本發(fā)明涉及智能閥體控制，具體為一種節(jié)能型智能切換閥體操作方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、在現(xiàn)代工業(yè)生產中，智能切換閥體作為流體輸送系統(tǒng)的關鍵部件，廣泛應用于石油化工、電力、冶金等諸多領域。其性能的優(yōu)劣直接影響著生產過程的穩(wěn)定性、安全性以及能源利用效率。

2、隨著工業(yè)生產規(guī)模的不斷擴大和生產工藝的日益復雜，對智能切換閥體的運行要求也越來越高。傳統(tǒng)的閥體操作方法大多依賴人工經驗或簡單的控制邏輯，難以適應復雜多變的工況。一方面，無法精準地根據(jù)流體壓力波動、閥芯磨損、介質溫度變化以及執(zhí)行機構能耗等多因素進行綜合調控，導致在實際運行中，閥體頻繁出現(xiàn)泄漏、響應遲緩等問題，不僅影響生產效率，還增加了設備維護成本和安全風險。例如，在石油化工生產中，若閥體不能及時準確地切換，可能導致管道內流體壓力失衡，引發(fā)物料泄漏甚至爆炸等嚴重事故。

3、另一方面，能源問題已成為全球關注的焦點，工業(yè)生產作為能源消耗的主要領域，節(jié)能減排迫在眉睫。然而，現(xiàn)有的閥體操作方式在能源利用上存在諸多不合理之處。由于缺乏對執(zhí)行機構能耗的有效監(jiān)測和優(yōu)化，以及未能充分考慮閥芯磨損等因素對能耗的影響，使得閥體在運行過程中消耗大量不必要的能源。以電力行業(yè)為例，大量的智能切換閥體在長期運行中因能耗過高，造成了巨大的能源浪費，增加了發(fā)電成本，與可持續(xù)發(fā)展的理念背道而馳。

4、此外，隨著工業(yè)自動化和智能化的發(fā)展趨勢，現(xiàn)有的閥體操作方法和系統(tǒng)已難以滿足智能化生產的需求。無法實現(xiàn)對閥體運行數(shù)據(jù)的深度挖掘和分析，不能為生產決策提供有力支持。在信息化時代，企業(yè)需要通過實時、準確的數(shù)據(jù)來優(yōu)化生產流程，提高生產管理水平，但傳統(tǒng)的閥體操作方式無法提供這些關鍵數(shù)據(jù)，限制了企業(yè)的智能化升級。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)能型智能切換閥體操作方法及系統(tǒng)以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種節(jié)能型智能切換閥體操作方法，所述方法包括：

3、獲取智能切換閥體的歷史運行數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)按預設維度分類生成結構化特征集；所述預設維度包括流體壓力波動曲線、閥芯磨損程度、介質溫度變化及執(zhí)行機構能耗譜；

4、構建動態(tài)特征矩陣，基于特征集的分類維度定義多維分析坐標系，所述坐標系包括時間軸、流體軸、機械軸及能耗軸；

5、根據(jù)閥體壽命分布模型和切換模式庫確定初始操作約束條件，所述約束條件包括泄漏概率閾值、切換響應時間規(guī)則及能耗敏感度分級；

6、基于動態(tài)特征矩陣對特征集執(zhí)行動態(tài)切換仿真，通過多模態(tài)仿真引擎模擬閥體在多種工況下的切換行為，生成初始能耗曲線；

7、采用自適應優(yōu)化算法對初始能耗曲線進行迭代修正，調整閥芯磨損累積權重及能耗耦合系數(shù)，生成多維度節(jié)能操作策略。

8、優(yōu)選的，所述構建動態(tài)特征矩陣包括：

9、將時間軸劃分為與介質輸送周期同步的切換階段，每個階段關聯(lián)壓力暫態(tài)補償因子；

10、基于流體軸定義閥芯位移的時變響應函數(shù)，并集成介質溫度滯后特性；

11、在機械軸中嵌入執(zhí)行機構能耗譜密度分布，動態(tài)關聯(lián)切換次數(shù)與機械效率修正系數(shù)。

12、優(yōu)選的，所述自適應優(yōu)化算法采用改進的隨機森林-長短時記憶混合模型，包括：

13、將閥芯位移偏差和執(zhí)行機構能耗衰退率編碼為多目標優(yōu)化函數(shù)，并定義損失函數(shù)以評估能耗敏感度匹配度及機械參數(shù)漂移成本；

14、通過梯度提升決策樹提取高維特征交互項，并采用時序記憶單元捕捉動態(tài)依賴關系，輸出融合能耗趨勢的節(jié)能預測值。

15、優(yōu)選的，所述時間軸的劃分包括：

16、基于歷史操作數(shù)據(jù)的周期性特征，將時間軸劃分為動態(tài)滑動窗口，每個窗口關聯(lián)介質輸送階段的啟停標記；

17、引入時間衰減因子動態(tài)調整各階段的權重分配，并采用隱馬爾可夫模型預測未來時間片段的切換需求。

18、優(yōu)選的，所述流體軸的定義包括：

19、根據(jù)介質粘度變化率定義閥芯位移的非線性回歸約束方程，并基于流固耦合分析優(yōu)化流速分布函數(shù)；

20、通過頻域積分算法提取流體脈動能量譜，動態(tài)修正介質溫度滯后特性的響應延遲參數(shù)。

21、優(yōu)選的，所述機械軸的定義包括：

22、采用小波包能量熵算法量化執(zhí)行機構振動信號的高頻成分，并實時關聯(lián)振動能量與機械磨損速率；

23、根據(jù)密封組件應力分布模型動態(tài)調整機械效率修正系數(shù)的衰減梯度。

24、優(yōu)選的，所述能耗軸的定義包括：

25、基于歷史能耗數(shù)據(jù)的時空分布特征，建立能耗基準曲線的分層聚類模型；

26、通過突變檢測機制識別能耗異常事件，并采用自適應閾值分割算法生成能耗敏感度的動態(tài)區(qū)間劃分。

27、優(yōu)選的，所述動態(tài)滑動窗口的劃分還包括：

28、根據(jù)管道壓力波動幅值自適應調整窗口長度，并引入梯度下降法優(yōu)化時間衰減因子的迭代步長；

29、將窗口邊界與閥體動作時序對齊，生成時間軸-機械軸聯(lián)合校準的能耗評估矩陣。

30、優(yōu)選的，所述迭代修正包括：

31、構建雙流注意力網(wǎng)絡模型，以閥芯摩擦能量、執(zhí)行機構電流畸變率及介質腐蝕指數(shù)為輸入特征；

32、通過自適應特征選擇機制篩選關鍵能耗因子，并采用多頭注意力層融合跨軸域關聯(lián)特征，生成修正后的能耗置信區(qū)間。

33、優(yōu)選的，本發(fā)明還包括一種節(jié)能型智能切換閥體操作系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

34、數(shù)據(jù)處理模塊，用于獲取智能切換閥體的歷史運行數(shù)據(jù)，并按流體壓力波動曲線、閥芯磨損程度、介質溫度變化及執(zhí)行機構能耗譜的預設維度分類生成結構化特征集；

35、矩陣構建模塊，用于基于特征集的分類維度定義包含時間軸、流體軸、機械軸及能耗軸的多維分析坐標系，構建動態(tài)特征矩陣；

36、條件確定模塊，用于根據(jù)閥體壽命分布模型和切換模式庫確定包含泄漏概率閾值、切換響應時間規(guī)則及能耗敏感度分級的初始操作約束條件；

37、仿真模塊，用于基于動態(tài)特征矩陣對特征集執(zhí)行動態(tài)切換仿真，通過多模態(tài)仿真引擎模擬閥體在多種工況下的切換行為，生成初始能耗曲線；

38、優(yōu)化模塊，用于采用自適應優(yōu)化算法對初始能耗曲線進行迭代修正，調整閥芯磨損累積權重及能耗耦合系數(shù)，生成多維度節(jié)能操作策略。

39、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

40、在數(shù)據(jù)利用與分析層面，通過獲取智能切換閥體的歷史運行數(shù)據(jù)，并按流體壓力波動曲線、閥芯磨損程度、介質溫度變化及執(zhí)行機構能耗譜等預設維度分類生成結構化特征集，實現(xiàn)了對閥體運行信息的全面收集和深度整理。這為后續(xù)精準分析閥體運行狀態(tài)奠定了堅實基礎，相比傳統(tǒng)方法僅依賴單一或少量參數(shù)進行判斷，大大提高了對閥體運行狀況評估的準確性和全面性。基于這些結構化特征集構建動態(tài)特征矩陣，利用多維分析坐標系，能夠清晰展現(xiàn)不同運行參數(shù)隨時間的變化趨勢以及它們之間的相互關系，使操作人員可以更直觀、深入地了解閥體的運行規(guī)律，從而為制定合理的操作策略提供有力支持。

41、針對閥體壽命與運行可靠性，根據(jù)閥體壽命分布模型和切換模式庫確定初始操作約束條件，包括泄漏概率閾值、切換響應時間規(guī)則及能耗敏感度分級等。這一舉措有效避免了因操作不當導致的閥體過早損壞或泄漏風險增加的問題。通過嚴格控制泄漏概率閾值，確保閥體在安全可靠的狀態(tài)下運行，減少了因泄漏造成的物料損失和環(huán)境污染。同時，合理的切換響應時間規(guī)則保證了閥體在需要切換時能夠迅速、準確地動作，提高了生產過程的穩(wěn)定性和連續(xù)性。例如，在一些對流量控制精度要求極高的制藥生產線上，本發(fā)明能夠確保閥體及時響應流量變化指令，保障藥品生產的質量穩(wěn)定性。而對能耗敏感度分級的設定，則為節(jié)能操作策略的制定提供了明確的方向和依據(jù)。

42、在節(jié)能優(yōu)化方面，基于動態(tài)特征矩陣執(zhí)行動態(tài)切換仿真，生成初始能耗曲線，并采用自適應優(yōu)化算法對其進行迭代修正。這種方法能夠充分考慮閥芯磨損累積權重及能耗耦合系數(shù)等因素，通過調整這些參數(shù)，優(yōu)化閥體的操作策略，實現(xiàn)顯著的節(jié)能效果。以大型鋼鐵企業(yè)的流體輸送系統(tǒng)為例，應用本發(fā)明的技術后，每年可節(jié)省大量的能源成本，降低了企業(yè)的生產成本，提高了企業(yè)的市場競爭力。此外，通過對能耗異常事件的識別和能耗敏感度動態(tài)區(qū)間劃分，能夠及時發(fā)現(xiàn)并解決能耗過高的問題，進一步挖掘節(jié)能潛力。

43、從整體運行性能提升來看，自適應優(yōu)化算法中的改進模型，如將閥芯位移偏差和執(zhí)行機構能耗衰退率編碼為多目標優(yōu)化函數(shù)，以及利用梯度提升決策樹和時序記憶單元，能夠精準捕捉閥體運行中的動態(tài)變化和復雜關系。通過自適應特征選擇機制篩選關鍵能耗因子，融合跨軸域關聯(lián)特征，不僅生成了更精確的能耗置信區(qū)間，還實現(xiàn)了多維度的節(jié)能操作策略制定。這使得閥體在不同工況下都能保持高效運行，延長了閥體的使用壽命，減少了設備維護和更換的頻率，提高了整個流體輸送系統(tǒng)的運行效率和可靠性，為工業(yè)生產的穩(wěn)定、高效運行提供了有力保障。