过程单元的建模方法以及过程单元的生成方法与流程

1.本发明涉及有色金属冶金技术领域，特别涉及一种过程单元的建模方法、过程单元的生成方法、过程单元的生成装置、存储介质以及电子设备。


背景技术：

2.在有色冶金研究和设计中，对于微观层面（分子、原子、离子微观尺度）的基础冶金学和界观层面（工序、装置方面）的专业冶金工艺学研究比较多，而对宏观层面的有色冶金流程研究工作比较少，而对于有色冶金流程比较复杂的生产系统，流程研究不充分，往往会造成前后过程单元不能协同、连续运行，过程单元富余系数叠加，瓶颈环节较多，系统处于混沌无序的状态，经常导致不能正常生产，没法达产，甚至投资失败。目前，冶金过程模拟方法是非常简单的，一般只包括物质流、信息流等，不能仿真模拟复杂的生产系统。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种过程单元的建模方法以及过程单元的生成方法，主要目的在于解决目前存在冶金过程模拟方法不能仿真模拟复杂生产系统的问题。
4.为解决上述问题，本技术提供一种过程单元的建模方法，包括：将工艺流程按照工序进行划分，得到若干待建过程单元；构建各所述过程单元分别对应的设备组模型，所述设备组模型包括至少一个智能体设备，各所述智能体设备之间的连接方式为串联或并联；构建各所述过程单元分别对应的流量数据配置模型，所述流量数据配置模型为所述过程单元配置获取到的流量数据，所述流量数据包括入口流量数据和/或出口流量数据，所述流量数据中的数据类型至少包括物质流数据、能量流数据、价值流数据以及信息流数据中的一种或者几种；构建各所述过程单元分别对应的环境数据配置模型，所述环境数据配置模型为所述过程单元配置获取到的环境数据，所述环境数据的数据类型包括供水数据、供热数据、供电数据、供汽数据、物料数据、能源数据以及动能补给数据中的一种或者几种，完成与各所述工序对应的过程单元的建模，得到过程单元数字模型。
5.可选的，在完成对所述过程单元的建模，得到过程单元的数字模型之前，所述方法还包括：根据待建模过程单元的功能，确定实现所述功能的若干化学反应方程式，构建得到所述过程单元反应集模型；构建过程单元场域模型，所述过程单元场域模型为实现所述反应集中的各化学反应方程式的反应参数信息，所述反应参数信息包括：存储容积信息、温度信息、压力信息、酸碱值信息、物质信息、浓度信息、黏度信息、流场流速信息与梯度信息中的一种或者几种。
6.可选的，在完成对所述过程单元的建模，得到过程单元的数字模型之前，所述方法还包括：
采用预设因素分析方法，针对各所述反应参数信息进行分析，确定得到各目标反应参数信息，以及与各所述目标反应参数信息对应的取值范围；以各所述目标反应参数信息作为系统状态变量，构建当前过程单元对应的系统状态函数；在各所述取值范围内确定与各所述系统状态变量分别对应的若干参数值；对各所述参数值进行匹配，构建得到满足预设设计要求的系统状态集模型。
7.可选的，在完成对所述过程单元的建模，得到过程单元的数字模型之前，所述方法还包括：构建过程单元故障集模型，所述过程单元故障集模型为所述过程单元配置各功能设备以及管路的故障信息，所述故障信息包括：故障类型以及发生所述故障类型对应的维修信息；所述维修信息包括：停车频率信息、分布规律信息以及维修时间信息中的一种或者几种。
8.可选的，在完成对所述过程单元的建模，得到过程单元的数字模型之前，所述方法还包括：构建过程单元时钟模型，所述过程单元时钟模型为所述过程单元配置时间域信息以及节奏时间信息；所述时间域信息为各所述流量数据从进入所述过程单元起点到流出所述过程单元的终点所经历的时间；所述节奏时间信息为实现所述功能的化学反应过程中的基本动作对应的时长，所述基本动作为：预定量化学反应、预定量物质流的分离、预定量物质流的浸出中的一种或者几种。
9.为就解决上述问题，本技术提供一种过程单元生成方法，使用上述所述所述的过程单元的建模方法构建的过程单元数字模型，所述方法包括：获取所述过程单元的前序链接单元输出的各第一流量参数信息、所述过程单元对应的辅助流量参数信息；基于各所述第一流量参数信息以及各所述辅助流量参数信息进行计算处理，获得输入到所述过程单元的各第二流量参数信息；基于各所述第二流量参数信息以及各所述化学反应方程式进行计算处理，获得输出所述过程单元的各第三流量参数信息；基于各所述第一流量参数信息、各所述第二流量参数信息以及各所述第三流量参数信息对所述过程单元进行配置，生成目标过程单元。
10.可选的，所述第一流量参数信息、第二流量参数信息以及所述第三流量参数信息包括：物质流数据、能量流数据、价值流数据以及信息流数据；其中，所述物质流数据包括：物料的流向信息；所述能量流数据包括：电能、蒸汽能、反应热中的至少一种能量信息；所述价值流数据包括：执行所述过程单元的成本信息以及收益信息中的一种或几种，所述信息流数据包括：物质流信息、控制操作信息以及检测信息中的一种或几种。
11.为解决上述问题本技术提供一种过程单元生成装置，包括：
输入流量获取模块：用于获取所述过程单元的前序链接单元输出的各第一流量参数信息、所述过程单元对应的辅助流量参数信息；计算模块：用于基于各所述第一流量参数信息以及各所述辅助流量参数信息进行计算处理，获得输入到所述过程单元的各第二流量参数信息；输出流量获得模块：用于基于各所述第二流量参数信息以及各所述化学反应方程式进行计算处理，获得输出所述过程单元的各第三流量参数信息；生成模块：用于基于各所述第一流量参数信息、各所述第二流量参数信息以及各所述第三流量参数信息对所述过程单元进行配置，生成目标过程单元。
12.为解决上述问题，本技术提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述过程单元建模方法的步骤以及所述过程单元生成方法的步骤。
13.为解决上述问题本技术提供一种电子设备，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现上述所述过程单元建模方法的步骤以及所述过程单元生成方法的步骤。
14.本技术通过将工艺流程按照工序进行划分，得到若干待建过程单元；构建各所述过程单元分别对应的设备组模型，所述设备组模型包括至少一个智能体设备，各所述智能体设备之间的连接方式为串联或并联；构建流量数据配置模型，所述流量数据配置模型为所述过程单元配置获取到的流量数据，所述流量数据包括入口流量数据和/或出口流量数据，所述流量数据中的数据类型至少包括物质流数据、能量流数据、价值流数据以及信息流数据中的一种或者几种；构建环境数据配置模型，所述环境数据配置模型为所述过程单元配置获取到的环境数据，所述环境数据的数据类型包括供水数据、供热数据、供电数据、供汽数据、物料数据、能源数据以及动能补给数据中的一种或者几种，完成对所述过程单元的建模，得到与所述过程单元对应的数字模型。本技术通过构建设备组模型、构建流量数据配置模型以及构建环境数据配置模型以完成对过程单元数字模型的构建，本技术中的建模方法可以针对复杂系统的工艺流程进行建模，简化了复杂生产系统的构建过程。
15.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
16.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1示出了本技术实施例提供的一种过程单元的建模方法的流程示意图；图2示出了本技术又一实施例提供的一种过程单元的建模方法的流程示意图；图3示出了本技术包含各过程单元的红土镍矿湿法冶炼工艺流程图；图4示出了本技术实施例的温度对镍浸出效果的影响曲线图；图5示出了本技术实施例的酸矿比对镍浸出效果的影响曲线图；图6示出了本技术实施例的液固比对镍浸出效果的影响曲线图；
图7示出了本技术实施例的保温时间对镍浸出效果的影响曲线图；图8示出了本技术实施例的矿石粒度对镍浸出效果的影响曲线图；图9示出了本技术另一实施例提供的一种过程单元生成方法的流程示意图；图10示出了本技术另一实施例提供的一种过程单元生成装置的结构框图。
具体实施方式
17.此处参考附图描述本技术的各种方案以及特征。
18.应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本技术的范围和精神内的其他修改。
19.包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本技术的实施例，并且与上面给出的对本技术的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本技术的原理。
20.通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本技术的这些和其它特性将会变得显而易见。
21.还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本技术进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本技术的很多其它等效形式。
22.当结合附图时，鉴于以下详细说明，本技术的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。
23.此后参照附图描述本技术的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本技术的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本技术模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本技术。
24.本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本技术的相同或不同实施例中的一个或多个。
25.本技术实施例提供过程单元的建模方法，如图1所示，包括：步骤s101：将工艺流程按照工序进行划分，得到若干待建过程单元；本步骤在具体实施过程中，有色金属冶金应用中，基于微观层面的基础冶金学和界观层面的专业冶金工艺学，确定各过程单元的功能、生产能力参数信息等。所述过程单元为有色金属冶金过程中的工艺步骤，即工序。过程单元的功能是指在有色冶金生产过程中，实现的具体作用，例如：比较矿物或者元素浸出、洗涤、提纯、富集、分离、氧化、还原、精炼、电解等功能。具体的，按照工艺流程将冶金过程按照工艺步骤的先后顺序进行过程单元划分，每个所述过程单元对应于一个工序。
26.步骤s102：构建各所述过程单元分别对应的设备组模型，所述设备组模型包括至少一个智能体设备，各所述智能体设备之间的连接方式为串联或并联；本步骤在具体实施过程中，构建功能设备组模型，根据待建过程单元的功能以及生产能力参数信息配置所述功能设备组模型，所述设备组模型包括至少一个智能体设备，各所述智能体设备之间的连接方式为串联或并联；具体的，针对目标过程单元的功能以及
生产能力参数信息确定与所述目标过程单元对应的智能体设备类型以及智能体设备数量。
27.步骤s103：构建各所述过程单元分别对应的流量数据配置模型，所述流量数据配置模型为所述过程单元配置获取到的流量数据，所述流量数据包括入口流量数据和/或出口流量数据，所述流量数据中的数据类型至少包括物质流数据、能量流数据、价值流数据以及信息流数据中的一种或者几种；本步骤在具体实施过程中，所述物质流数据包括：物料的流向信息；所述能量流数据包括：电能、蒸汽能、反应热中等能量信息；所述价值流数据包括：执行所述过程单元的成本信息以及收益信息等信息，所述信息流数据包括：物质流信息、控制操作信息以及检测信息等信息。
28.步骤s104：构建各所述过程单元分别对应的环境数据配置模型，所述环境数据配置模型为所述过程单元配置获取到的环境数据，所述环境数据的数据类型包括供水数据、供热数据、供电数据、供汽数据、物料数据、能源数据以及动能补给数据中的一种或者几种，完成对所述过程单元的建模，得到过程单元数字模型。
29.本步骤在具体实施过程中，环境数据配置模型为过程单元配置获取到的环境数据，环境数据的数据类型包括以下至少一种：供水数据、供热数据、供电数据、供汽数据、物料数据、能源数据以及动能补给数据。比如，环境数据配置模型可以配置供水数据；还可以配置供热数据和供电数据；还可以配置供水数据、供热数据、供电数据、供汽数据、物料数据。
30.本技术通过构建设备组模型、构建流量数据配置模型以及构建环境数据配置模型以完成对过程单元数字模型的构建，本技术中的建模方法可以针对复杂系统的工艺流程进行建模，简化了复杂生产系统的构建过程。
31.本技术又一实施例提供另一种过程单元的建模方法，如图2所示，包括：步骤s201：将工艺流程按照工序进行划分，得到若干待建过程单元；本步骤在具体实施过程中，在有色金属冶金应用中，基于微观层面的基础冶金学和界观层面的专业冶金工艺学，确定各过程单元的功能、生产能力参数信息等。所述过程单元为有色金属冶金过程中的工艺步骤，即工序。过程单元的功能是指在有色冶金生产过程中，实现的具体作用，例如：比较矿物或者元素浸出、洗涤、提纯、富集、分离、氧化、还原、精炼、电解等功能。具体的，按照工艺流程将冶金过程按照工艺步骤的先后顺序进行过程单元划分，每个所述过程单元对应于一个工艺步骤，即工序。
32.步骤s202：构建各所述过程单元分别对应的设备组模型，所述设备组模型包括至少一个智能体设备，各所述智能体设备之间的连接方式为串联或并联；本步骤在具体实施过程中，根据过程单元的功能以及生产能力参数信息确定与所述过程单元对应的智能体设备类型以及智能体设备数量。例如：三级预热过程单元，针对三级预热功能确定与三级预热过程单元的智能体设备类型为预热器、三台所述智能体设备预热器组成所述设备组，三台预热器的连接方式为串联；针对磨矿过程单元功能与磨矿过程单元的生产能力参数信息确定与磨矿过程单元对应的智能体设备类型为球磨机等磨矿设备，磨矿设备数量为一台，则磨矿过程单元的设备组为一台球磨机。
33.步骤s203：构建各所述过程单元分别对应的流量数据配置模型，所述流量数据配置模型为所述过程单元配置获取到的流量数据，所述流量数据包括入口流量数据和/或出
口流量数据，所述流量数据中的数据类型至少包括物质流数据、能量流数据、价值流数据以及信息流数据中的一种或者几种；本步骤在具体实施过程中，首先，构建物质流模型；其次，根据物质流，构建能量流模型以及价值流模型；最后，根据物质流、能量流、价值流，构建信息流模型。所述物质流数据包括：物料的流向信息；所述能量流数据包括：电能、蒸汽能、反应热中等能量信息；所述价值流数据包括：执行所述过程单元的成本信息以及收益信息等信息，所述信息流数据包括：物质流信息、控制操作信息以及检测信息等信息。现有的物流仿真和系统仿真软件可以进行物质流和有限信息流的流量模拟，而无法满足现实对于信息流、能量流和价值流模拟的需要。本技术中的建模方法充分考虑了物质流、能量流、价值流以及信息流，可以将各种流量数据信息进行数字化展示。
34.步骤s204：构建各所述过程单元分别对应的环境数据配置模型，所述环境数据配置模型为所述过程单元配置获取到的环境数据，所述环境数据的数据类型包括供水数据、供热数据、供电数据、供汽数据、物料数据、能源数据以及动能补给数据中的一种或者几种；本步骤在具体实施过程中，环境数据配置模型为过程单元配置获取到的环境数据，环境数据的数据类型包括以下至少一种：供水数据、供热数据、供电数据、供汽数据、物料数据、能源数据以及动能补给数据。比如，环境数据配置模型可以配置供水数据；还可以配置供热数据和供电数据；还可以配置供水数据、供热数据、供电数据、供汽数据、物料数据。
35.步骤s205：根据待建模过程单元的功能，确定实现所述功能的若干化学反应方程式，构建得到与各所述过程单元分别对应的反应集模型；本步骤在具体实施过程中，针对各所述过程单元的功能，确定实现各所述功能的若干化学反应方程式；例如：高压酸浸过程单元的冶金化学反应方程式包括：根据各所述化学反应方程式构建得到与高压酸浸过程单元对应的过程单元反应集模型。
36.步骤s206：构建各所述过程单元分别对应的过程单元场域模型，所述过程单元场域模型为实现所述反应集中的各化学反应方程式的反应参数信息，所述反应参数信息包括：存储容积信息、温度信息、压力信息、酸碱值信息、物质信息、浓度信息、黏度信息、流场流速信息与梯度信息中的一种或者几种；本步骤在具体实施过程中，所述反应参数信息包括：存储容积信息、温度信息、压力信息、酸碱值信息、物质信息、浓度信息、黏度信息、流场流速信息与梯度信息等信息。根据实现的功能不同，所述反应数据集中包含的各反应参数信息也不相同。
37.步骤s207：构建各所述过程单元分别对应的系统状态集模型；
本步骤在具体实施过程中，构建系统状态集模型包括如下步骤：步骤a：采用预设因素分析方法，针对各所述反应参数信息进行分析，确定得到各目标反应参数信息，以及与各所述目标反应参数信息对应的取值范围；本步骤在具体实施过程中，所述预设因素分析方法可以为理论推导方法、实验方法、生产实测数据法、神经网络等方法。可以通过实验方法确定各目标影响因素。例如：图3示出了本技术包含各过程单元的红土镍矿湿法冶炼工艺流程图。采用单因素实验的方法确定红土镍矿湿法冶炼中，过程单元为高压酸浸过程的目标影响因素具体过程为：首先：采用单因素分析方法确定温度对浸出的影响。随着温度升高，镍浸出率明显提高，说明提高温度有利于增加镍的浸出率，当浸出温度为260℃时，镍的浸出率达到95.6%。同时随着温度的升高，铁的浸出率下降,浸出温度达到230℃后，铁浸出率低于5%，溶液中铁浓度较低。提高温度有利于红土镍矿选择性定向浸出，即可增加镍的浸出率，抑制铁的浸出率。温度对镍浸出效果的影响曲线如图4所示。然后：采用单因素分析方法确定酸矿比对浸出的影响，酸矿比是影响镍浸出率的重要因素，增大酸矿比可以提高镍浸出率。在酸矿比从0.4:1 增大到0.5:1时,浸出率大幅增加，酸矿比0.65:1 时,镍浸出率达到最高值97.1%，铁的浸出率也随酸矿比的增加而提高，但都是在较低的水平。加压浸出过程中的耗酸量主要由矿石中的镁含量决定，为了使矿石中的镍完全浸出要加入足量的硫酸，但是过高的酸矿比会使得成本增加，浸出液游离酸过高也不利于fe的水解和浸出液的后续处理。本实验中酸矿比0.6:1时镍浸出率达到95%，酸矿比从0.6:1提高到0.5:1时浸出率只由95%提高到97.1%，考虑成本和浸出液酸度，选择0.6:1为最佳酸矿比。酸矿比对镍浸出效果的影响曲线如图5所示。进一步的，采用单因素分析方法确定液固比对浸出的影响。随着液固的增大镍浸出率有所下降，这是因为液固比增大使得溶液中游离酸降低，不利于镍的浸出，铁的浸出率液随着液固比的增大也有所下降，一方面是因为液固比增大使酸度降低不利于铁的浸出，另一方面是因为低酸度有利于铁的水解从而使得铁总的浸出率降低。液固比对镍浸出效果的影响曲线如图6所示。进一步的，采用单因素分析方法确定时间对浸出的影响。随着时间增加，镍、铁的浸出率变化不大,这说明高温、高压条件下浸出反应进行得很快，只保证足够反应时间就可以了。保温时间对镍浸出效果的影响曲线如图7所示。进一步的，采用单因素分析方法确定矿石粒度对浸出的影响。矿石度对浸出率影响不大，各度范围的浸出率都基本能达到90%，在只要粒度在一定范围内，就不会影响镍浸出率。矿石粒度对镍出效果的影响曲线如图8所示。由单因素试验可知，高压浸出主要影响因素为温度、酸矿比、液固比共3个。时间、矿石粒度满足一定范围就可以，时间》1h，矿石粒度-0.075mm。根据试验结论和工艺要求，确定各中间影响因素为温度、酸矿比、液固比、压力、高压釜容积、搅拌速度。其中各中间影响因素的取值范围为：温度t=250～270℃、酸矿比k=200～230kg/t矿、液固比f=1.5:1～3:1、压力p=4～5mpa、高压釜容积v=800m3,直径5.6m，长度42m、搅拌速度n=80-120转/分钟、时间t》1h、矿石粒度：-0.075mm。对各所述中间影响因素进行筛选处理，获得用于确定目标系统状态模拟参数的若干目标影响因素；具体的，经过上述单因素分析方法确定的各所述中间影响因素进行筛选，获得镍浸出率影响主要因素：温度、酸矿比、液固比，以得到各目标影响因素。
38.步骤b：以各所述目标反应参数信息作为系统状态变量，构建当前过程单元对应的系统状态函数；本步骤在具体实施过程中，所述系统状态函数可以用如下公式1所示：
（1）其中，s是系统状态，代表镍浸出率，所述系统状态可以用如下公式2所示：（2）其中，t代表温度、k代表酸矿比、f代表液固比，t、k、f为目标影响因素，在实际应用中针对不同矿石的有色金属冶金过程目标影响因素的类别以及数量各不相同，需要根据实际冶金流程进行调整系统状态变量以及数量。
39.步骤c：在各所述取值范围内确定与各所述系统状态变量分别对应的若干参数值；本步骤在具体实施过程中，根据单因素实验选出的目标影响因素温度、酸矿比、液固比，进行全面试验。实验数据如表1所示：表1共需进行27组试验，每组试验结果，对应一个系统状态，共27个系统状态，每个系统状态内的具体函数值，根据温度、酸矿比、液固比等变量实际值采用插值法计算。27组试验数据如表2所示：表2步骤d：对各所述参数值进行匹配，构建得到满足预设设计要求的系统状态集模型。
40.具体的，根据各浸出率结果从各所述系统状态信息中进行确定，获得满足预设设计要求的目标系统状态模型。
41.步骤s208：构建各所述过程单元分别对应的故障集模型，所述过程单元故障集模型为所述过程单元配置各功能设备以及管路的故障信息，所述故障信息包括：故障类型以及发生所述故障类型对应的维修信息；本步骤在具体实施过程中，故障集为各种可能出现的故障的集合及相应的频率、
分布规律、检修时间等参数信息。例如:高压酸浸过程单元，高压釜故障集为如下表3所示：表3步骤s209：构建各所述过程单元分别对应的时钟模型，所述过程单元时钟模型为所述过程单元配置时间域信息以及节奏时间信息，完成与各所述工序对应的过程单元的建模，得到过程单元数字模型。
42.本步骤在具体实施过程中，所述时间域信息为单位物质流离开当前过程单元的时间点减去该单位物质流进入当前子过程单元的时间点。过程单元时间域信息内包含有若干个节奏时间。节奏时间是过程单元完成有色冶金一个基本动作所需要的时间，一个基本动作可以是一定量的化学反应，一个基本动作可以是物质流一定量的分离，一个基本动作可以是物质流一定量的浸出等。以节奏时间为基本单位时间建立时间序，即每个节奏时间触发一次有色冶金动作，以推进有色冶金过程的进行。以完成与各所述工序对应的过程单元的建模，得到过程单元数字模型。
43.本技术通过构建设备组模型、构建流量数据配置模型、构建环境数据配置模型、构建反应集模型、构建过程单元场域模型、构建系统状态集模型、构建过程单元故障集模型以及构建过程单元时钟模型完成对所述过程单元的建模，得到过程单元数字模型。本技术可以针对复杂系统的工艺流程进行建模，简化了复杂生产系统的构建过程，综合考虑多种因素对所述过程单元进行建模，使得构建的模型更加精准。
44.本技术又一实施例，提供一种过程单元生成方法，使用根据上述过程单元的建模方法构建的过程单元数字模型。如图9所示，包括：步骤s301：获取所述过程单元的前序链接单元输出的各第一流量参数信息、所述过程单元对应的辅助流量参数信息；本步骤在具体实施过程中，各所述第一流量参数信息为经过前序链接单元处理后输出到所述过程单元的物质流数据、能量流数据、信息流数据以及价值流数据；所述辅助流量参数信息为实现所述过程单元功能，加入的辅助物质流数据，所述辅助物质流数据包括，水、催化剂、氧化剂等物质流数据。
45.步骤s302：基于各所述第一流量参数信息以及各所述辅助流量参数信息进行计算处理，获得输入到所述过程单元的各第二流量参数信息；本步骤在具体实施过程中，将辅助物质流加入到所述过程单元，所述辅助物质流与所述过程单元的前序链接单元输出的物质流组合，获得输入到所述过程单元的各第二流量参数信息。
46.步骤s303：基于各所述第二流量参数信息以及各所述化学反应方程式进行计算处
理，获得输出所述过程单元的各第三流量参数信息；本步骤在具体实施过程中，基于所述第二流量参数信息以及各所述化学反应方程式，确定各所述化学反映方程式达到平衡态时产出的物质流信息，得到第三流量参数信息中的物质流信息；由产出的物质流信息进行计算处理，以得到第三流量参数信息中的价值流数据；最后由物质流信息、能量流信息以及价值流信息得到第三流量参数信息中的信息流数据。
47.步骤s304：基于各所述第一流量参数信息、各所述第二流量参数信息以及各所述第三流量参数信息对所述过程单元进行配置，生成目标过程单元。
48.本步骤在具体实施过程中，所述第一流量参数信息、第二流量参数信息以及所述第三流量参数信息包括：物质流数据、能量流数据、价值流数据以及信息流数据；其中，所述物质流数据包括：物料的流向信息；所述能量流数据包括：电能、蒸汽能、反应热中等能量信息；所述价值流数据包括：执行所述过程单元的成本信息以及收益信息等信息，所述信息流数据包括：物质流信息、控制操作信息以及检测信息等信息。
49.本技术又一实施例提供一种过程单元生成装置，如图10所示，包括：输入流量获取模块1：用于获取所述过程单元的前序链接单元输出的各第一流量参数信息、所述过程单元对应的辅助流量参数信息；计算模块2：用于基于各所述第一流量参数信息以及各所述辅助流量参数信息进行计算处理，获得输入到所述过程单元的各第二流量参数信息；输出流量获得模块3：用于基于各所述第二流量参数信息以及各所述化学反应方程式进行计算处理，获得输出所述过程单元的各第三流量参数信息；生成模块4：用于基于各所述第一流量参数信息、各所述第二流量参数信息以及各所述第三流量参数信息对所述过程单元进行配置，生成目标过程单元。
50.在具体实施过程中，所述第一流量参数信息、第二流量参数信息以及所述第三流量参数信息包括：物质流数据、能量流数据、价值流数据以及信息流数据；其中，所述物质流数据包括：物料的流向信息；所述能量流数据包括：电能、蒸汽能、反应热中的至少一种能量信息；所述价值流数据包括：执行所述过程单元的成本信息以及收益信息中的一种或几种，所述信息流数据包括：物质流信息、控制操作信息以及检测信息中的一种或几种。
51.本技术另一实施例提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如下方法步骤：步骤一、将工艺流程按照工序进行划分，得到若干待建过程单元；步骤二、构建各所述过程单元分别对应的设备组模型，所述设备组模型包括至少一个智能体设备，各所述智能体设备之间的连接方式为串联或并联；步骤三、构建各所述过程单元分别对应的流量数据配置模型，所述流量数据配置模型为所述过程单元配置获取到的流量数据，所述流量数据包括入口流量数据和/或出口流量数据，所述流量数据中的数据类型至少包括物质流数据、能量流数据、价值流数据以及信息流数据中的一种或者几种；步骤四、构建各所述过程单元分别对应的环境数据配置模型，所述环境数据配置模型为所述过程单元配置获取到的环境数据，所述环境数据的数据类型包括供水数据、供热数据、供电数据、供汽数据、物料数据、能源数据以及动能补给数据中的一种或者几种，完
成对各所述工序对应的过程单元的建模，得到过程单元数字模型。
52.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（rom）、可编程rom（prom）、电可编程rom（eprom）、电可擦除可编程rom（eeprom）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（ram）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram（sram）、动态ram（dram）、同步dram（sdram）、双数据率sdram（ddrsdram）、增强型sdram（esdram）、同步链路（synchlink） dram（sldram）、存储器总线（rambus）直接ram（rdram）、直接存储器总线动态ram（drdram）、以及存储器总线动态ram（rdram）等。
53.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
54.上述方法步骤的具体实施过程可参见上述任意过程单元的建模方法的实施例，本实施例在此不再重复赘述。
55.本技术通过构建功能设备组模型、构建流量数据配置模型、构建环境数据配置模型、构建反应集模型、构建过程单元场域模型、构建系统状态集模型、构建过程单元故障集模型以及构建过程单元时钟模型完成对所述过程单元的建模，得到过程单元数字模型。本技术可以针对复杂系统的工艺流程进行建模，简化了复杂生产系统的构建过程，综合考虑多种因素对所述过程单元进行建模，使得构建的模型更加精准。
56.本技术另一实施例提供一种电子设备，该电子设备可以是服务端，该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性和/或易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的网络接口用于与外部的客户端通过网络连接通信。该电子设备程序被处理器执行时以实现一种过程单元的建模方法服务端侧的功能或步骤。
57.在一个实施例中，提供了一种电子设备，该电子设备可以是客户端。该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的网络接口用于与外部服务器通过网络连接通信。该电子设备程序被处理器执行时以实现一种过程单元的建模方法客户端侧的功能或步骤。
58.本技术另一实施例提供一种电子设备，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现如下方法步骤：步骤一、将工艺流程按照工序进行划分，得到若干待建过程单元；
步骤二、构建各所述过程单元分别对应的设备组模型，所述设备组模型包括至少一个智能体设备，各所述智能体设备之间的连接方式为串联或并联；步骤三、构建各所述过程单元分别对应的流量数据配置模型，所述流量数据配置模型为所述过程单元配置获取到的流量数据，所述流量数据包括入口流量数据和/或出口流量数据，所述流量数据中的数据类型至少包括物质流数据、能量流数据、价值流数据以及信息流数据中的一种或者几种；步骤四、构建各所述过程单元分别对应的环境数据配置模型，所述环境数据配置模型为所述过程单元配置获取到的环境数据，所述环境数据的数据类型包括供水数据、供热数据、供电数据、供汽数据、物料数据、能源数据以及动能补给数据中的一种或者几种，完成对各所述工序对应的过程单元的建模，得到过程单元数字模型。
59.上述方法步骤的具体实施过程可参见上述任意过程单元的建模方法的实施例，本实施例在此不再重复赘述。
60.本技术通过构建功能设备组模型、构建流量数据配置模型、构建环境数据配置模型、构建反应集模型、构建过程单元场域模型、构建系统状态集模型、构建过程单元故障集模型以及构建过程单元时钟模型完成对所述过程单元的建模，得到过程单元数字模型。本技术可以针对复杂系统的工艺流程进行建模，简化了复杂生产系统的构建过程，综合考虑多种因素对所述过程单元进行建模，使得构建的模型更加精准。
61.以上实施例仅为本技术的示例性实施例，不用于限制本技术，本技术的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本技术的实质和保护范围内，对本技术做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本技术的保护范围内。

技术特征：
1.一种过程单元的建模方法，其特征在于，包括：将工艺流程按照工序进行划分，得到若干待建过程单元；构建各所述过程单元分别对应的设备组模型，所述设备组模型包括至少一个智能体设备，各所述智能体设备之间的连接方式为串联或并联；构建各所述过程单元分别对应的流量数据配置模型，所述流量数据配置模型为所述过程单元配置获取到的流量数据，所述流量数据包括入口流量数据和/或出口流量数据，所述流量数据中的数据类型至少包括物质流数据、能量流数据、价值流数据以及信息流数据中的一种或者几种；构建各所述过程单元分别对应的环境数据配置模型，所述环境数据配置模型为所述过程单元配置获取到的环境数据，所述环境数据的数据类型包括供水数据、供热数据、供电数据、供汽数据、物料数据、能源数据以及动能补给数据中的一种或者几种，完成与各所述工序对应的过程单元的建模，得到过程单元数字模型。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在完成对所述过程单元的建模，得到过程单元的数字模型之前，所述方法还包括：根据待建模过程单元的功能，确定实现所述功能的若干化学反应方程式，构建得到所述过程单元反应集模型；构建过程单元场域模型，所述过程单元场域模型为实现所述反应集中的各化学反应方程式的反应参数信息，所述反应参数信息包括：存储容积信息、温度信息、压力信息、酸碱值信息、物质信息、浓度信息、黏度信息、流场流速信息与梯度信息中的一种或者几种。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在完成对所述过程单元的建模，得到过程单元的数字模型之前，所述方法还包括：采用预设因素分析方法，针对各所述反应参数信息进行分析，确定得到各目标反应参数信息，以及与各所述目标反应参数信息对应的取值范围；以各所述目标反应参数信息作为系统状态变量，构建当前过程单元对应的系统状态函数；在各所述取值范围内确定与各所述系统状态变量分别对应的若干参数值；对各所述参数值进行匹配，构建得到满足预设设计要求的系统状态集模型。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在完成对所述过程单元的建模，得到过程单元的数字模型之前，所述方法还包括：构建过程单元故障集模型，所述过程单元故障集模型为所述过程单元配置各功能设备以及管路的故障信息，所述故障信息包括：故障类型以及发生所述故障类型对应的维修信息；所述维修信息包括：停车频率信息、分布规律信息以及维修时间信息中的一种或者几种。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在完成对所述过程单元的建模，得到过程单元的数字模型之前，所述方法还包括：构建过程单元时钟模型，所述过程单元时钟模型为所述过程单元配置时间域信息以及节奏时间信息；所述时间域信息为各所述流量数据从进入所述过程单元起点到流出所述过程单元的
终点所经历的时间；所述节奏时间信息为实现所述功能的化学反应过程中的基本动作对应的时长，所述基本动作为：预定量化学反应、预定量物质流的分离、预定量物质流的浸出中的一种或者几种。6.一种过程单元生成方法，其特征在于，使用根据权利要求5所述的过程单元的建模方法构建的过程单元数字模型，所述方法包括：获取所述过程单元的前序链接单元输出的各第一流量参数信息、所述过程单元对应的辅助流量参数信息；基于各所述第一流量参数信息以及各所述辅助流量参数信息进行计算处理，获得输入到所述过程单元的各第二流量参数信息；基于各所述第二流量参数信息以及各所述化学反应方程式进行计算处理，获得输出所述过程单元的各第三流量参数信息；基于各所述第一流量参数信息、各所述第二流量参数信息以及各所述第三流量参数信息对所述过程单元进行配置，生成目标过程单元。7.如权利要求6所述的过程单元生成方法，其特征在于，所述第一流量参数信息、第二流量参数信息以及所述第三流量参数信息包括：物质流数据、能量流数据、价值流数据以及信息流数据；其中，所述物质流数据包括：物料的流向信息；所述能量流数据包括：电能、蒸汽能、反应热中的至少一种能量信息；所述价值流数据包括：执行所述过程单元的成本信息以及收益信息中的一种或几种，所述信息流数据包括：物质流信息、控制操作信息以及检测信息中的一种或几种。8.一种过程单元生成装置，其特征在于，包括：输入流量获取模块：用于获取所述过程单元的前序链接单元输出的各第一流量参数信息、所述过程单元对应的辅助流量参数信息；计算模块：用于基于各所述第一流量参数信息以及各所述辅助流量参数信息进行计算处理，获得输入到所述过程单元的各第二流量参数信息；输出流量获得模块：用于基于各所述第二流量参数信息以及各所述化学反应方程式进行计算处理，获得输出所述过程单元的各第三流量参数信息；生成模块：用于基于各所述第一流量参数信息、各所述第二流量参数信息以及各所述第三流量参数信息对所述过程单元进行配置，生成目标过程单元。9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1-5任一项所述过程单元建模方法的步骤以及6-7任一项所述过程单元生成方法的步骤。10.一种电子设备，其特征在于，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现上述权利要求1-5任一项所述过程单元建模方法的步骤以及6-7任一项所述过程单元生成方法的步骤。

技术总结
本申请公开了一种过程单元的建模方法以及过程单元的生成方法，其中过程单元的建模方法包括：将工艺流程按照工序进行划分，得到若干待建过程单元；构建各所述过程单元分别对应的设备组模型，所述设备组模型包括至少一个智能体设备，各所述智能体设备之间的连接方式为串联或并联；构建流量数据配置模型，所述流量数据配置模型为所述过程单元配置获取到的流量数据；构建环境数据配置模型，所述环境数据配置模型为所述过程单元配置获取到的环境数据，完成对各所述工序对应的过程单元的建模，得到过程单元数字模型。本申请中的建模方法可以针对复杂系统的工艺流程进行建模，简化了复杂生产系统的构建过程。杂生产系统的构建过程。杂生产系统的构建过程。


技术研发人员：楚金旺 刘诚 李兵 晁荷香
受保护的技术使用者：中国有色工程有限公司
技术研发日：2023.08.14
技术公布日：2023/9/14