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應(yīng)節(jié)點記錄格式，通過原始節(jié)點虛擬化，進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。實驗研究表明，設(shè)計的能源生產(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)濟的重要支撐，國內(nèi)冶金行業(yè)受到了巨大沖擊，因為其能源消耗量比例占據(jù)國內(nèi)能量消耗總量的巨大部分，所以能否運用科學(xué)管理手段節(jié)約國內(nèi)冶金企業(yè)各類能源消耗，對我國社會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)通過對全局生產(chǎn)周期的計算和靜態(tài)分析，以及對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�，F(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)云平臺和云計算，結(jié)合外部數(shù)據(jù)流，可以從根本出發(fā)，從實際工況的角度，對冶金行業(yè)能源消耗情況進行客觀分析和改進，達(dá)到節(jié)約能源的目的。從目前來看，通過大數(shù)據(jù)對冶金管控路徑的優(yōu)化和重組，是節(jié)約冶金能源行業(yè)最有效的路徑之一。現(xiàn)代冶金行業(yè)生產(chǎn)線的核心，就是其整個生產(chǎn)線的管控路徑。因為冶金行業(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，對冶金能量轉(zhuǎn)換和輸送配送進行調(diào)整。結(jié)合大數(shù)據(jù)思想，即可做到最優(yōu)分配。對此設(shè)計結(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

　　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，可以形成一個具有網(wǎng)格特征的路徑三維空間，個路徑的中線也形成了一個中線集合漫游網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。圖1路徑網(wǎng)絡(luò)圖設(shè)計對原冶金管控路徑網(wǎng)絡(luò)進行改造，在路徑節(jié)點處引入路徑虛擬邊和對應(yīng)虛擬節(jié)點，保證相鄰的兩個虛擬節(jié)點之間具有虛擬邊聯(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行光滑打磨。改造后的中線網(wǎng)絡(luò)編程了一個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：不同能源管控路徑中的各交叉口交點或者某條路徑端頭中線的中線點為管控原始節(jié)點。設(shè)計消除了傳統(tǒng)交叉口的原始節(jié)點，只保留端頭節(jié)點。虛擬路徑節(jié)點：在路徑交叉口的原節(jié)點處中線上扎入心的中線節(jié)點，此時的節(jié)點為虛擬節(jié)點。在路徑規(guī)劃中，虛擬節(jié)點不具備現(xiàn)實意義，只作為路徑拐彎處的起點和終點。虛擬邊，設(shè)置在管控路徑的交叉口出，直接連接兩個虛擬節(jié)點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虛擬節(jié)點邊都是可以直接互通的，如圖2所示。冶金視點從任意一條路徑進入到其他路徑內(nèi)均有虛擬邊可以走。此外管控路徑節(jié)點具有鮮明的時序性，依附于節(jié)點邊上。各邊走向為順時針方向，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)。因為管控路徑的虛擬漫游網(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)采用多重數(shù)據(jù)表進行存儲。每條邊用一個數(shù)據(jù)節(jié)點標(biāo)志，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括一個標(biāo)志域、兩個數(shù)據(jù)頂點域以及2個指針于和路徑邊信息域。所有依附于同一個數(shù)據(jù)頂點的串聯(lián)邊分列同一個數(shù)據(jù)鏈表中。因為每個邊均有兩個數(shù)據(jù)頂點，所以每條邊均同時存在于兩個鏈表中[4]。為了提高管控效率，減少不必要內(nèi)存，設(shè)計額外采用節(jié)點邊位移標(biāo)志性代碼，用于指向節(jié)點針。該節(jié)點針需要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計算技術(shù)，進行節(jié)點指向匹配。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)在進行數(shù)據(jù)庫錄入時，將所有數(shù)據(jù)劃分為數(shù)據(jù)節(jié)點表和數(shù)據(jù)邊緣表。數(shù)據(jù)節(jié)點表的記錄結(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)抽象實體模型為基礎(chǔ)，基于節(jié)點結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，根據(jù)路徑實體元素、大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)元素以及參數(shù)元素進行重組。實體冶金管控路徑可以劃分為路徑中心點、分段路徑、路徑組等幾個層次。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)點進行虛擬化，邊緣化光滑，以及原始節(jié)點排序。具體步驟如下：將原始節(jié)點虛擬化，在虛擬網(wǎng)絡(luò)的分段中線上有兩條節(jié)點邊，插入若干個虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。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紙?zhí)摂M邊的一致性。設(shè)計使用基于三維旋轉(zhuǎn)矢量的圓弧差值算法。分別對原始邊進行賦值，將虛擬節(jié)點插入到原始邊的切線處，以切線為圓心生成虛擬邊。對原始路徑進行邊緣化光滑，從路徑以便開始搜索，找到首個光華店，在該點的兩側(cè)標(biāo)注新的光滑點。這三個點之間插入圓弧，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)化為實線。節(jié)點排序主要依據(jù)與節(jié)點編標(biāo)。將管控路徑中的所有節(jié)點編表中的邊根據(jù)方位角順序進行排序，對于路徑邊緣的邊，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漫游管控路徑進行合理賦值，根據(jù)賦值信息即可生成新的管控路徑，實現(xiàn)冶金能源的生產(chǎn)分配。

　　2實驗數(shù)據(jù)分析

　　為了詳細(xì)驗證上述設(shè)計的大數(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，進行實驗對比。設(shè)置對比組和實驗組，令對比組選擇傳統(tǒng)冶金路徑。令實驗組選擇新型路徑方法，在固定冶金產(chǎn)量目標(biāo)下，計算整體能源消耗量，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，實驗組生產(chǎn)總成本明顯低于對比組�？梢宰C明應(yīng)用新設(shè)計的能源生產(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，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，實現(xiàn)濟源節(jié)約。

　　參考文獻

　　[1]徐雪松,楊勝杰.大數(shù)據(jù)背景下中國鋼鐵生產(chǎn)能源管控路徑優(yōu)化研究[J].工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟,2017,36(1):32-40.

　　[2]范鐵軍,吳秀婷,施燦濤.中小鋼鐵企業(yè)智能制造實施路徑研究[J].冶金經(jīng)濟與管理,2018，7(17).:12-40.

　　[3]欒天陽.基于LEAP模型的吉林省鋼鐵工業(yè)碳減排路徑研究[D].吉林大學(xué),2016，17(7).:15-4.