(píng)價(jià)和操作參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題，同時(shí)為工藝人員掌握過(guò)程的控制機(jī)理并進(jìn)一步提高生產(chǎn)管理水平提供一個(gè)良好的工作平臺(tái)。

經(jīng)過(guò)浙江中控軟件技術(shù)有限公司工程人員和本公司相關(guān)技術(shù)人員組成的項(xiàng)目組的共同努力：在2004年06月實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)安裝完畢并開(kāi)始積累生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)；2005年3月中控軟件提供了完整的數(shù)據(jù)挖掘軟件包，并進(jìn)行了數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)的用戶培訓(xùn)與工程師培訓(xùn)。數(shù)據(jù)挖掘?yàn)閯?dòng)力波洗滌器的過(guò)程變量提供可視化描述，在其關(guān)聯(lián)復(fù)雜程度有限情況下給出最高二次多項(xiàng)式的解析表達(dá)及參數(shù)估計(jì)。具體達(dá)到了如下目標(biāo)：

提供WSA 制酸系統(tǒng)的熔鹽換熱器基于歷史數(shù)據(jù)的換熱能力評(píng)估參數(shù)，并提供可視化呈現(xiàn)。

提供酸霧控制器的優(yōu)化操作指導(dǎo)，從而根據(jù)實(shí)時(shí)操作工況優(yōu)化冷凝效果。在穩(wěn)定工況下通過(guò)優(yōu)化操作指導(dǎo)，使用后的平均尾氣酸霧檢測(cè)指標(biāo)接近或超過(guò)近期操作的穩(wěn)態(tài)最好水平與平均水平的均值。

提供冷凝酸濃度與原料、相關(guān)過(guò)程參數(shù)的關(guān)聯(lián)分析并提供用戶界面呈現(xiàn)。

上圖為該系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量數(shù)據(jù)被DCS采樣，并由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)OPC接口在線完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和存貯。用戶可按時(shí)間段或定義自動(dòng)間隔將歷史數(shù)據(jù)按分析對(duì)象經(jīng)穩(wěn)態(tài)化、離散化、合并處理后導(dǎo)入各自的關(guān)系樣本庫(kù)中；各定制的分析模塊在此基礎(chǔ)上完成數(shù)據(jù)分析并參考當(dāng)前工況將結(jié)果呈現(xiàn)給用戶。

應(yīng)用效果