CN117707101B - 碳纳米管规模化加工的生产线监管控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明属于碳纳米管生产管控技术领域，具体是碳纳米管规模化加工的生产线监管控制***，包括监管控制平台、智能监测模块、反应器调控模块、反应器异捕模块、生产表现评估模块和远程管控端；本发明通过智能监测模块对碳纳米管生产线中的反应器进行运行监测，在生成运行条件不合格信号时对相应反应器进行运行调控，且通过反应器异捕模块对反应器进行异常捕捉判断，在生成反应器产析信号时通过生产表现评估模块将相应反应器的生产表现状况进行分析，在生成反应器检维信号或产表不合格信号时使远程管控端发出预警，智能化程度高，有利于保证碳纳米管生产线的生产效率、生产稳定性和生产质量，显著降低碳纳米管规模化加工的难度。
Description
技术领域
本发明涉及碳纳米管生产管控技术领域，具体是碳纳米管规模化加工的生产线监管控制***。
背景技术
碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，层与层之间保持固定的距离，碳纳米管具有良好的导电性、高温稳定性、大的长径比和高的比表面积等特点，使得其在电子、材料、生物医学等领域具有广泛的应用前景，比如碳纳米管可作为锂离子电池的电极材料以提高其充放电容量和电流密度，还可以用作催化剂载体、传感器材料和增强材料等；
碳纳米管的生产线主要由相应的反应器构成，在碳纳米管的生产过程中需要对相应生产线进行监管控制，目前难以对若干组碳纳米管生产线中的反应器进行有效监测并自动适应性调控，且无法实现反应器的异常捕捉和生产表现精准评估，不利于保证碳纳米管生产线的生产效率、生产稳定性和生产质量，加大了碳纳米管规模化加工的难度；
针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供碳纳米管规模化加工的生产线监管控制***，解决了现有技术难以对若干组碳纳米管生产线中的反应器进行有效监测并自动适应性调控，且无法实现反应器的异常捕捉和生产表现精准评估，碳纳米管规模化加工难度大的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
碳纳米管规模化加工的生产线监管控制***，包括监管控制平台、智能监测模块、反应器调控模块、反应器异捕模块、生产表现评估模块和远程管控端；监管控制平台获取到需要监管的所有碳纳米管生产线，智能监测模块对碳纳米管生产线中的反应器进行运行监测，通过分析生成相应反应器的运行条件合格信号或运行条件不合格信号，并将运行条件不合格信号经监管控制平台发送至反应器调控模块；
反应器调控模块接收到运行条件不合格信号时，对相应反应器进行运行调控并记录调控时长，若未能在规定时间内完成运行调控则生成调控预警信息并将调控预警信息发送至监管控制平台；
反应器异捕模块用于对反应器进行异常捕捉判断，通过分析以生成反应器检维信号和反应器产析信号，并将相应反应器的反应器检维信号经监管控制平台发送至远程管控端，以及将相应反应器的反应器产析信号经监管控制平台发送至生产表现评估模块；生产表现评估模块在接收到反应器产析信号后，将相应反应器进行碳纳米管生产的生产表现状况进行分析，通过分析生成产表不合格信号或产表合格信号，且将相应反应器的产表不合格信号经监管控制平台发送至远程管控端。
进一步的，智能监测模块的具体运行过程包括：
采集到相应碳纳米管生产线中反应器内部若干个位置处的实时温度，将所有实时温度进行均值计算得到生产温度检测值，且采集到相应碳纳米管生产线中反应器内部的气压数据并将其标记为生产压力检测值，以及采集到向相应碳纳米管生产线的反应器中输入碳源气体的流量数据并将其标记为生产碳源流量值；将生产温度检测值与所设定的标准温度值进行差值计算并取绝对值以得到生产温况值，同理获取到生产压况值和生产碳源值；
通过将生产温况值、生产压况值和生产碳源值进行数值计算得到碳纳米管产检值，将碳纳米管产检值与预设碳纳米管产检阈值进行数值比较，若碳纳米管产检值超过预设碳纳米管产检阈值，则生成运行条件不合格信号；若碳纳米管产检值未超过预设碳纳米管产检阈值，则生成运行条件合格信号。
进一步的，对反应器进行异常捕捉分析的具体分析过程如下：
采集到单位时间内相应碳纳米管生产线中反应器生成调控预警信息的次数并将其标记为反应器调检值，以及采集到单位时间内反应器调控模块针对相应碳纳米管生产线中反应器进行调控的总次数并将其标记为反应器总调值，且将反应器调检值与反应器总调值进行比值计算得到反应器调劣检占值；
通过将反应器调检值与反应器调劣检占值进行数值计算得到反应器调况评估值，将反应器调况评估值与预设反应器调况评估阈值进行数值比较，若反应器调况评估值超过预设反应器调况评估阈值，则生成反应器检维信号。
若反应器调况评估值未超过预设反应器调况评估阈值，则在单位时间内设定若干个检测时点，将对应检测时点相应碳纳米管生产线中反应器内部若干个位置处的实时温度进行方差计算得到温布检测值，将温布检测值与预设温布检测阈值进行数值比较，若温布检测值超过预设温布检测阈值，则判断对应检测时点相应反应器内部处于温度分布不均状态；
以及采集到单位时间内相应碳纳米管生产线中反应器中生产温度检测值的最大值和最小值的差值并将其标记为生产温度幅偏值，同理获取到生产气压幅偏值和生产碳源幅偏值，并将单位时间内相应碳纳米管生产线中反应器内部处于温度分布不均状态的检测时点的数量占比值标记为温度不均时占值；
通过将反应器调况评估值、温度不均时占值、生产温度幅偏值、生产气压幅偏值和生产碳源幅偏值进行数值计算得到反应器异捕值，将反应器异捕值与预设反应器异捕阈值进行数值比较，若反应器异捕值超过预设反应器异捕阈值，则生成反应器检维信号；若反应器异捕值未超过预设反应器异捕阈值，则生成反应器产析信号。
进一步的，生产表现评估模块的具体运行过程包括：
设定评估时段，采集到评估时段内相应碳纳米管生产线中反应器的运行总时长，以及采集到评估时段内相应碳纳米管生产线中反应器所消耗的碳源气体量并将其标记为碳源消耗量，将碳源消耗量与运行总时长进行比值计算得到碳源耗表值；获取到预设碳源耗表值范围，将碳源耗表值与预设碳源耗表值范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到碳源耗析值；
采集到评估时段内相应碳纳米管生产线所生产的碳纳米管的产量，将碳源消耗量与所生产的碳纳米管的产量进行比值计算以得到碳纳米管产表值；获取到评估时段内相应碳纳米管生产线所生产的碳纳米管的纯度检测信息，基于碳纳米管的纯度检测信息以采集到评估时段内相应碳纳米管生产线中反应器生产过程的碳纳米管非合格率；
通过将碳源耗析值、碳纳米管产表值和碳纳米管非合格率进行数值计算得到碳纳米管产评值，将碳纳米管产评值与预设碳纳米管产评阈值进行数值比较，若碳纳米管产评值超过预设碳纳米管产评阈值，则生成相应反应器的产表不合格信号；若碳纳米管产评值未超过预设碳纳米管产评阈值，则生成相应反应器的产表合格信号。
进一步的，监管控制平台与生产线运管评测模块通信连接，生产线运管评测模块用于设定天数为L1的评测周期，对评测周期内的所有碳纳米管生产线进行生产追溯分析以将对应碳纳米管生产线标记为高异生产线或低异生产线，且通过分析生成运管评测不合格信号或运管评测合格信号，并将运管评测不合格信号经监管控制平台发送至远程管控端。
进一步的，生产追溯分析的具体分析过程如下：
采集到评测周期内相应碳纳米管生产线生成反应器检维信号的次数和生成产表不合格信号的次数并将其分别标记为检维信频值和产表异频值，并采集到评测周期内相应碳纳米管生产线在生产过程中因故障而停止运行的单次停运时长，将评测周期内相应碳纳米管生产线的所有单次停运总时长进行求和计算得到故障停运时析值，并将超过预设单次停运时长阈值的单次停运时长的数量标记为超停运频析值；
通过将相应碳纳米管生产线的检维信频值、产表异频值、故障停运时析值和超停运频析值进行数值计算得到碳纳米管生产线追评值，将碳纳米管生产线追评值与预设碳纳米管生产线追评阈值进行数值比较，若碳纳米管生产线追评值超过预设碳纳米管生产线追评阈值，则将对应碳纳米管生产线标记为高异生产线；若碳纳米管生产线追评值未超过碳纳米管生产线追评阈值，则将对应碳纳米管生产线标记为低异生产线。
进一步的，在将对应碳纳米管生产线标记为高异生产线或低异生产线后，若需要监管的碳纳米管生产线中不存在低异生产线，则生成运管评测不合格信号；若需要监管的碳纳米管生产线中存在低异生产线，则采集到需要监管的碳纳米管生产线中高异生产线的数量和低异生产线的数量，并将高异生产线的数量与低异生产线的数量进行比值计算得到生产线高异检测值；
且将需要监管的所有碳纳米管生产线的碳纳米管生产线追评值进行均值计算得到生产线运管值，将生产线运管值与生产线高异检测值进行数值计算得到生产线评析值，并将生产线评析值与预设生产线评析阈值进行数值比较，若生产线评析值超过预设生产线评析阈值，则生成运管评测不合格信号；若生产线评析值未超过预设生产线评析阈值，则生成运管评测合格信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过智能监测模块对碳纳米管生产线中的反应器进行运行监测，在生成运行条件不合格信号时对相应反应器进行运行调控，且通过反应器异捕模块对反应器进行异常捕捉判断，在生成反应器产析信号时将相应反应器的生产表现状况进行分析，在生成反应器检维信号或产表不合格信号时使远程管控端发出预警，智能化程度高，有利于保证碳纳米管生产线的生产效率、生产稳定性和生产质量，显著降低碳纳米管规模化加工的难度；
2、本发明中，通过生产线运管评测模块对评测周期内的所有碳纳米管生产线进行生产追溯分析以将对应碳纳米管生产线标记为高异生产线或低异生产线，能够对评测周期内所有碳纳米管生产线的运行状况进行有效评估并准确反馈，方便后续针对不同的碳纳米管生产线采取相匹配的监管措施，实现针对性管理并减小后续管理方案规划难度。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；
图1为本发明中实施例一的***框图；
图2为本发明中实施例二的***框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：如图1所示，本发明提出的碳纳米管规模化加工的生产线监管控制***，包括监管控制平台、智能监测模块、反应器调控模块、反应器异捕模块、生产表现评估模块和远程管控端；监管控制平台获取到需要监管的所有碳纳米管生产线，需要说明的是，碳纳米管生产线中的生产设备主要为反应器，碳纳米管生产线的监管控制主要是针对反应器，反应器用于合成碳纳米管，根据具体工艺要求可选择不同的反应器类型，如管式反应器、釜式反应器等；
进一步而言，碳源是合成碳纳米管的起始物质，提供合成所需的碳元素，常用的碳源有甲烷、乙烯等；在反应器内的反应过程中，碳源的分子被激活和分解，释放出单碳原子，这些单碳原子通过催化剂的作用聚合成碳纳米管；并且，催化剂在碳纳米管的合成中起着关键作用，它能够加速反应过程并控制碳纳米管的形貌，常用的催化剂有铁、镍、钴等金属及其氧化物。
其中，智能监测模块对碳纳米管生产线中的反应器进行运行监测，通过分析生成相应反应器的运行条件合格信号或运行条件不合格信号，并将运行条件不合格信号经监管控制平台发送至反应器调控模块，实现对反应器运行状况的实时监测并准确反馈，以便及时对反应器进行相应调控，从而保证其生产稳定性和生产效果；具体而言，智能监测模块的运行过程如下：
采集到相应碳纳米管生产线中反应器内部若干个位置处的实时温度，将所有位置处的实时温度进行均值计算得到生产温度检测值，且采集到相应碳纳米管生产线中反应器内部的气压数据并将其标记为生产压力检测值，以及采集到向相应碳纳米管生产线的反应器中输入碳源气体的流量数据（即一定时间内所输入的碳源气体量）并将其标记为生产碳源流量值；
将生产温度检测值与所设定的标准温度值进行差值计算并取绝对值以得到生产温况值，将生产压力检测值与所设定的标准气压值进行差值计算并取绝对值以得到生产压况值，将生产碳源流量值与所设定的标准流量值进行差值计算并取绝对值以得到生产碳源值；
通过公式将生产温况值YL、生产压况值YK和生产碳源值YS进行数值计算得到碳纳米管产检值YP，其中，a1、a2、a3为预设比例系数，a1、a2、a3的取值均为正数；并且，碳纳米管产检值YP的数值越大，表明相应反应器当前的运行条件越差；
将碳纳米管产检值YP与预设碳纳米管产检阈值进行数值比较，若碳纳米管产检值YP超过预设碳纳米管产检阈值，表明相应反应器当前的运行条件较差，则生成运行条件不合格信号；若碳纳米管产检值YP未超过预设碳纳米管产检阈值，表明相应反应器当前的运行条件较好，则生成运行条件合格信号。
反应器调控模块接收到运行条件不合格信号时，对相应反应器进行运行调控并记录调控时长，其中，调控时长的数值越大，则表明相应调控的调控效率越低，越不利于碳纳米管的生成，相应反应器的控制性能越差，需要及时进行人工调节管控；若未能在规定时间内完成运行调控则生成调控预警信息并将调控预警信息发送至监管控制平台；优选的，监管控制平台将相应反应器的调控预警信息发送至远程管控端，远程管控端对调控预警信息进行显示并提醒管理人员根据需要通过人工介入以对相应反应器进行人工控制；
反应器异捕模块用于对反应器进行异常捕捉判断，通过分析以生成反应器检维信号和反应器产析信号，并将相应反应器的反应器检维信号经监管控制平台发送至远程管控端，远程管控端接收到反应器检维信号后发出相应预警，以提醒管理人员及时对相应碳纳米管生产线中的反应器进行检查维护，实现对反应器的及时处理以保证其后续的运行性能；对反应器进行异常捕捉分析的具体分析过程如下：
采集到单位时间内相应碳纳米管生产线中反应器生成调控预警信息的次数并将其标记为反应器调检值，以及采集到单位时间内反应器调控模块针对相应碳纳米管生产线中反应器进行调控的总次数并将其标记为反应器总调值，且将反应器调检值与反应器总调值进行比值计算得到反应器调劣检占值；需要说明的是，反应器调检值TY与反应器调劣检占值TL的数值越大，表明单位时间内相应反应器的调控性能越差；
通过公式将反应器调检值TY与反应器调劣检占值TL进行数值计算得到反应器调况评估值TX，其中，ew1、ew2为预设比例系数，ew2＞ew1＞0；并且，反应器调况评估值TX的数值越大，表明反应器的调控性能存在异常的概率越大；将反应器调况评估值TX与预设反应器调况评估阈值进行数值比较，若反应器调况评估值TX超过预设反应器调况评估阈值，表明反应器的调控性能存在异常的概率较大，则生成反应器检维信号。
进一步而言，若反应器调况评估值TX未超过预设反应器调况评估阈值，则在单位时间内设定若干个检测时点，将对应检测时点相应碳纳米管生产线中反应器内部若干个位置处的实时温度进行方差计算得到温布检测值，将温布检测值与预设温布检测阈值进行数值比较，若温布检测值超过预设温布检测阈值，表明对应检测时点相应反应器中各部位的温度差异较大，则判断对应检测时点相应反应器内部处于温度分布不均状态；
以及采集到单位时间内相应碳纳米管生产线中反应器中生产温度检测值的最大值和最小值的差值并将其标记为生产温度幅偏值，同理获取到生产气压幅偏值和生产碳源幅偏值，需要说明的是，生产温度幅偏值、生产气压幅偏值和生产碳源幅偏值的数值越大，则表明相应反应器内部的温度、气压和碳源气体输入量的波动越大，越不利于保证生产效果；并将单位时间内相应碳纳米管生产线中反应器内部处于温度分布不均状态的检测时点的数量占比值标记为温度不均时占值；
通过公式将反应器调况评估值TX、温度不均时占值WZ、生产温度幅偏值WK、生产气压幅偏值WY和生产碳源幅偏值WT进行数值计算得到反应器异捕值WP，其中，kp1、kp2、kp3、kp4、kp5为预设比例系数，kp1、kp2、kp3、kp4、kp5的取值均大于零；并且，反应器异捕值WP的数值越大，则表明单位时间内相应反应器的运行越不正常，存在异常的概率越大；
将反应器异捕值WP与预设反应器异捕阈值进行数值比较，若反应器异捕值WP超过预设反应器异捕阈值，表明单位时间内相应反应器的运行较异常，需要及时对相应反应器进行检查维护，则生成反应器检维信号；若反应器异捕值WP未超过预设反应器异捕阈值，表明单位时间内相应反应器的运行较正常，则生成反应器产析信号。
反应器异捕模块将相应反应器的反应器产析信号经监管控制平台发送至生产表现评估模块，生产表现评估模块在接收到反应器产析信号后，将相应反应器进行碳纳米管生产的生产表现状况进行分析，通过分析生成产表不合格信号或产表合格信号，且将相应反应器的产表不合格信号经监管控制平台发送至远程管控端，远程管控端接收到产表不合格信号时发出相应预警，以提醒管理人员及时进行原因调查分析，并对相应反应器进行检修，进一步保证后续的生产效率和生产质量；生产表现评估模块的具体运行过程如下：
设定评估时段，优选的，评估时段为两小时；采集到评估时段内相应碳纳米管生产线中反应器的运行总时长，以及采集到评估时段内相应碳纳米管生产线中反应器所消耗的碳源气体量并将其标记为碳源消耗量，将碳源消耗量与运行总时长进行比值计算得到碳源耗表值；获取到预设碳源耗表值范围，将碳源耗表值与预设碳源耗表值范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到碳源耗析值；其中，碳源耗析值的数值越小，表明评估时段内相应反应器的碳源消耗状况越正常；
采集到评估时段内相应碳纳米管生产线所生产的碳纳米管的产量，将碳源消耗量与所生产的碳纳米管的产量进行比值计算以得到碳纳米管产表值；并且，碳纳米管产表值的数值越大，则表明相应碳纳米管生产线的生产转化状况越差；获取到评估时段内相应碳纳米管生产线所生产的碳纳米管的纯度检测信息，基于碳纳米管的纯度检测信息以采集到评估时段内相应碳纳米管生产线中反应器生产过程的碳纳米管非合格率；其中，碳纳米管非合格率的数值越大，则表明评估时段内相应碳纳米管生产线的生产质量状况越差；
需要说明的是，纯度检测信息通过相应分析手段进行检测得到并经监管控制平台发送至生产表现评估模块，所采用的相应分析手段如光谱分析、电镜观察等，光谱分析是一种常用的纯度检测手段，通过分析碳纳米管的光吸收、发射或散射光谱，以确定其化学结构和组成，常用的光谱分析方法包括红外光谱、拉曼光谱和紫外-可见光谱等，这些方法可以检测出碳纳米管中是否存在杂质，如金属离子、非碳元素等；电镜观察主要通过电子显微镜来实现，电子显微镜是用于观察碳纳米管形貌和结构的仪器，可确定碳纳米管的直径、长度和形貌，以及是否存在缺陷或杂质等；
通过公式将碳源耗析值QW、碳纳米管产表值QY和碳纳米管非合格率QK进行数值计算得到碳纳米管产评值QX，其中，eq1、eq2、eq3为预设权重系数，eq3＞eq2＞eq1＞0；并且，碳纳米管产评值QX的数值越大，表明评估时段内相应碳纳米管生产线的生产表现越不正常；将碳纳米管产评值QX与预设碳纳米管产评阈值进行数值比较，若碳纳米管产评值QX超过预设碳纳米管产评阈值，表明评估时段内相应碳纳米管生产线的生产表现较异常，则生成相应反应器的产表不合格信号；若碳纳米管产评值QX未超过预设碳纳米管产评阈值，表明评估时段内相应碳纳米管生产线的生产表现较正常，则生成相应反应器的产表合格信号。
实施例二：如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，监管控制平台与生产线运管评测模块通信连接，生产线运管评测模块用于设定天数为L1的评测周期，优选的，L1为二十五天；对评测周期内的所有碳纳米管生产线进行生产追溯分析以将对应碳纳米管生产线标记为高异生产线或低异生产线，能够对评测周期内所有碳纳米管生产线的运行状况进行有效评估并准确反馈，方便后续针对不同的碳纳米管生产线采取相匹配的监管措施，实现针对性管理并减小后续管理方案规划难度；
且通过分析生成运管评测不合格信号或运管评测合格信号，并将运管评测不合格信号经监管控制平台发送至远程管控端，远程管控端接收到运管评测不合格信号时发出相应预警，以提醒管理人员在后续加大对所有碳纳米管生产线的生产监管，并加强相应人员培训和加大人员投入，进一步保证后续的稳定高效生产；生产追溯分析的具体分析过程如下：
采集到评测周期内相应碳纳米管生产线生成反应器检维信号的次数和生成产表不合格信号的次数并将其分别标记为检维信频值和产表异频值，并采集到评测周期内相应碳纳米管生产线在生产过程中因故障而停止运行的单次停运时长，将评测周期内相应碳纳米管生产线的所有单次停运总时长进行求和计算得到故障停运时析值，且将单次停运时长与预设单次停运时长阈值进行数值比较，并将超过预设单次停运时长阈值的单次停运时长的数量标记为超停运频析值；
通过公式将相应碳纳米管生产线的检维信频值FK、产表异频值FW、故障停运时析值FS和超停运频析值FQ进行数值计算得到碳纳米管生产线追评值FY，其中，c1、c2、c3、c4为预设比例系数，c1、c2、c3、c4的取值均为正数；并且，碳纳米管生产线追评值FY的数值越大，表明评测周期内相应碳纳米管生产线的运行状况越差；
将碳纳米管生产线追评值FY与预设碳纳米管生产线追评阈值进行数值比较，若碳纳米管生产线追评值FY超过预设碳纳米管生产线追评阈值，表明评测周期内相应碳纳米管生产线的运行状况较差，则将对应碳纳米管生产线标记为高异生产线；若碳纳米管生产线追评值FY未超过碳纳米管生产线追评阈值，表明评测周期内相应碳纳米管生产线的运行状况较好，则将对应碳纳米管生产线标记为低异生产线。
进一步而言，在将对应碳纳米管生产线标记为高异生产线或低异生产线后，若需要监管的碳纳米管生产线中不存在低异生产线，即表明评测周期内所有碳纳米管生产线的运行状况均较差，则生成运管评测不合格信号；若需要监管的碳纳米管生产线中存在低异生产线，则采集到需要监管的碳纳米管生产线中高异生产线的数量和低异生产线的数量，并将高异生产线的数量与低异生产线的数量进行比值计算得到生产线高异检测值；
且将需要监管的所有碳纳米管生产线的碳纳米管生产线追评值进行均值计算得到生产线运管值，通过公式将生产线运管值FM与生产线高异检测值FN进行数值计算得到生产线评析值FX，其中，ey1、ey2为预设比例系数，ey2＞ey2＞0；并且，生产线评析值FX的数值越大，表明评测周期内所有碳纳米管生产线的运行状况综合而言越差；
将生产线评析值FX与预设生产线评析阈值进行数值比较，若生产线评析值FX超过预设生产线评析阈值，表明评测周期内所有碳纳米管生产线的运行状况综合而言较差，则生成运管评测不合格信号；若生产线评析值FX未超过预设生产线评析阈值，表明评测周期内所有碳纳米管生产线的运行状况综合而言较好，则生成运管评测合格信号。
本发明的工作原理：使用时，通过智能监测模块对碳纳米管生产线中的反应器进行运行监测，通过分析生成相应反应器的运行条件合格信号或运行条件不合格信号，在生成运行条件不合格信号时通过反应器调控模块对相应反应器进行运行调控，若未能在规定时间内完成运行调控则生成调控预警信息，能够对若干组碳纳米管生产线中的反应器进行有效监测并自动适应性调控，减小生产管理难度，有利于碳纳米管的规模化加工；且通过反应器异捕模块对反应器进行异常捕捉判断，通过分析以生成反应器检维信号和反应器产析信号，在生成反应器产析信号时通过生产表现评估模块将相应反应器的生产表现状况进行分析，在生成反应器检维信号或产表不合格信号时使远程管控端发出预警，及时提醒管理人员进行原因调查分析并对相应反应器进行检修，智能化程度高，有利于保证碳纳米管生产线的生产效率、生产稳定性和生产质量，显著降低碳纳米管规模化加工的难度。
上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.碳纳米管规模化加工的生产线监管控制***，其特征在于，包括监管控制平台、智能监测模块、反应器调控模块、反应器异捕模块、生产表现评估模块和远程管控端；监管控制平台获取到需要监管的所有碳纳米管生产线，智能监测模块对碳纳米管生产线中的反应器进行运行监测，通过分析生成相应反应器的运行条件合格信号或运行条件不合格信号，并将运行条件不合格信号经监管控制平台发送至反应器调控模块；
反应器调控模块接收到运行条件不合格信号时，对相应反应器进行运行调控并记录调控时长，若未能在规定时间内完成运行调控则生成调控预警信息并将调控预警信息发送至监管控制平台；
反应器异捕模块用于对反应器进行异常捕捉判断，通过分析以生成反应器检维信号或反应器产析信号，并将相应反应器的反应器检维信号经监管控制平台发送至远程管控端，以及将相应反应器的反应器产析信号经监管控制平台发送至生产表现评估模块；生产表现评估模块在接收到反应器产析信号后，将相应反应器进行碳纳米管生产的生产表现状况进行分析，通过分析生成产表不合格信号或产表合格信号，且将相应反应器的产表不合格信号经监管控制平台发送至远程管控端；
对反应器进行异常捕捉分析的具体分析过程如下：
采集到单位时间内相应碳纳米管生产线中反应器生成调控预警信息的次数并将其标记为反应器调检值，以及采集到单位时间内反应器调控模块针对相应碳纳米管生产线中反应器进行调控的总次数并将其标记为反应器总调值，且将反应器调检值与反应器总调值进行比值计算得到反应器调劣检占值；
通过公式将反应器调检值TY与反应器调劣检占值TL进行数值计算得到反应器调况评估值TX，其中，ew1、ew2为预设比例系数，ew2＞ew1＞0；若反应器调况评估值超过预设反应器调况评估阈值，则生成反应器检维信号；
若反应器调况评估值未超过预设反应器调况评估阈值，则在单位时间内设定若干个检测时点，将对应检测时点相应碳纳米管生产线中反应器内部若干个位置处的实时温度进行方差计算得到温布检测值，若温布检测值超过预设温布检测阈值，则判断对应检测时点相应反应器内部处于温度分布不均状态；
以及采集到单位时间内相应碳纳米管生产线中反应器中生产温度检测值的最大值和最小值的差值并将其标记为生产温度幅偏值，同理获取到生产气压幅偏值和生产碳源幅偏值，并将单位时间内相应碳纳米管生产线中反应器内部处于温度分布不均状态的检测时点的数量占比值标记为温度不均时占值；
通过公式将反应器调况评估值TX、温度不均时占值WZ、生产温度幅偏值WK、生产气压幅偏值WY和生产碳源幅偏值WT进行数值计算得到反应器异捕值WP，其中，kp1、kp2、kp3、kp4、kp5为预设比例系数，kp1、kp2、kp3、kp4、kp5的取值均大于零；若反应器异捕值超过预设反应器异捕阈值，则生成反应器检维信号；若反应器异捕值未超过预设反应器异捕阈值，则生成反应器产析信号；
生产表现评估模块的具体运行过程包括：
设定评估时段，采集到评估时段内相应碳纳米管生产线中反应器的运行总时长，以及采集到评估时段内相应碳纳米管生产线中反应器所消耗的碳源气体量并将其标记为碳源消耗量，将碳源消耗量与运行总时长进行比值计算得到碳源耗表值；获取到预设碳源耗表值范围，将碳源耗表值与预设碳源耗表值范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到碳源耗析值；
采集到评估时段内相应碳纳米管生产线所生产的碳纳米管的产量，将碳源消耗量与所生产的碳纳米管的产量进行比值计算以得到碳纳米管产表值；获取到评估时段内相应碳纳米管生产线所生产的碳纳米管的纯度检测信息，基于碳纳米管的纯度检测信息以采集到评估时段内相应碳纳米管生产线中反应器生产过程的碳纳米管非合格率；
通过公式将碳源耗析值QW、碳纳米管产表值QY和碳纳米管非合格率QK进行数值计算得到碳纳米管产评值QX，其中，eq1、eq2、eq3为预设权重系数，eq3＞eq2＞eq1＞0；若碳纳米管产评值超过预设碳纳米管产评阈值，则生成相应反应器的产表不合格信号；若碳纳米管产评值未超过预设碳纳米管产评阈值，则生成相应反应器的产表合格信号。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管规模化加工的生产线监管控制***，其特征在于，智能监测模块的具体运行过程包括：
采集到相应碳纳米管生产线中反应器内部若干个位置处的实时温度，将所有实时温度进行均值计算得到生产温度检测值，且采集到相应碳纳米管生产线中反应器内部的气压数据并将其标记为生产压力检测值，以及采集到向相应碳纳米管生产线的反应器中输入碳源气体的流量数据并将其标记为生产碳源流量值；将生产温度检测值与所设定的标准温度值进行差值计算并取绝对值以得到生产温况值，同理获取到生产压况值和生产碳源值；
通过公式将生产温况值YL、生产压况值YK和生产碳源值YS进行数值计算得到碳纳米管产检值YP，其中，a1、a2、a3为预设比例系数，a1、a2、a3的取值均为正数；若碳纳米管产检值超过预设碳纳米管产检阈值，则生成运行条件不合格信号；若碳纳米管产检值未超过预设碳纳米管产检阈值，则生成运行条件合格信号。
3.根据权利要求1所述的碳纳米管规模化加工的生产线监管控制***，其特征在于，监管控制平台与生产线运管评测模块通信连接，生产线运管评测模块用于设定天数为L1的评测周期，对评测周期内的所有碳纳米管生产线进行生产追溯分析以将对应碳纳米管生产线标记为高异生产线或低异生产线，且通过分析生成运管评测不合格信号或运管评测合格信号，并将运管评测不合格信号经监管控制平台发送至远程管控端。
4.根据权利要求3所述的碳纳米管规模化加工的生产线监管控制***，其特征在于，生产追溯分析的具体分析过程如下：
采集到评测周期内相应碳纳米管生产线生成反应器检维信号的次数和生成产表不合格信号的次数并将其分别标记为检维信频值和产表异频值，并采集到评测周期内相应碳纳米管生产线在生产过程中因故障而停止运行的单次停运时长，将评测周期内相应碳纳米管生产线的所有单次停运总时长进行求和计算得到故障停运时析值，并将超过预设单次停运时长阈值的单次停运时长的数量标记为超停运频析值；
通过公式将相应碳纳米管生产线的检维信频值FK、产表异频值FW、故障停运时析值FS和超停运频析值FQ进行数值计算得到碳纳米管生产线追评值FY，其中，c1、c2、c3、c4为预设比例系数，c1、c2、c3、c4的取值均为正数；若碳纳米管生产线追评值超过预设碳纳米管生产线追评阈值，则将对应碳纳米管生产线标记为高异生产线；若碳纳米管生产线追评值未超过碳纳米管生产线追评阈值，则将对应碳纳米管生产线标记为低异生产线。
5.根据权利要求4所述的碳纳米管规模化加工的生产线监管控制***，其特征在于，在将对应碳纳米管生产线标记为高异生产线或低异生产线后，若需要监管的碳纳米管生产线中不存在低异生产线，则生成运管评测不合格信号；若需要监管的碳纳米管生产线中存在低异生产线，则采集到需要监管的碳纳米管生产线中高异生产线的数量和低异生产线的数量，并将高异生产线的数量与低异生产线的数量进行比值计算得到生产线高异检测值；
且将需要监管的所有碳纳米管生产线的碳纳米管生产线追评值进行均值计算得到生产线运管值，通过公式将生产线运管值FM与生产线高异检测值FN进行数值计算得到生产线评析值FX，其中，ey1、ey2为预设比例系数，ey2＞ey2＞0；若生产线评析值超过预设生产线评析阈值，则生成运管评测不合格信号；若生产线评析值未超过预设生产线评析阈值，则生成运管评测合格信号。
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| GR01 | Patent grant | ||
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