冶金企業(yè)能源生產(chǎn)管控路徑論文

　　摘要：為了降低冶金生產(chǎn)的能源消耗量，在大數(shù)據(jù)背景下提出一種冶金企業(yè)能源生產(chǎn)管控路徑設(shè)計(jì)方法。利用冶金管控路徑中線，建立虛擬路徑漫游網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置路徑節(jié)點(diǎn)和虛擬邊，建立多渠道輸送路徑，基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)功能，確立具體管控路徑網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，制備尾綴匹配表和對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)記錄格式，通過原始節(jié)點(diǎn)虛擬化，進(jìn)行冶金能源管控路徑虛擬網(wǎng)絡(luò)賦值，完成管控路徑設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)研究表明，設(shè)計(jì)的能源生產(chǎn)管控路徑與傳統(tǒng)路徑相比，固定產(chǎn)量條件下，資源消耗量減少22%，可以有效減少冶金能源。

　　關(guān)鍵詞：冶金；管控路徑；節(jié)點(diǎn)虛擬化

　　隨著我國最新一輪城鄉(xiāng)快速發(fā)展建設(shè)，金屬資源和冶金能源的問題日趨嚴(yán)重。作為我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支撐，國內(nèi)冶金行業(yè)受到了巨大沖擊，因?yàn)槠淠茉聪�耗量比例占�?jù)國內(nèi)能量消耗總量的巨大部分，所以能否運(yùn)用科學(xué)管理手段節(jié)約國內(nèi)冶金企業(yè)各類能源消耗，對(duì)我國社會(huì)整體改革和能源消耗下降具有重要意義。傳統(tǒng)冶金企業(yè)的能源管理和生產(chǎn)調(diào)控，一般僅能采用宏觀調(diào)控的手段，在生產(chǎn)過程中減少能源消耗。部分企業(yè)通過對(duì)全局生產(chǎn)周期的計(jì)算和靜態(tài)分析，以及對(duì)冶金使用的單一能源介質(zhì)和設(shè)備的改革，達(dá)到冶金也能的目的[1]。這樣很難從根本上滿足全局用能低消耗、零放散、高收益的要求。現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)的出現(xiàn)，為各行業(yè)提供了新的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和計(jì)算方式。這也給我國冶金企業(yè)的能源生產(chǎn)管理，提供了廣泛的技術(shù)基礎(chǔ)。通過網(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)和云計(jì)算，結(jié)合外部數(shù)據(jù)流，可以從根本出發(fā)，從實(shí)際工況的角度，對(duì)冶金行業(yè)能源消耗情況進(jìn)行客觀分析和改進(jìn)，達(dá)到節(jié)約能源的目的。從目前來看，通過大數(shù)據(jù)對(duì)冶金管控路徑的優(yōu)化和重組，是節(jié)約冶金能源行業(yè)最有效的路徑之一�，F(xiàn)代冶金行業(yè)生產(chǎn)線的核心，就是其整個(gè)生產(chǎn)線的管控路徑。因?yàn)橐苯鹦袠I(yè)的能源管理需求需要根據(jù)冶金生產(chǎn)過程中的能量使用分配以及回收情況，對(duì)冶金能量轉(zhuǎn)換和輸送配送進(jìn)行調(diào)整。結(jié)合大數(shù)據(jù)思想，即可做到最優(yōu)分配。對(duì)此設(shè)計(jì)結(jié)合大數(shù)據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)資料，以虛擬技術(shù)為核心，提出新型冶金企業(yè)能源管控路徑，減少冶金行業(yè)能源消耗，實(shí)現(xiàn)配置最優(yōu)[2]。

　　1冶金企業(yè)能源生產(chǎn)管控路徑設(shè)計(jì)

　　1.1建立管控路徑漫游網(wǎng)絡(luò)

　　冶金企業(yè)的管控路徑是冶金生產(chǎn)的重要通道，將各路徑相連，可以形成一個(gè)具有網(wǎng)格特征的路徑三維空間，個(gè)路徑的中線也形成了一個(gè)中線集合漫游網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。圖1路徑網(wǎng)絡(luò)圖設(shè)計(jì)對(duì)原冶金管控路徑網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造，在路徑節(jié)點(diǎn)處引入路徑虛擬邊和對(duì)應(yīng)虛擬節(jié)點(diǎn)，保證相鄰的兩個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)之間具有虛擬邊聯(lián)通性。虛擬便需要由三維直線和圓弧線建立，將所有剩余的路徑斜邊進(jìn)行光滑打磨。改造后的中線網(wǎng)絡(luò)編程了一個(gè)具有漫游功能的管控路徑集合網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各元素的功能如下：原始節(jié)點(diǎn)：不同能源管控路徑中的各交叉口交點(diǎn)或者某條路徑端頭中線的中線點(diǎn)為管控原始節(jié)點(diǎn)。設(shè)計(jì)消除了傳統(tǒng)交叉口的原始節(jié)點(diǎn)，只保留端頭節(jié)點(diǎn)。虛擬路徑節(jié)點(diǎn)：在路徑交叉口的原節(jié)點(diǎn)處中線上扎入心的中線節(jié)點(diǎn)，此時(shí)的節(jié)點(diǎn)為虛擬節(jié)點(diǎn)。在路徑規(guī)劃中，虛擬節(jié)點(diǎn)不具備現(xiàn)實(shí)意義，只作為路徑拐彎處的起點(diǎn)和終點(diǎn)。虛擬邊，設(shè)置在管控路徑的交叉口出，直接連接兩個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)的某段三維圓弧或者路徑虛擬便。虛擬邊可以看做是一條路徑進(jìn)入另一條路徑的網(wǎng)絡(luò)軌跡，可以近似的看做是一種路徑彎道。此外，漫游網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的交叉口具有全路徑屬性，即在路徑交叉口的任意兩個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)邊都是可以直接互通的，如圖2所示。冶金視點(diǎn)從任意一條路徑進(jìn)入到其他路徑內(nèi)均有虛擬邊可以走。此外管控路徑節(jié)點(diǎn)具有鮮明的時(shí)序性，依附于節(jié)點(diǎn)邊上。各邊走向?yàn)轫槙r(shí)針方向，形成有序邊角[3]。

　　1.2大數(shù)據(jù)下的路徑網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

　　上述建立的管控路徑漫游網(wǎng)絡(luò)為虛擬網(wǎng)絡(luò)，必須基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)功能，確立具體的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。因?yàn)楣芸芈窂降奶摂M漫游網(wǎng)絡(luò)不需要考慮虛擬邊的方向走向，數(shù)據(jù)稀疏五香路徑。所以數(shù)據(jù)采用多重?cái)?shù)據(jù)表進(jìn)行存儲(chǔ)。每條邊用一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)標(biāo)志，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括一個(gè)標(biāo)志域、兩個(gè)數(shù)據(jù)頂點(diǎn)域以及2個(gè)指針于和路徑邊信息域。所有依附于同一個(gè)數(shù)據(jù)頂點(diǎn)的串聯(lián)邊分列同一個(gè)數(shù)據(jù)鏈表中。因?yàn)槊總�(gè)邊均有兩個(gè)數(shù)據(jù)頂點(diǎn)，所以每條邊均同時(shí)存在于兩個(gè)鏈表中[4]。為了提高管控效率，減少不必要內(nèi)存，設(shè)計(jì)額外采用節(jié)點(diǎn)邊位移標(biāo)志性代碼，用于指向節(jié)點(diǎn)針。該節(jié)點(diǎn)針需要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)指向匹配。匹配原理就是講內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫分開，然后根據(jù)數(shù)據(jù)尾綴重新契合。利用大數(shù)據(jù)制備對(duì)應(yīng)尾綴契合表如表1所示[5。路徑網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫錄入時(shí)，將所有數(shù)據(jù)劃分為數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)表和數(shù)據(jù)邊緣表。數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)表的記錄結(jié)構(gòu)如下：

　　1.3管控路徑的建立

　　節(jié)能化管控路徑的建立需要以上述建立的虛擬網(wǎng)絡(luò)抽象實(shí)體模型為基礎(chǔ)，基于節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，根據(jù)路徑實(shí)體元素、大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)元素以及參數(shù)元素進(jìn)行重組。實(shí)體冶金管控路徑可以劃分為路徑中心點(diǎn)、分段路徑、路徑組等幾個(gè)層次。通過大數(shù)據(jù)資料，取出上述虛擬網(wǎng)絡(luò)中的分段中線網(wǎng)絡(luò)，將原始節(jié)點(diǎn)進(jìn)行虛擬化，邊緣化光滑，以及原始節(jié)點(diǎn)排序。具體步驟如下：將原始節(jié)點(diǎn)虛擬化，在虛擬網(wǎng)絡(luò)的分段中線上有兩條節(jié)點(diǎn)邊，插入若干個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。為了消除網(wǎng)絡(luò)賦值的跳變現(xiàn)象，虛擬邊必須平滑。具體可以使用平滑差值的方法報(bào)紙?zhí)摂M邊的一致性。設(shè)計(jì)使用基于三維旋轉(zhuǎn)矢量的圓弧差值算法。分別對(duì)原始邊進(jìn)行賦值，將虛擬節(jié)點(diǎn)插入到原始邊的切線處，以切線為圓心生成虛擬邊。對(duì)原始路徑進(jìn)行邊緣化光滑，從路徑以便開始搜索，找到首個(gè)光華店，在該點(diǎn)的兩側(cè)標(biāo)注新的光滑點(diǎn)。這三個(gè)點(diǎn)之間插入圓弧，制作圓弧的切邊。圓弧的插入可以使用虛擬邊求解算法，將路徑原始邊的虛線部分轉(zhuǎn)化為實(shí)線。節(jié)點(diǎn)排序主要依據(jù)與節(jié)點(diǎn)編標(biāo)。將管控路徑中的所有節(jié)點(diǎn)編表中的邊根據(jù)方位角順序進(jìn)行排序，對(duì)于路徑邊緣的邊，為0度方位角，則直接插入到有序邊角尾部。通過上述過程即可對(duì)漫游管控路徑進(jìn)行合理賦值，根據(jù)賦值信息即可生成新的管控路徑，實(shí)現(xiàn)冶金能源的生產(chǎn)分配。

　　2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

　　為了詳細(xì)驗(yàn)證上述設(shè)計(jì)的大數(shù)據(jù)背景下冶金企業(yè)能源生產(chǎn)管控路徑能否有效節(jié)省冶金資源，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比。設(shè)置對(duì)比組和實(shí)驗(yàn)組，令對(duì)比組選擇傳統(tǒng)冶金路徑。令實(shí)驗(yàn)組選擇新型路徑方法，在固定冶金產(chǎn)量目標(biāo)下，計(jì)算整體能源消耗量，其結(jié)果如表3所示。根據(jù)表3數(shù)據(jù)可以看出在產(chǎn)量完全相同的情況下，實(shí)驗(yàn)組生產(chǎn)總成本明顯低于對(duì)比組�？梢宰C明應(yīng)用新設(shè)計(jì)的能源生產(chǎn)管控路徑可以明顯降低生產(chǎn)成本，減少資源消耗。

　　3結(jié)語

　　隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和國內(nèi)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，冶金能源消耗的合理降低可以為我國節(jié)約大量的經(jīng)濟(jì)成本。大數(shù)據(jù)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，為我國冶金企業(yè)能源節(jié)約研究提供的豐富的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通過不同類型的數(shù)據(jù)匯總，利用虛擬化技術(shù)，可以對(duì)冶金企業(yè)管控路徑做出有效優(yōu)化，保證相關(guān)企業(yè)可以合理配置資源，實(shí)現(xiàn)濟(jì)源節(jié)約。

　　參考文獻(xiàn)

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