生物质掺烧控制方法与流程

本发明涉及数据分析及控制优化，尤其涉及一种生物质掺烧控制方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、生物质与煤粉协同掺烧是兼顾化石燃料降碳、固废资源化利用的主流工业锅炉技术路线，当前行业已普及火焰图像采集、火检信号采集、炉膛烟气参数监测等数字化监测手段，可直观获取火焰轮廓、燃烧温度、烟气组分等基础燃烧信息，能够实现基础火焰熄火、超温故障报警，为燃烧状态可视化、基础安全管控提供了可行技术路径，相较传统人工观火、单点热电偶定点测温模式，在监测直观度、数据连续性上具备明显提升，是锅炉智能调控的重要底层支撑。

2、但是，随着双碳目标推进，燃煤机组大比例掺烧生物质已成为重要技术路径。然而，生物质燃料具有热值波动大、挥发分释放快、灰熔点低、碱金属含量高等特点，导致掺烧时单只燃烧器面临以下突出问题：

3、(1)现有系统多依赖入炉前离线工业分析或固定热值假设，无法实时反馈入炉混合燃料的实际热值波动，导致风煤比控制滞后，燃烧稳定性差。

4、(2)传统火检仅输出“有火/无火”开关量或简单强度信号，无法捕捉火焰结构细节（如黑龙面积、着火距离、燃烧强度空间分布），更无法识别燃烧器早期结焦倾向。

5、(3)火焰视频、火检闪烁信号、燃烧器喷口微压脉动等数据分属不同系统，采样率、时间基准各异，未建立统一时空框架下的深度融合模型，难以形成对单只燃烧器燃烧稳定性的定量、综合表征。

6、(4)现有结焦判断多依赖炉膛出口烟温或水冷壁壁温的间接反映，当这些参数异常时结焦往往已较为严重，缺乏基于火焰形态与喷口流场特征的早期预警手段。

7、(5)现有燃烧调整多为运行人员基于分散参数的经验操作，或dcs系统的简单pid/串级控制，未将燃烧稳定性指数与燃料热值反馈纳入闭环优化，无法实现燃烧器级的自适应预控。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种生物质掺烧控制方法、装置、设备及介质，以解决相关技术中的技术问题。

2、本说明书一个或多个实施例提供了一种生物质掺烧控制方法，包括步骤：

3、1）通过喷口高速红外可见光双路视频采集单元采集火焰轮廓、黑龙区域、着火根部形态图像及二维火焰温度场的图像；通过高频火检脉动信号采集模块采集火焰闪烁光信号；通过设于一次风通道、燃烧器出口观火孔内侧高频微压传感器获得喷口局部微压脉动传感阵列，根据预设的采集频率采集热值前馈信号；对采集的所有数据进行标准化处理，获得标准化图像及时序数据；

4、2）构建掺烧火焰多尺度视觉大模型，输入标准化图像，输出燃烧量化特征，包括结焦特征、不完全燃烧特征、稳定着火距离、全域燃烧强度热力积分、火焰原始稳定基指数，及火焰偏斜角度和水冷壁冲刷风险系数；

5、3）构建时序融合注意力深度学习模型，用于耦合获得的标准化图像及时序数据，包括双光谱火焰图像特征、高频火检脉动时序信号、喷口微压振荡信号、实时燃料热值信号，输出单燃烧器定量指标；

6、4）基于以单燃烧器定量指标为核心状态变量，及热值前馈信号构建的燃烧器级闭环优化控制器，控制器采用模型预测控制mpc，预测并控制配风、燃料掺比自动调节。

7、本说明书一个或多个实施例提供了一种生物质掺烧控制装置，包括：

8、数据采集模块，用于基于喷口高速红外可见光双路视频采集单元采集火焰轮廓、黑龙区域、着火根部形态图像及二维火焰温度场的图像；通过高频火检脉动信号采集模块采集火焰闪烁光信号；通过设于一次风通道、燃烧器出口观火孔内侧高频微压传感器获得喷口局部微压脉动传感阵列，根据预设的采集频率采集热值前馈信号；对采集的所有数据进行标准化处理，获得标准化图像及时序数据；

9、掺烧燃烧量化特征确定模块，用于通过构建掺烧火焰多尺度视觉大模型，输入标准化图像，输出掺烧燃烧量化特征，包括结焦特征、不完全燃烧特征、稳定着火距离、全域燃烧强度热力积分、火焰原始稳定基指数及火焰偏斜角度和水冷壁冲刷风险系数；

10、单燃烧器定量指标预测模块，用于基于构建时序融合注意力深度学习模型耦合标准化时序数据，包括双光谱火焰图像特征、高频火检脉动时序信号、喷口微压振荡信号、实时燃料热值信号，输出单燃烧器定量指标，包括但不限于燃烧稳定性定量指数、局部高温结焦风险指数和不完全燃烧损失指数，燃烧稳定性定量表征与结焦预警；

11、燃烧优化控制模块，用于基于以单燃烧器定量指标为核心状态变量，及热值前馈信号构建的燃烧器级闭环优化控制器，控制器采用模型预测控制mpc，预测并控制配风、燃料掺比自动调节。

12、本说明书一个或多个实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行上述所述的图像识别、热值反馈、燃烧优化的生物质掺烧控制方法。

13、本说明书一个或多个实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的图像识别、热值反馈、燃烧优化的生物质掺烧控制方法。

14、本公开提供的一种图像识别、热值反馈、燃烧优化的生物质掺烧控制方法、装置、设备及介质，优点在于，图像识别-热值反馈-燃烧优化的生物质掺烧闭环控制方法，基于双光谱感知、多尺度视觉transformer大模型、掺烧场景自适应预处理、燃烧器数字孪生自主修正、跨模态时序注意力多源融合量化表征与热值前馈-稳定性反馈双闭环优化的一体化技术方案，突破了传统生物质掺烧监测手段感知维度单一、火焰特征人工提取精度低、模型无自适应迭代能力、监测调控开环滞后的局限，可精准、高速解算出火焰温度、黑龙面积、着火距离等类核心燃烧量化特征，依托场景差异降解彻底消除炉膛粉尘、负荷波动、燃料物性变化带来的成像干扰，借助数字孪生实现模型参数全天候自主校正以长期维持识别精度，通过耦合火焰视频、火检、喷口微压、燃料热值多源信号输出连续可量化的燃烧稳定指数与结焦风险指数，依托模型预测控制双闭环策略提前适配生物质热值波动、主动精细化调节分级配风与燃料掺配比例，有效抑制掺烧工况下火焰脉动、脱火回火等失稳现象，降低喷口局部高温区域面积与碱金属熔融附着概率，大幅减少燃烧器结焦、水冷壁高温腐蚀问题，同步缩小不完全燃烧黑龙区域以提升燃料利用效率，还可提前识别火焰偏斜、结焦萌芽、爆燃脉动等掺烧特有故障并主动干预，兼顾锅炉运行安全性、燃烧稳定性与经济环保效益。

1.生物质掺烧控制方法，其特征在于，包括步骤：

2.如权利要求1所述的图像识别、热值反馈、燃烧优化的生物质掺烧控制方法，其特征在于，所述掺烧火焰多尺度视觉大模型包括patch嵌入层，多尺度分层多头注意力模块，时序特征融合编码器和特征多输出头回归层；

3.如权利要求1所述的图像识别、热值反馈、燃烧优化的生物质掺烧控制方法，其特征在于，还包括掺烧场景差异降解自适应预处理步骤，作为大模型输入前置步骤，全程在线实时运行，具体执行如下过程：

4.如权利要求1所述的图像识别、热值反馈、燃烧优化的生物质掺烧控制方法，其特征在于，还包括掺烧火焰多尺度视觉大模型自主修正步骤：

5.如权利要求1所述的图像识别、热值反馈、燃烧优化的生物质掺烧控制方法，其特征在于，所述步骤3）具体包括如下步骤：

6.如权利要求1所述的图像识别、热值反馈、燃烧优化的生物质掺烧控制方法，其特征在于，所述步骤4）具体包括如下步骤：

7.一种生物质掺烧控制装置，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的生物质掺烧控制装置，其特征在于，还设置

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的图像识别、热值反馈、燃烧优化的生物质掺烧控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的图像识别、热值反馈、燃烧优化的生物质掺烧控制方法。