【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二氧化碳储存，尤其是涉及一种用于储罐中液体二氧化碳精确测量与控制的方法。
技术介绍
1、随着液体二氧化碳在各行各业的广泛应用，其储存过程中的温度和压力控制对于确保安全和产品质量至关重要。现有技术中，常见的测量和控制方法无法满足高精度和快速响应的需求，尤其在面对环境条件剧烈变化时，存在明显的不足，主要表现在以下几个方面：
2、(1)安全方面：如果储罐中的压力控制不精确，可能导致压力过高，超过储罐的设计承压极限，引发泄漏甚至爆炸的风险。特别是在温度剧烈变化的环境下，液态二氧化碳膨胀或收缩速度加快，现有技术难以实时调节，增加了安全隐患。另外，温度的不稳定控制可能导致储罐内二氧化碳状态不稳定，从液态过渡到气态或相反的过程中产生大量的热量或冷量，影响储罐和周围环境的安全。
3、(2)产品质量的方面：对于利用液体二氧化碳进行生产的行业(如饮料制造)，温度和压力的波动会直接影响二氧化碳的溶解度，从而影响产品的质量和稳定性；且温度和压力控制不精确还可能导致液体二氧化碳的存储效率下降，因为在不理想的条件下，二氧化碳更易于从液态转变为气态，减少了有效存储量，增加了储存成本。
4、(3)环境条件方面：现有的测量和控制技术对环境变化的适应性不足，特别是在外部温度快速变化的情况下，如炎热的夏季或寒冷的冬季，这种技术不足可能导致内部控制系统响应不及时，无法保持储罐内部环境的稳定；而且现有系统在检测到温度和压力变化并作出反应的速度上通常不够快，无法有效应对快速变化的环境条件，这延迟了调节措施的实施，增加了安全
5、综上所述，现有技术中的这些不足不仅增加了液体二氧化碳储存过程的安全隐患，也对依赖此类储存系统的产品质量造成了不利影响，特别是在面对环境条件剧烈变化时，这些问题更加凸显。
6、基于上述内容，提出一种用于储罐中液体二氧化碳精确测量与控制的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种用于储罐中液体二氧化碳精确测量与控制的方法，通过在储罐的不同位置设置传感器，确保在极端和多变环境下的高精度数据采集，同时通过定制化学习模型，准确预测温度和压力的未来趋势，使用pid控制器和智能预警系统对储罐内环境进行实时动态调整和安全预警，增强了液体二氧化碳储罐管理的安全性和可靠性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于储罐中液体二氧化碳精确测量与控制的方法，包括以下步骤：
3、s1、数据收集：在储罐内布设传感器并采集数据；
4、s2、数据处理：采用控制系统的中央处理单元对收集的数据进行处理，去除噪声和异常值；
5、s3、模型设计：选取模型输入的特征数据，进行模型开发、性能评估和模型迭代，得到最优的深度学习模型；
6、s4、实时动态调控与安全预警：根据模型预测的结果，通过pid控制器和智能预警系统实现储罐内环境条件的实时动态调整和安全预警。
7、优选的，所述s1中，传感器的布设方式分为两种，一种是布设于储罐的顶部、中部和底部，以全面捕捉储罐内部的温度和压力分布；另一种是布设于储罐的入口处和出口处，监测二氧化碳注入和释放时的即时温度和压力变化，确保操作过程中的安全性。
8、优选的，所述s1中，传感器包括温度传感器和压力传感器，选择高精度、宽温度范围的温度传感器，能够在-50℃到+150℃范围内准确测量，以应对液体二氧化碳储存可能遇到的极端温度条件；压力传感器采用能够承受高压力并保持精确测量的压力传感器，压力测量范围应覆盖0到10mpa，以适应液体二氧化碳的压力变化范围；
9、温度传感器和压力传感器通过有线或无线方式与控制系统的中央处理单元连通；
10、顶部设置压力传感器，主要用于监测储罐内气态二氧化碳的压力变化情况，是确保储罐安全极其重要的参数；中部设置温度传感器和压力传感器，用于监测液体和气态二氧化碳的界面处的温度和压力，提供关于二氧化碳从液态向气态转变过程中温度和压力的关键数据；底部设置温度传感器和传感器，主要关注液态二氧化碳的状态，帮助监控储罐底部液态二氧化碳的压力和温度条件，这对于确保整个储罐的稳定运作和安全至关重要；
11、储罐的入口处和出口处设置压力传感器和温度传感器，监测二氧化碳注入和释放时的即时温度和压力变化，以确保在这些关键阶段能够对环境变化做出快速响应，保障操作过程的安全性；
12、在数据收集中通过布设的传感器实时收集储罐内的温度和压力数据，这些数据会因为传感器精度、环境干扰等因素包含一定的噪声。
13、优选的，所述s2包括以下步骤：
14、1)对收集到的数据进行初步筛选，排除明显的错误读数，例如由传感器故障或操作错误导致的异常数据点；
15、2)高斯滤波处理：通过试验测试不同的参数组合选取最优的参数组合，参数组合包括窗口大小和标准差σ，利用最优的参数组合进行高斯滤波去除数据中的随机噪声；窗口大小决定了滤波器考虑的数据点的数量，较大的窗口会导致更强的平滑效果，但可能会模糊数据中的重要特征；σ值决定了权重分布的宽度、高斯核的形状，影响平滑程度和边缘保留，较大的σ值会使滤波器作用更广泛，但同样可能导致重要信息的丢失；
16、在高斯滤波处理过程中，选择多组参数组合，设置一个参数网格，每个网格点代表一组特定的窗口大小和σ值，使用每组参数组合对样本数据集进行滤波，记录每种设置下的滤波结果；评估每组参数组合对噪声的去除效率，可以通过比较滤波前后的信噪比或使用其他噪声评估指标来进行评估，选取最优的参数组合；然后利用最优的参数组合进行高斯滤波去除数据中的随机噪声；
17、3)标准化处理：将处理后的数据进行标准化处理，其数学表达式为
18、
19、其中，xi为原始数据中的第i个数据点，μ为整个数据集的平均值，zi为标准化后的第i个数据点。
20、优选的，所述s3中，在s2处理后的数据中选取模型的输入特征，基于液体二氧化碳的物理特性和储存条件，选择温度变化、压力变化率、时间序列等作为模型的输入特征；将得到的特征数据划分为训练集、验证集和测试集，进行模型设计；
21、具体包括以下步骤：
22、1)模型训练：选择深度学习模型架构，如卷积神经网络(cnn)用于特征识别，循环神经网络(rnn)或长短期记忆网络(lstm)用于处理时间序列数据；
23、使用历史数据作为训练集对模型进行训练，在训练过程中，模型通过反向传播和梯度下降等算法不断调整内部参数，以最小化预测值和实际值之间的差异；同时在训练过程中定期使用相应的验证集数据评估模型的性能，调整学习率、批处理大小等超参数，找到最优的模型配置；
24、2)模型性能评估：使用独立的测试集对训练好的模型进行评估，通过指标如准确率、召回率、f1分数等衡量模型性能；对模型预测的结果进行深入分析，识别模型在预测液体二氧化碳储存参数时的强项和弱点；
25、3)模本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于储罐中液体二氧化碳精确测量与控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于储罐中液体二氧化碳精确测量与控制的方法，其特征在于：所述S1中，传感器的布设方式分为两种，一种是布设于储罐的顶部、中部和底部，另一种是布设于储罐的入口处和出口处。
3.根据权利要求2所述的一种用于储罐中液体二氧化碳精确测量与控制的方法，其特征在于：所述S1中，传感器包括温度传感器和压力传感器，温度传感器和压力传感器通过有线或无线方式与控制系统的中央处理单元连通。
4.根据权利要求3所述的一种用于储罐中液体二氧化碳精确测量与控制的方法，其特征在于：所述S2包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种用于储罐中液体二氧化碳精确测量与控制的方法，其特征在于：所述S3中，在S2处理后的数据中选取模型的输入特征，将得到的特征数据划分为训练集、验证集和测试集，进行模型设计；
6.根据权利要求5所述的一种用于储罐中液体二氧化碳精确测量与控制的方法，其特征在于：所述S4的实时动态调控中，根据得到的预测结果，设定PID控制器中的
7.根据权利要求6所述的一种用于储罐中液体二氧化碳精确测量与控制的方法，其特征在于：所述S4的安全预警中，构建一个智能预警系统，在智能预警系统中设定温度和压力的安全阈值，实时监测储罐内传感器检测的实时数据，结合模型的预测数据，与安全阈值进行比较，确定是否存在超阈风险，存在超阈风险时，智能预警系统向操作员和管理人员发出预警信号。
...【技术特征摘要】
1.一种用于储罐中液体二氧化碳精确测量与控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于储罐中液体二氧化碳精确测量与控制的方法，其特征在于：所述s1中，传感器的布设方式分为两种，一种是布设于储罐的顶部、中部和底部，另一种是布设于储罐的入口处和出口处。
3.根据权利要求2所述的一种用于储罐中液体二氧化碳精确测量与控制的方法，其特征在于：所述s1中，传感器包括温度传感器和压力传感器，温度传感器和压力传感器通过有线或无线方式与控制系统的中央处理单元连通。
4.根据权利要求3所述的一种用于储罐中液体二氧化碳精确测量与控制的方法，其特征在于：所述s2包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种用于储罐中液体二氧化碳精确测量与控制的方法，其特征在于：所述s3中...
【专利技术属性】
技术研发人员：于伟强，袁梅，韩振，
申请(专利权)人：山东明泉新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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