本發(fā)明涉及鋼鐵技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于互聯(lián)網(wǎng)的鋼鐵企業(yè)能源仿真控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

鋼材應(yīng)用廣泛、品種繁多，根據(jù)斷面形狀的不同，鋼材一般分為型材、板材、管材和金屬制品四大類(lèi)，鋼材是鋼錠、鋼坯或鋼材通過(guò)壓力加工制成的一定形狀、尺寸和性能的材料，大部分鋼材加工都是通過(guò)壓力加工，使被加工的鋼(坯、錠等)產(chǎn)生塑性變形，根據(jù)鋼材加工溫度不同，可以分為冷加工和熱加工兩種。

在實(shí)際生活中，現(xiàn)在的鋼鐵融化大部分還使用比較傳統(tǒng)的方法，不能夠?qū)崿F(xiàn)智能化控制溫度，降低了鋼鐵融化的速度，減少了鋼鐵的生產(chǎn)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的鋼鐵企業(yè)能源仿真控制系統(tǒng)。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于互聯(lián)網(wǎng)的鋼鐵企業(yè)能源仿真控制系統(tǒng)，包括融爐本體；

所述融爐本體的兩側(cè)均固定連接有固定塊，所述固定塊的頂部固定連接有支腳；

所述融爐本體的一側(cè)固定連接有控制箱；

所述控制箱的內(nèi)部分別固定連接有電源模塊和單片機(jī)，所述融爐本體的一側(cè)固定連接有按鍵；

所述單片機(jī)接收信號(hào)y(t)表示為：

y(t)＝x(t)+n(t)

其中，x(t)為數(shù)字調(diào)制信號(hào)，n(t)為服從標(biāo)準(zhǔn)sαs分布的脈沖噪聲。針對(duì)mask和mpsk調(diào)制，x(t)的解析形式表示為：

其中，n為采樣點(diǎn)數(shù)，an為發(fā)送的信息符號(hào)，在mask信號(hào)中，an＝0，1，2，…，m-1，m為調(diào)制階數(shù)，在mpsk信號(hào)中，an＝e^j2πε/m，ε＝0,1,2,…,m-1，g(t)表示矩形成型脈沖，tb表示符號(hào)周期，fc表示載波頻率，載波初始相位是在[0,2π]內(nèi)均勻分布的隨機(jī)數(shù)。針對(duì)mfsk調(diào)制,x(t)的解析形式表示為：

其中，fm為第m個(gè)載頻的偏移量，若mfsk信號(hào)載頻偏移為δf，則fm＝-(m-1)δf,-(m-3)δf,…,(m-3)δf,(m-1)δf，載波初始相位是在[0,2π]內(nèi)均勻分布的隨機(jī)數(shù)；

alpha穩(wěn)定分布的概率密度函數(shù)不存在封閉的表達(dá)式，因此一般用以下特征函數(shù)來(lái)描述其分布特性：

其中為符號(hào)函數(shù)，

α(0＜α≤2)為特征指數(shù),γ為分散系數(shù)，β為對(duì)稱(chēng)參數(shù)，ζ為位置參數(shù)。當(dāng)ζ＝0，β＝0且γ＝1時(shí)，該分布稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)sαs分布；

數(shù)字調(diào)制信號(hào)x(t)的分?jǐn)?shù)低階模糊函數(shù)表示為：

其中，τ為時(shí)延偏移，f為多普勒頻移，0＜a,b＜α/2。x^*(t)表示x(t)的共軛。當(dāng)x(t)為實(shí)信號(hào)時(shí)，x(t)^＜p＞＝|x(t)|^＜p＞sgn(x(t))；當(dāng)x(t)為復(fù)信號(hào)時(shí)，[x(t)]^＜p＞＝|x(t)|^p-1x^*(t)，該非線性運(yùn)算只改變信號(hào)的幅度信息，保留其頻率和相位信息，可以有效抑制脈沖噪聲；

所述融爐本體內(nèi)壁的兩側(cè)均固定連接有高溫器，所述融爐本體的頂部固定連接有溫度傳感器；

所述融爐本體的底部固定連接有漏斗，所述漏斗的底部固定連接有控制閥，所述融爐本體的頂部固定連接有爐蓋；

所述爐蓋頂部的兩側(cè)均連通有出氣管，所述爐蓋的頂部固定連接有控氣閥，所述控氣閥的底部分別貫穿爐蓋和融爐本體且延伸至融爐本體的內(nèi)部；

所述溫度傳感器的輸出端與數(shù)據(jù)比較器的輸入端連接；

所述數(shù)據(jù)比較器的輸出端與反饋模塊的輸入端連接，且反饋模塊的輸出端與單片機(jī)的輸入端連接；

所述數(shù)據(jù)比較器時(shí)頻重疊信號(hào)的歸一化高階累積量方程組構(gòu)建方法包括：

接收信號(hào)的信號(hào)模型表示為：

r(t)＝x1(t)+x2(t)+…+xn(t)+v(t)

其中，xi(t)為時(shí)頻重疊信號(hào)的各個(gè)信號(hào)分量，各分量信號(hào)獨(dú)立不相關(guān)，n為時(shí)頻重疊信號(hào)分量的個(gè)數(shù)，θki表示對(duì)各個(gè)信號(hào)分量載波相位的調(diào)制，fci為載波頻率，aki為第i個(gè)信號(hào)在k時(shí)刻的幅度，tsi為碼元長(zhǎng)度，pi(t)為滾降系數(shù)為α的升余弦成形濾波函數(shù)，且n(t)是均值為0，方差為σ²的平穩(wěn)高斯白噪聲；

混合信號(hào)的高階累積量公式如下：

兩邊同時(shí)除以混合信號(hào)的二階矩k/2次方：

進(jìn)一步變形為：

其中和表示各分量信號(hào)功率與總功率的比值和噪聲功率與總功率的比值，分別表示為和λv；由于高斯白噪聲的高階累積量為0，所以上式可以表示為：

由此，構(gòu)建歸一化高階累積量方程組：

所述按鍵的輸出端與單片機(jī)的輸入端連接，所述單片機(jī)的輸出端與高溫器的輸入端連接。

進(jìn)一步，所述控氣閥上設(shè)置有轉(zhuǎn)柄，所述控制閥上設(shè)置有手柄；

所述支腳的底部固定連接有固定墊；

所述融爐本體的正面設(shè)置有標(biāo)尺，所述融爐本體的正面固定連接有顯示器。

進(jìn)一步，所述電源模塊的輸出端與溫度傳感器、單片機(jī)和按鍵的輸入端電性連接；

所述單片機(jī)的信號(hào)接收端是采用短時(shí)傅里葉變換譜圖與最小二乘擬合法來(lái)估計(jì)跳速和跳變時(shí)刻，然后利用單頻信號(hào)頻率估計(jì)法來(lái)對(duì)每個(gè)跳頻周期內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行精確估頻，從而提取出精確的跳頻圖案，具體方法如下：

1)通過(guò)短時(shí)傅里葉變換譜圖法對(duì)接收信號(hào)r進(jìn)行處理，得到信號(hào)的粗估計(jì)時(shí)頻脊線r1；

2)對(duì)得到的粗估的時(shí)頻脊線r1作一階差分，以此來(lái)凸顯信號(hào)的跳變位置，差分后的信號(hào)為r2；

3)在一階差分后的信號(hào)中選取若干峰值位置，利用最小二乘法(ls)作線性擬合得一條直線；具體方法是：

在r2中選取m個(gè)峰值位置p(i)，i＝1,2,3,…,m，把它們編號(hào)并轉(zhuǎn)換為(i,p(i))坐標(biāo)形式，其中，i代表時(shí)隙編號(hào)，即第幾個(gè)跳頻時(shí)隙，p(i)代表幀號(hào)，即跳變時(shí)刻，兩個(gè)幀號(hào)之差就是一個(gè)跳頻時(shí)隙持續(xù)的幀數(shù)；將選取的m個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)代入最小二乘算法公式：

p＝ki+b；

該直線p的斜率k就是跳頻點(diǎn)平均占有的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目，用幀數(shù)k乘以短時(shí)傅里葉變換滑窗步長(zhǎng)s就是跳頻時(shí)隙，在此用數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)c表示跳頻時(shí)隙，即：

c＝k×s；

再根據(jù)采樣率fs_real與單個(gè)頻點(diǎn)持續(xù)時(shí)間的固有關(guān)系得出計(jì)算下式：

就可估計(jì)出跳速r；

4)估計(jì)出跳速r后，進(jìn)一步估計(jì)出跳變時(shí)刻αth，其中th＝1/r為跳頻周期，α則由下式得出：

5)估計(jì)出跳速r和跳變時(shí)刻αth后，對(duì)每個(gè)跳變周期內(nèi)的單頻信號(hào)采用單頻信號(hào)頻率估計(jì)法進(jìn)行精確估頻，在接收到的單頻信號(hào)中任取一段長(zhǎng)度為l的數(shù)據(jù)rt，t＝0,1,2,...,l-1，依據(jù)下式準(zhǔn)確地估計(jì)出信號(hào)載波頻率f：

其中：符號(hào)*表示取共軛，∠表示求信號(hào)rt和信號(hào)rt+1的相位差；信號(hào)載波頻率f即為信號(hào)接收端已經(jīng)精確估計(jì)出系統(tǒng)的跳頻圖案。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：該基于互聯(lián)網(wǎng)的鋼鐵企業(yè)能源仿真控制系統(tǒng)，通過(guò)融爐本體的兩側(cè)均固定連接有固定塊，固定塊的頂部固定連接有支腳，融爐本體的一側(cè)固定連接有控制箱，控制箱的內(nèi)部分別固定連接有電源模塊和單片機(jī)，融爐本體的一側(cè)固定連接有按鍵，融爐本體內(nèi)壁的兩側(cè)均固定連接有高溫器，融爐本體的頂部固定連接有溫度傳感器，融爐本體的底部固定連接有漏斗，漏斗的底部固定連接有控制閥，融爐本體的頂部固定連接有爐蓋，爐蓋頂部的兩側(cè)均連通有出氣管，爐蓋的頂部固定連接有控氣閥，控氣閥的底部分別貫穿爐蓋和融爐本體且延伸至融爐本體的內(nèi)部，解決了現(xiàn)在的鋼鐵融化大部分還使用比較傳統(tǒng)的方法，不能夠?qū)崿F(xiàn)智能化控制溫度的問(wèn)題，提高了鋼鐵融化的速度，增加了鋼鐵的生產(chǎn)量。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于互聯(lián)網(wǎng)的鋼鐵企業(yè)能源仿真控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于互聯(lián)網(wǎng)的鋼鐵企業(yè)能源仿真控制系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于互聯(lián)網(wǎng)的鋼鐵企業(yè)能源仿真控制系統(tǒng)原理框圖；

圖中：1、融爐本體；2、固定塊；3、支腳；4、控制箱；5、電源模塊、6、單片機(jī)；7、按鍵；8、高溫器；9、溫度傳感器；10、漏斗；11、控制閥；12、爐蓋；13、出氣管；14、控氣閥；15、數(shù)據(jù)比較器；16、反饋模塊。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作詳細(xì)的描述。

如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明提供的基于互聯(lián)網(wǎng)的鋼鐵企業(yè)能源仿真控制系統(tǒng)，包括融爐本體1，融爐本體1的正面設(shè)置有標(biāo)尺，融爐本體1的正面固定連接有顯示器，融爐本體1的兩側(cè)均固定連接有固定塊2，固定塊2的頂部固定連接有支腳3，支腳3的底部固定連接有固定墊，融爐本體1的一側(cè)固定連接有控制箱4，控制箱4的內(nèi)部分別固定連接有電源模塊5和單片機(jī)6，電源模塊5的輸出端與溫度傳感器9、單片機(jī)6和按鍵7的輸入端電性連接，融爐本體1的一側(cè)固定連接有按鍵7，融爐本體1內(nèi)壁的兩側(cè)均固定連接有高溫器8，融爐本體1的頂部固定連接有溫度傳感器9，融爐本體1的底部固定連接有漏斗10，漏斗10的底部固定連接有控制閥11，融爐本體1的頂部固定連接有爐蓋12，爐蓋12頂部的兩側(cè)均連通有出氣管13，爐蓋12的頂部固定連接有控氣閥14，控氣閥14上設(shè)置有轉(zhuǎn)柄，控制閥11上設(shè)置有手柄，控氣閥14的底部分別貫穿爐蓋12和融爐本體1且延伸至融爐本體1的內(nèi)部。

溫度傳感器9的輸出端與數(shù)據(jù)比較器15的輸入端連接，數(shù)據(jù)比較器15的輸出端與反饋模塊16的輸入端連接，且反饋模塊16的輸出端與單片機(jī)6的輸入端連接，按鍵7的輸出端與單片機(jī)6的輸入端連接，單片機(jī)6的輸出端與高溫器8的輸入端連接。

所述單片機(jī)接收信號(hào)y(t)表示為：

y(t)＝x(t)+n(t)

其中，x(t)為數(shù)字調(diào)制信號(hào)，n(t)為服從標(biāo)準(zhǔn)sαs分布的脈沖噪聲。針對(duì)mask和mpsk調(diào)制，x(t)的解析形式表示為：

其中，n為采樣點(diǎn)數(shù)，an為發(fā)送的信息符號(hào)，在mask信號(hào)中，an＝0，1，2，…，m-1，m為調(diào)制階數(shù)，在mpsk信號(hào)中，an＝e^j2πε/m，ε＝0,1,2,…,m-1，g(t)表示矩形成型脈沖，tb表示符號(hào)周期，fc表示載波頻率，載波初始相位是在[0,2π]內(nèi)均勻分布的隨機(jī)數(shù)。針對(duì)mfsk調(diào)制,x(t)的解析形式表示為：

其中，fm為第m個(gè)載頻的偏移量，若mfsk信號(hào)載頻偏移為δf，則fm＝-(m-1)δf,-(m-3)δf,…,(m-3)δf,(m-1)δf，載波初始相位是在[0,2π]內(nèi)均勻分布的隨機(jī)數(shù)；

alpha穩(wěn)定分布的概率密度函數(shù)不存在封閉的表達(dá)式，因此一般用以下特征函數(shù)來(lái)描述其分布特性：

其中為符號(hào)函數(shù)，

α(0＜α≤2)為特征指數(shù),γ為分散系數(shù)，β為對(duì)稱(chēng)參數(shù)，ζ為位置參數(shù)。當(dāng)ζ＝0，β＝0且γ＝1時(shí)，該分布稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)sαs分布；

數(shù)字調(diào)制信號(hào)x(t)的分?jǐn)?shù)低階模糊函數(shù)表示為：

其中，τ為時(shí)延偏移，f為多普勒頻移，0＜a,b＜α/2。x^*(t)表示x(t)的共軛。當(dāng)x(t)為實(shí)信號(hào)時(shí)，x(t)^＜p＞＝|x(t)|^＜p＞sgn(x(t))；當(dāng)x(t)為復(fù)信號(hào)時(shí)，[x(t)]^＜p＞＝|x(t)|^p-1x^*(t)，該非線性運(yùn)算只改變信號(hào)的幅度信息，保留其頻率和相位信息，可以有效抑制脈沖噪聲；

所述數(shù)據(jù)比較器時(shí)頻重疊信號(hào)的歸一化高階累積量方程組構(gòu)建方法包括：

接收信號(hào)的信號(hào)模型表示為：

r(t)＝x1(t)+x2(t)+…+xn(t)+v(t)

其中，xi(t)為時(shí)頻重疊信號(hào)的各個(gè)信號(hào)分量，各分量信號(hào)獨(dú)立不相關(guān)，n為時(shí)頻重疊信號(hào)分量的個(gè)數(shù)，θki表示對(duì)各個(gè)信號(hào)分量載波相位的調(diào)制，fci為載波頻率，aki為第i個(gè)信號(hào)在k時(shí)刻的幅度，tsi為碼元長(zhǎng)度，pi(t)為滾降系數(shù)為α的升余弦成形濾波函數(shù)，且n(t)是均值為0，方差為σ²的平穩(wěn)高斯白噪聲；

混合信號(hào)的高階累積量公式如下：

兩邊同時(shí)除以混合信號(hào)的二階矩k/2次方：

進(jìn)一步變形為：

其中和表示各分量信號(hào)功率與總功率的比值和噪聲功率與總功率的比值，分別表示為和λv；由于高斯白噪聲的高階累積量為0，所以上式可以表示為：

由此，構(gòu)建歸一化高階累積量方程組：

所述單片機(jī)的信號(hào)接收端是采用短時(shí)傅里葉變換譜圖與最小二乘擬合法來(lái)估計(jì)跳速和跳變時(shí)刻，然后利用單頻信號(hào)頻率估計(jì)法來(lái)對(duì)每個(gè)跳頻周期內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行精確估頻，從而提取出精確的跳頻圖案，具體方法如下：

1)通過(guò)短時(shí)傅里葉變換譜圖法對(duì)接收信號(hào)r進(jìn)行處理，得到信號(hào)的粗估計(jì)時(shí)頻脊線r1；

2)對(duì)得到的粗估的時(shí)頻脊線r1作一階差分，以此來(lái)凸顯信號(hào)的跳變位置，差分后的信號(hào)為r2；

3)在一階差分后的信號(hào)中選取若干峰值位置，利用最小二乘法(ls)作線性擬合得一條直線；具體方法是：

在r2中選取m個(gè)峰值位置p(i)，i＝1,2,3,…,m，把它們編號(hào)并轉(zhuǎn)換為(i,p(i))坐標(biāo)形式，其中，i代表時(shí)隙編號(hào)，即第幾個(gè)跳頻時(shí)隙，p(i)代表幀號(hào)，即跳變時(shí)刻，兩個(gè)幀號(hào)之差就是一個(gè)跳頻時(shí)隙持續(xù)的幀數(shù)；將選取的m個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)代入最小二乘算法公式：

p＝ki+b；

該直線p的斜率k就是跳頻點(diǎn)平均占有的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目，用幀數(shù)k乘以短時(shí)傅里葉變換滑窗步長(zhǎng)s就是跳頻時(shí)隙，在此用數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)c表示跳頻時(shí)隙，即：

c＝k×s；

再根據(jù)采樣率fs_real與單個(gè)頻點(diǎn)持續(xù)時(shí)間的固有關(guān)系得出計(jì)算下式：

就可估計(jì)出跳速r；

4)估計(jì)出跳速r后，進(jìn)一步估計(jì)出跳變時(shí)刻αth，其中th＝1/r為跳頻周期，α則由下式得出：

5)估計(jì)出跳速r和跳變時(shí)刻αth后，對(duì)每個(gè)跳變周期內(nèi)的單頻信號(hào)采用單頻信號(hào)頻率估計(jì)法進(jìn)行精確估頻，在接收到的單頻信號(hào)中任取一段長(zhǎng)度為l的數(shù)據(jù)rt，t＝0,1,2,...,l-1，依據(jù)下式準(zhǔn)確地估計(jì)出信號(hào)載波頻率f：

其中：符號(hào)*表示取共軛，∠表示求信號(hào)rt和信號(hào)rt+1的相位差；信號(hào)載波頻率f即為信號(hào)接收端已經(jīng)精確估計(jì)出系統(tǒng)的跳頻圖案。

使用時(shí)，工作前根據(jù)需要的溫度值，判定需要輸入標(biāo)準(zhǔn)的溫度值，低于或高于標(biāo)準(zhǔn)的溫度值為溫度報(bào)警閥值，然后通過(guò)按鍵7將溫度報(bào)警閾值輸入單片機(jī)6，單片機(jī)6再將溫度報(bào)警閾值輸送至數(shù)據(jù)比較器15內(nèi)，作為數(shù)據(jù)比較值，通過(guò)控制高溫器8對(duì)融爐本體1內(nèi)進(jìn)入加熱對(duì)鋼鐵進(jìn)行融化，通過(guò)控制閥11控制融爐本體1流出，通過(guò)控氣閥14控制融爐本體1內(nèi)的氣壓。

本發(fā)明提高了鋼鐵融化的速度，增加了鋼鐵的生產(chǎn)量。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。