高炉专家系统模块设置及检测过程的设计与应用

 高炉冶炼是在密闭容器内进行的复杂的高温物理及化学过程，全面直观的观察过程进行
的状况尚不可能，一旦原燃料条件出现较大的波动，容易造成高炉炉况不稳定。高炉专家
系统是一种模拟人类思维过程，充分利用冶炼专家的经验对复杂过程进行跟踪、控制和管
理的技术，它集模糊技术、神经网络、人工智能、在线检测技术、计算机技术与控制技术于
一体，收集整理冶炼专家和现场操作人员丰富的生产经验，结合冶金学科理论知识，建
立而成的高炉智能控制系统。高炉专家系统设置的目的是优化高炉操作、稳定炉况、提高铁
水质量、延长高炉寿命、降低燃料消耗，提高高炉生产的管理水平，节能降耗，最终实现
增产增效益。

1 技术研发背景
首钢一直致力于高炉专家系统的开发与应用，目前已掌握高炉专家系统领域的核心技术 ，
拥有自主知识产权。首钢高炉专家系统充分吸收国内外高炉专家系统的优点，结合首钢高
炉冶炼特点和操作习惯，以数学模型和神经元网络为基础、专家系统技术为核心、模块化
结构为手段，综合分析和判断高炉的生产过程，提供高炉炉况现象分析及操作建议，帮
助高炉操作者进行综合治理和稳定炉况。
首钢开发的高炉专家系统已在首钢 2 号高炉上得到很好的检验，尤其是在异常炉况预报
和基于布料模型的布料调整试验方面均取得良好效果。在此基础上首钢专家系统根据生产
需要又增加新的模型并改善其人机界面功能，使得专家系统的智能化水平进一步提高。新
型高炉专家系统包括从炉顶布料到铁口出铁的全过程的数学模拟仿真及炉况跟踪控制，
并在迁钢 4000m3 高炉的生产实践中成功应用。
2 专家系统的主要设计原则
高炉专家系统设计主要包括软件设计、控制系统硬件及网络设计和数据库设计三大部分。
首先，在软件设计部分要求系统具有良好的开放性、兼容性及扩展性、容错能力好、稳定、
可靠性高并且结构功能模块化，易于整个系统的构建及问题处理，易于操作人员使用并
可定置软件环境。控制系统硬件及网络设计部分如图 1 所示，主要原则是在满足系统应用
的要求下统一设备选型，便于减少设备备件的种类，简化设备维修。
数据库设计部分主要是围绕包括基础数据、原料分析数据、高炉模型结果、技术计算参数、
知识库参数等五大方面的需求，来设计相关的数据表。每张表都有各自相关的描述表，历
史表等等，有些表之间还根据自身数据的特点做关联，来保证相关表之间的约束性。数据
库包括如下主要内容：基础自动化检测数据、原料分析数据、高炉模型处理结果、技术计算
参数及计算结果、知识库参数及推理结果等。

图 1 高炉专家系统硬件网络结构
3 高炉专家系统主要模块及模型设置
3.1 炉料质量控制
对入炉的原燃料质量进行分析判断，针对不同炉料的影响给出效应的处理办法，防止有
害元素含量偏高或焦炭质量变差等因素对高炉顺行造成影响。