1 前 言

在現代高爐煉鐵技術發(fā)展進(jìn)程中，操作過(g大那uò)程控制及專家系統的開(kāi)發(fā)研究，迄今大緻可分為三個階段：

（1）1950～1970年。該階段在物料平衡放了、熱量平衡基礎上，采用配料計算、工程計算、Rist操購市作線等對(duì)高爐操作進(jìn)行靜态熱力學(x雪錢ué)分析，給出各種(zhǒng)變動高秒因素對(duì)焦比影響的分析。爐況的判斷及調控，主要依靠高爐操作者的生學實際經(jīng)驗進(jìn術人)行。

（2）1970～1985年。該階段以日本為代表，由高爐系統獲得大量冶煉數據店船輸入信号，利用動力學(xué)模型、控制模型或爐況判斷模型，借白司助過(guò)程計算機對(duì)爐況進(jìn)行數據與信息的處理、分析會書與判斷。與前第一階段相比，高爐操作控制技術習兒上已有長(cháng)足進(jìn光坐)步，基本上可防止因操作者的因素而能聽造成(chéng)的爐況判斷失誤。

（3）1985年～迄今。該階段在高爐操作計算機控制技術中，去快運用人工智能(néng)與知識工程技術，彙集經(jīng)驗操作者的智慧和冶南樂煉理論研究專家的成(chéng)果，構成(chéng)多種農物(zhǒng)專家系統，預測爐況發(fā)展趨勢并給出快體操作指示。
　　目前，在國(guó)内外一些高爐上，運用專家系道但統進(jìn)行爐身壓力、低矽操作、軟熔帶形狀、爐身女拍氣流分布、裝料制度等方面(miàn)的控制，已取得較好(hǎo)的效果放行。

2 國(guó)外開(kāi)發(fā)這師應用概況

1985年以來，日本先于其它國(guó)家開(kāi)發這很(fā)了用于高爐操作控制的專家系統，并在實際中得也頻以應用。

2.1 新日鐵高爐專家系統議門
　　君津廠專家系統構成(chéng)系統流程。高爐現場數據由過(guò說議)程計算機收集，經(jīng)數據通訊通道(dào)傳送到(dào)專用處資很理機去進(jìn)行處理分析，其結果再返哥木回現場顯示。系統設有二個知識庫，一為在線使用，一為離線使用。現麗

2.2 1号高爐專家系統
　　該系統為數模－專家結合型系統。其運行愛河特點是將(jiāng)數學(xué)模型和實際規則兩(li錢對ǎng)者相結合，操作數據采集為2min一次，計算為10min請下一次，取小時(shí)平均值。短期控制時(shí)，操錯信作數據用于判斷爐況。正常爐況下（約80％～85％時(shí)間），噴學厭煤比、風溫及濕度等均用爐熱指數TS數模控制，異常爐況下（15％～20％業還時(shí)間），由經(jīng)驗規則來實施控制。專家知識庫中含1城開200條規則。鐵水矽含量[Si]與鐵機吃水溫度的預測命中率達85％～90％。物好長(cháng)期控制時(shí)，操作數據用于診斷爐況，然輛光後(hòu)由生産決策者判定長(cháng)期操作的方針與相關參數控制值白物。

2.3 4号高爐專家系統
　　該系統模型的改進(jìn)型爐況判斷專家系統。對兒動态模型在給定時(shí)間間隔内作一次運算綠南，對(duì)過(guò)程、狀态做出判斷，靜态模又開型離線運行，産生的信息給工程師、管理者作判斷用。系統管理範圍為修複風指導、異常都不爐況的操作、日常操作指導（爐體熱靜間負荷控制、爐底溫度控制、無鐘爐頂使用方法、低矽冶煉、年歌防止爐缸不活躍）等方面(miàn)。

2.4 模型集成(chéng)系統
　　新日鐵大分廠2号高爐上的模型集成(chéng件通)系統，是以軟融帶推斷模型為主建立的。整個系統包含532個傳多如感器，8種(zhǒng)軟融帶模式，1個專家知識庫（内含5850條規則）女匠。在過(guò)程控制應用中，系統采樣(yàng)時(shí)間間隔1s（采車微集1200條過(guò)程數據），給出操作指示的時(shí)間間隔和爸為5s。

京濱1号高爐（4907m3）上的模型集成(c拍下héng)系統，是以無鐘爐頂爐長不料布料模型為主建立的。該系統的專家知識庫，是外會由裝料制度、煤氣流狀态、爐體溫度場、風量、風壓、透氣性等重要影響因素組成(ch地她éng)。

2.5 爐溫爐況判斷系統
　　日本鋼管福山廠5号高爐上的在線實時(shí)型專家系統，主要用于爐溫預報與異常爐況判斷。理時整個系統包含900個檢測點，1個專家知路黃識庫(内含爐熱預報規則500多條，爐況判斷規則200多條)。在高雜嗎爐實時(shí)應用中，2min進(jìn)行一次預測異常爐況不制(包括管道(dào)現象和崩料等)，20min進(jìn)行一次爐熱狀态推會睡斷。

2.6 芬蘭拉赫廠高爐專家系統
　　芬蘭羅德洛基公司拉赫廠2号高爐的控制模型，是20世紀輛器90年代以後(hòu)，在系統的基礎上發(fā)短白展起(qǐ)來的，由動态模型與靜态模型組成(chéng)，目标是報數保持高爐下部的熱平衡，防止高爐出現不如吧穩定和異常爐況。主要功能(néng)通和為裝料監控(及配料計算)、煤氣分布與煤氣利用率（CO/CO事訊2）分析、非正常爐況識别（塌料、崩料、滑料、結瘤放光、懸料等）、鐵水溫度、[Si] 及出鐵控制等，專家系統知秒師識庫包括兩(liǎng)個經(jīng)驗庫，共有850條判斷規少又則，一個經(jīng)驗庫用于高爐的正常操作，另一個用于故障後(hòu)的再山裡啟動、休風後(hòu)的鼓風操作和診斷出爐況突然雨校發(fā)生異常變化時(shí)的啟生就動操作。系統操作診斷分為：30s、5min、15min短周期高爐狀況判斷；美很8h中周期診斷，監視周期爐況趨勢；長(cháng你理)周期診斷，評估前一天爐況及趨勢，确定當天的操作離家方針。

2.7 奧鋼聯林茨廠高爐專家系統
    該系統為奧鋼聯工討算程技術公司與林茨廠聯合開(kāi)發(fā)，訊們自1997年以來，專家系統在2772m3高爐上以閉環方式成(chéng)上為功地運行，在無操作人員任何介入的長火情況下，每天24h對(duì)燃料比、爐料堿度、燃油的工噴吹、加蒸汽及爐料分布等實施自動控制。控制系統最顯著的特點還光是對(duì)原燃料條件無苛刻要求，能(né歌做ng)适應原燃料條件變動的短期調整。
   計兒; 此外，比利時(shí)、瑞典、澳大利做視亞、美國(guó)、俄羅斯等國(guó身城)也都(dōu)相繼開(kāi)發(fā)應用了自己的高爐專家系醫道統，并以其作為推動煉鐵技術進(jìn)步、挖掘高爐開雜生産潛力、實現節能(néng)降耗的重要措施。

3 國(guó)内開(kāi)發(fā)應用概況

多年來，在資金、技術、基礎設施條件樂讀等與國(guó)外相差甚大的情況下，國(guó)内也一直緻力于高爐過(外拿guò)程控制技術與專家系統的開(kāi)發(fā)研究工作，且白可多以廠校（或院、所）合作的方式進(jìn)行。

3.1 首鋼高爐專家系統
　　20世紀90年代初北京科技大學(xué)與首鋼合作開(kāi)發(f男購ā)的系統，由爐熱狀态判斷（[Si]預劇們報）、爐況順行判斷（懸料，崩料，滑料等）和爐體狀态判斷（爐牆結瘤、們們冷卻壁燒穿及漏水等）三個子系統組成(c地有héng)。
　　首鋼人工智能(néng)高爐冶煉專家系統，當時(shí亮農)居國(guó)内領先水平，1998年曾獲得國(guó)家專利，并應用在首鋼172妹林6m3高爐上。因未随計算機技術進(jìn)步繼續深入開(kāi)發女物(fā)和完善提高，2000年被(bèi)首鋼引進(jìn)的芬蘭高爐們短控制專家系統所取代。

3.2 鞍鋼高爐專家系統
　　鞍鋼4号（1000m3級）高爐專家系統，由數據庫、推理機、知識庫、線光動态數據模型和機理模型、爐熱判斷、解說師釋和預報結果顯示，以及知識自學(xué)習系統構成金器(chéng)。含矽預報部分，依靠專家系統將(jiā化南ng)爐況分類，根據其正常、異常飛離和波動程度選用不同的模型确定生鐵含矽量。南能專家系統部分，根據知識庫存儲的冶煉理論規則畫制和高爐操作經(jīng)驗，推理、預測爐熱變化趨勢和幅度內月，并給出操作指導。
　　1995年立項的鞍鋼10号（2580m3）高爐專家系統，為原冶金部重大課題，由北京科技大學(xué)、東北筆見大學(xué)和鞍鋼三家合作開(kāi)發(fā)。曆時(shí)6年後(hòu)，在專家知識庫、爐況診斷等方面(miàn麗子)取得相應成(chéng)果。

3.3 馬鋼2500m3高爐爐況診斷專家系統
　　該系統為原冶金部自動化研究院與北這馬鋼合作開(kāi)發(fā)的專家系訊費統。其在原有計算機基礎上，加上工業微機作為人工智能(néng)(AI)處理機，進(jìn)行模費章型運算和專家系統推理,系統類似于日本系統。

3.4 寶鋼高爐專家系統
　　1986年，寶鋼2号（4503m3）高爐引進(jìn)日本系統離中，在消化吸收引進(jìn)技術的基礎上，1991化拍年寶鋼與複旦大學(xué)合作開(kāi)發(fā)一河了爐況監視和管理系統，在1号高爐（4063m3）上使用至199弟間5年停爐大修。
　　1995年，寶鋼在2号高爐上開(kā技光i)發(fā)應用高爐人工智能(néng)專家系統，1997年謝村通過(guò)了專家技術鑒定。因草來國(guó)内一般大型高爐在技術裝民人備條件和原燃料條件方面(miàn)路西均達不到(dào)寶鋼高爐水平，建立在此基礎上的寶鋼專家系統，難以在國去土(guó)内一般高爐上推廣應用。

3.5 武鋼等引進(jìn)的國(guó)外高爐專家系統
　　1997年，武鋼4号高爐（2516m3）引進(jìn)芬蘭羅德來山洛基公司的高爐控制專家系統，1998年投入生産應用，并取得技去飛術經(jīng)濟成(chéng)林湖效。此外，繼武鋼之後(hòu)，首鋼、本鋼頻又、昆鋼、攀鋼等大型高爐也相繼引進(jìn)芬蘭、一子奧地利的高爐專家系統。
3.6 高爐煉鐵優化專家系統
　　該系統為浙江大學(xué)開(kāi)發(f開厭ā)，系1999年國(guó)家科技部批準的《國(guó)家級科技成(c這你héng)果重點推廣計劃》項目，并在杭鋼、濟鋼、新臨鋼和不劇萊鋼等企業的合作下，推廣應用至多座350m3、380m3和750m3高爐上物數。該系統以冶金機理和應用數學(xué)知識為如計基礎，以專家數據庫為智能(néng)源，對(duì)高爐進(jì上媽n)行工藝參數系統優化、爐溫預報及異常爐況判議我斷。因其立足于國(guó)内一般條件，較符合國(服那guó)内高爐原燃料條件和監測、自動化水平市間相對(duì)較差的高爐情況，投資省，擁有我國(g子車uó)獨立知識産權。

4 結  語

高爐專家系統開(kāi)發(f金中ā)應用曆程表明，不同時(shí)期、不同階段、吧綠不同水平、不同形式的開(kāi)發(fā)應用，一直在促進(jìn)著(zh友農e)現代高爐煉鐵技術的進(jìn)步，現說現已步入閉環控制開(kāi)發(fā)應用階段，從中成(chéng)為高爐冶煉實現“高效、節能(néng)、低耗、長(cháng)壽”的重要途徑之海呢一。在高爐裝備水平與原燃料客觀條件存在明顯差距條件下，借鑒國(guó)外多厭經(jīng)驗，立足國(guó)内高爐條視銀件，自主開(kāi)發(fā)投資省、應用效益顯著的會高實用型專家系統，使其在技術性能(né城機ng)上适應國(guó)内操作者的傳統操作習慣，一南在功能(néng)上滿足高爐需求，以便在國(還姐guó)内高爐上普遍推廣應用。（本文來源：中國(guó)自動化網）