濕法煙氣脫硫專家系統的開發研究

胡志光 ,馬苗云 ,鄧 倩,常愛玲

(華北電力大學環境科學與工程學院,河北 保定 071003)

1 濕法煙氣脫硫專家系統知識庫的開發

濕法煙氣脫硫系統(WFGD)是我國電廠應用最廣泛的脫硫系統,開發研究WFGD專家系統不僅可以用于培訓運行人員、進行現場所有的啟停和運行操作訓練,還可以做現場不可能進行的事故演習和操作實驗,分析事故原因,保證電廠安全生產和提高脫硫效率及運行經濟性。

濕法煙氣脫硫知識庫是以 Access數據庫和Word文檔的形式體現的,共有2個A ccess數據庫和233個w ord文檔,2個數據庫分別命名為“數據庫.mdb”和“db.mdb”。“數據庫.mdb”應用于濕法煙氣專家幫助界面,按照濕法煙氣脫硫知識層次創建了2個表,分別為“一級分類表”和“二級分類表”,一級分類中將煙氣濕法脫硫知識分為10類,以分類編號和標題為字段名,如圖1所示。“二級分類”中將這十類再分為233類,同樣以分類編號和標題為字段名,在二級分類中濕法煙氣脫硫故障知識庫表如圖2所示。

圖1 濕法煙氣脫硫專家系統知識庫一級分類

2 濕法煙氣脫硫專家系統的推理機制

濕法煙氣脫硫專家系統采用的是正向推理和元知識搜索。正向推理就是按由數據推出結論的方向推理,即由濕法煙氣脫硫知識庫出發,找出滿足搜索條件的知識,逐級向下,反復推理得出結論。

IF(條件句)

Then(結論事件)

正向推理能充分運用用戶提供的信息,只要某數據加入到知識庫中,其就可以被用于推理。將濕法煙氣脫硫的知識從高級到低級劃分為3個層次,較高層知識可以管理、解釋、使用較低層次知識,而該設計的專家系統屬最低層次知識,元知識的作用就是使對象級知識得到有效的使用。

3 濕法煙氣脫硫專家系統界面的開發

3.1 主界面的開發

專家系統的主界面即為啟動界面。另外濕法煙氣脫硫專家系統還建立了專家幫助界面、故障診斷界面、工藝仿真界面、知識庫管理界面、關于界面和權限界面共6個界面。在啟動界面用菜單編輯器編輯菜單欄,編輯6個一級菜單分別為專家幫助、故障診斷、工藝仿真、知識庫管理、關于和退出。圖3為濕法煙氣脫硫專家系統主界面。

3.2 幫助系統的開發

3.2.1 加載數據庫至窗體

專家幫助界面的設計,主要是依靠T reeview控件和Rich TextBox控件,在form load()事件中加載樹形目錄結構到Treeview控件,即在加載窗體的時候,T reeview控件中的目錄同時加載完成。主要代碼如下:

圖2 濕法煙氣脫硫故障知識庫二級分類

圖3 濕法煙氣脫硫專家系統主界面

3.2.2 建立Rich Textbox中的文本與目錄內容的關

將知識庫的分類標題與系統知識庫的最終數據鏈接起來,在窗體上顯示將為Tree view控件的二級目錄標題與 Rich Textbox中的文本鏈接起來。當點擊T ree view控件時,會觸發T reeview控件中的nodeClick事件,在此,引一個條件語句來實現Rich Textbo x中的文本與目錄中標題的關聯。具體操作為,在加載樹型目錄結構的過程中,每個目錄標題均有一個唯一的關鍵詞與之匹配,將這些關鍵詞作為條件的Key,當nodeClick事件發生時,所有關鍵詞都有匹配,即當用戶點擊相應的標題時,與之相對應的文本將在 Rich Textbox中顯示出來。具體程序代碼如下:

3.2.3 實現檢索切換

當點擊“檢索”按鈕,界面切換至濕法煙氣脫硫專家幫助檢索界面,在文本框中輸入要檢索的關鍵詞,點擊“查詢”,軟件將會在濕法煙氣脫硫知識庫中檢索與關鍵詞有關知識目錄,顯示在下列表框List1中,點擊目錄,同樣右側Rich TextBox1中將顯示該知識。如知識庫中沒有該條知識,系統將提醒工作人員錄入,使得軟件逐漸完善。

3.3 故障診斷系統的開發

故障診斷界面主要由1個List列表框控件、3個Textbox控件和Date控件組成。由List列表框列出故障名稱,3個 Textbox控件分別輸出故障現象、發生故障的可能原因以及解決故障的辦法。另外,最關鍵的Date控件的 visible屬性為 false,因此在途中無顯示,Date控件是常用的數據庫訪問控件,專家幫助系統由于知識的描述性及圖表等字段不易控制等原因未使用該控件,Date控件最大的優點就是基本不用編寫代碼,就可執行數據庫訪問工作。考慮系統的穩定性,故障的添加和修改不能在本部分使用,需從管理界面輸入權限后進入。

3.4 工藝仿真界面的開發

本界面的開發目的是為了將濕法煙氣脫硫工藝流程整體、形象的用計算機程序表示出來,為運行人員提供學習幫助,濕法煙氣脫硫工藝仿真界面如圖4所示。工藝仿真系統模擬了濕法煙氣脫硫整體運行的工藝流程,動態的顯示了主要脫硫設備的運行狀態。模擬并捕集主要在線數據,如進塔煙氣流量、煙氣入口SO2濃度、出口SO2濃度、GGH前溫度、GGH 后溫度、GGH 前后壓力差 、p H 值、密度值 、塔內液位高度、除霧器壓力差、CaCO3漿液流量等參數值。軟件依照FGD系統設計值為所捕集的運行參數設置了限值,當運行參數超出限值,系統將彈出對話框進行報警,并激發故障診斷界面。

系統仿真的實現主要依靠Timer控件,本窗體共設計了9個Timer控件,來實現脫硫仿真圖的運行狀態。語法為Private Sub Object_Timer()。

圖4 濕法煙氣脫硫工藝仿真界面

3.5 知識庫管理界面的開發

知識庫管理界面主要包括 DataGrid控件、Adodc控件 、Common Dialog控件 、Combo控件、Label控件,為保障軟件的穩定運行,必須具備一定的權限才能修改知識庫。本系統通過在管理員登陸界面輸入用戶名和密碼來識別權限。輸入正確的用戶名和密碼后,點擊確定對知識庫進行管理,知識庫的管理功能包括:濕法煙氣脫硫系統的知識添加、修改、刪除和檢索等。

4 結語

將專家系統應用于濕式石灰石/石膏法煙氣脫硫系統中,利于幫助運行人員穩定和優化電廠脫硫設備運行,提高脫硫效率,降低能源消耗,實現機組的經濟安全運行。

[1]Zhao Yi,Fu Yanch un,Ma Shuangchen,et al.Experimental study on the simultaneous desu lfurizatiand denitrification by duct injection[J].Environmental Science,2004,16(4):674～677.

[2]周至祥,段建中,薛建明.火電廠濕法煙氣脫硫技術手冊[M].北京:中國電力出版社,2006.

[3]曾華庭,楊 華,馬斌,等.濕法煙氣脫硫系統的安全性及優化[M].北京:中國電力出版社,2003.

[4]敖志剛.人工智能與專家系統導論[M].合肥:中國科技大學出版社,2002.

[5]蔡自興,約翰?德爾金,龔 濤.高級專家系統原理、設計及應用[M].北京:科學出版社,2005.