冶金企業能源生產管控路徑論文

摘要：為了降低冶金生產的能源消耗量，在大數據背景下提出一種冶金企業能源生產管控路徑設計方法。利用冶金管控路徑中線，建立虛擬路徑漫遊網絡，設置路徑節點和虛擬邊，建立多渠道輸送路徑，基於網絡結構和網絡大數據功能，確立具體管控路徑網絡數據結構，製備尾綴匹配表和對應節點記錄格式，通過原始節點虛擬化，進行冶金能源管控路徑虛擬網絡賦值，完成管控路徑設計。實驗研究表明，設計的能源生產管控路徑與傳統路徑相比，固定產量條件下，資源消耗量減少22%，可以有效減少冶金能源。

關鍵詞：冶金；管控路徑；節點虛擬化

隨着我國最新一輪城鄉快速發展建設，金屬資源和冶金能源的問題日趨嚴重。作為我國國民經濟的重要支撐，國內冶金行業受到了巨大沖擊，因為其能源消耗量比例佔據國內能量消耗總量的巨大部分，所以能否運用科學管理手段節約國內冶金企業各類能源消耗，對我國社會整體改革和能源消耗下降具有重要意義。傳統冶金企業的能源管理和生產調控，一般僅能採用宏觀調控的手段，在生產過程中減少能源消耗。部分企業通過對全局生產週期的計算和靜態分析，以及對冶金使用的單一能源介質和設備的改革，達到冶金也能的目的[1]。這樣很難從根本上滿足全局用能低消耗、零放散、高收益的要求。現代互聯網大數據技術的出現，為各行業提供了新的數據基礎和計算方式。這也給我國冶金企業的能源生產管理，提供了廣泛的技術基礎。通過網絡雲平台和雲計算，結合外部數據流，可以從根本出發，從實際工況的角度，對冶金行業能源消耗情況進行客觀分析和改進，達到節約能源的目的。從目前來看，通過大數據對冶金管控路徑的優化和重組，是節約冶金能源行業最有效的路徑之一。現代冶金行業生產線的核心，就是其整個生產線的管控路徑。因為冶金行業的能源管理需求需要根據冶金生產過程中的能量使用分配以及回收情況，對冶金能量轉換和輸送配送進行調整。結合大數據思想，即可做到最優分配。對此設計結合大數據相關數據資料，以虛擬技術為核心，提出新型冶金企業能源管控路徑，減少冶金行業能源消耗，實現配置最優[2]。

1冶金企業能源生產管控路徑設計

1.1建立管控路徑漫遊網絡

冶金企業的管控路徑是冶金生產的重要通道，將各路徑相連，可以形成一個具有網格特徵的路徑三維空間，個路徑的中線也形成了一箇中線集合漫遊網絡如圖1所示。圖1路徑網絡圖設計對原冶金管控路徑網絡進行改造，在路徑節點處引入路徑虛擬邊和對應虛擬節點，保證相鄰的兩個虛擬節點之間具有虛擬邊聯通性。虛擬便需要由三維直線和圓弧線建立，將所有剩餘的路徑斜邊進行光滑打磨。改造後的中線網絡編程了一個具有漫遊功能的管控路徑集合網絡。網絡內各元素的功能如下：原始節點：不同能源管控路徑中的各交叉口交點或者某條路徑端頭中線的中線點為管控原始節點。設計消除了傳統交叉口的原始節點，只保留端頭節點。虛擬路徑節點：在路徑交叉口的原節點處中線上扎入心的中線節點，此時的節點為虛擬節點。在路徑規劃中，虛擬節點不具備現實意義，只作為路徑拐彎處的起點和終點。虛擬邊，設置在管控路徑的交叉口出，直接連接兩個虛擬節點的某段三維圓弧或者路徑虛擬便。虛擬邊可以看做是一條路徑進入另一條路徑的網絡軌跡，可以近似的看做是一種路徑彎道。此外，漫遊網絡內的交叉口具有全路徑屬性，即在路徑交叉口的任意兩個虛擬節點邊都是可以直接互通的，如圖2所示。冶金視點從任意一條路徑進入到其他路徑內均有虛擬邊可以走。此外管控路徑節點具有鮮明的時序性，依附於節點邊上。各邊走向為順時針方向，形成有序邊角[3]。

1.2大數據下的路徑網絡數據結構

上述建立的管控路徑漫遊網絡為虛擬網絡，必須基於網絡結構和網絡大數據功能，確立具體的網絡數據結構。因為管控路徑的虛擬漫遊網絡不需要考慮虛擬邊的方向走向，數據稀疏五香路徑。所以數據採用多重數據表進行存儲。每條邊用一個數據節點標誌，數據內容包括一個標誌域、兩個數據頂點域以及2個指針於和路徑邊信息域。所有依附於同一個數據頂點的串聯邊分列同一個數據鏈表中。因為每個邊均有兩個數據頂點，所以每條邊均同時存在於兩個鏈表中[4]。為了提高管控效率，減少不必要內存，設計額外採用節點邊位移標誌性代碼，用於指向節點針。該節點針需要利用大數據技術和雲計算技術，進行節點指向匹配。匹配原理就是講內存數據結構和數據庫分開，然後根據數據尾綴重新契合。利用大數據製備對應尾綴契合表如表1所示[5。路徑網絡數據在進行數據庫錄入時，將所有數據劃分為數據節點表和數據邊緣表。數據節點表的記錄結構如下：

1.3管控路徑的建立

節能化管控路徑的建立需要以上述建立的虛擬網絡抽象實體模型為基礎，基於節點結構數據，根據路徑實體元素、大數據網絡元素以及參數元素進行重組。實體冶金管控路徑可以劃分為路徑中心點、分段路徑、路徑組等幾個層次。通過大數據資料，取出上述虛擬網絡中的分段中線網絡，將原始節點進行虛擬化，邊緣化光滑，以及原始節點排序。具體步驟如下：將原始節點虛擬化，在虛擬網絡的分段中線上有兩條節點邊，插入若干個虛擬網絡節點。為了消除網絡賦值的跳變現象，虛擬邊必須平滑。具體可以使用平滑差值的`方法報紙虛擬邊的一致性。設計使用基於三維旋轉矢量的圓弧差值算法。分別對原始邊進行賦值，將虛擬節點插入到原始邊的切線處，以切線為圓心生成虛擬邊。對原始路徑進行邊緣化光滑，從路徑以便開始搜索，找到首個光華店，在該點的兩側標註新的光滑點。這三個點之間插入圓弧，製作圓弧的切邊。圓弧的插入可以使用虛擬邊求解算法，將路徑原始邊的虛線部分轉化為實線。節點排序主要依據與節點編標。將管控路徑中的所有節點編表中的邊根據方位角順序進行排序，對於路徑邊緣的邊，為0度方位角，則直接插入到有序邊角尾部。通過上述過程即可對漫遊管控路徑進行合理賦值，根據賦值信息即可生成新的管控路徑，實現冶金能源的生產分配。

2實驗數據分析

為了詳細驗證上述設計的大數據背景下冶金企業能源生產管控路徑能否有效節省冶金資源，進行實驗對比。設置對比組和實驗組，令對比組選擇傳統冶金路徑。令實驗組選擇新型路徑方法，在固定冶金產量目標下，計算整體能源消耗量，其結果如表3所示。根據表3數據可以看出在產量完全相同的情況下，實驗組生產總成本明顯低於對比組。可以證明應用新設計的能源生產管控路徑可以明顯降低生產成本，減少資源消耗。

3結語

隨着我國基礎設施建設和國內產業升級，冶金能源消耗的合理降低可以為我國節約大量的經濟成本。大數據技術的開發和應用，為我國冶金企業能源節約研究提供的豐富的數據基礎。通過不同類型的數據彙總，利用虛擬化技術，可以對冶金企業管控路徑做出有效優化，保證相關企業可以合理配置資源，實現濟源節約。

參考文獻

[1]徐雪松,楊勝傑.大數據背景下中國鋼鐵生產能源管控路徑優化研究[J].工業技術經濟,2017,36(1):32-40.

[2]範鐵軍,吳秀婷,施燦濤.中小鋼鐵企業智能製造實施路徑研究[J].冶金經濟與管理,2018，7(17).:12-40.

[3]欒天陽.基於LEAP模型的吉林省鋼鐵工業碳減排路徑研究[D].吉林大學,2016，17(7).:15-4.