基于代理模型的锅炉燃烧优化不确定性可视分析OA
Surrogate model-based visual analytics of uncertainty in boiler combustion optimization
基于数据驱动的代理模型为锅炉燃烧建模带来了机遇,但传统代理模型往往忽视了其内在的不确定性,且燃烧过程常伴随多参数强耦合与时滞波动、参数时序模式变动以及工况多样性等不确定性因素.为此,提出一种基于代理模型的锅炉燃烧优化不确定性可视分析方法.首先,构建了基于贝叶斯注意力编码-解码的时序预测模型(BAED-LSTM),可输出带置信区间的火焰中心高度的预测结果.其次,分别设计了基于多种相关性分析方法可视化评估偶然不确定性、基于时序模式稳定性可视化度量认知不确定性、基于符号化双聚类可视化分析参数时序敏感性和基于改进马尔可夫链可视化度量工况相似性共4种方法,并系统分析了4种不确定性的来源.最后,设计了一个集成上述不确定性分析的交互式系统BUCOVis.基于电厂真实历史数据的案例分析表明,该系统能有效识别燃烧过程的不确定性,为锅炉燃烧优化提供了较完整的解决方案.
Data-driven surrogate models offer new opportunities for boiler-combustion modelling;however,conventional surrogates often overlook intrinsic uncertainty.Combustion processes also exhibit strong multi-parameter coupling,time-lag fluctuations,parameter sensitivity,and varying operating conditions.To address these issues,this paper proposes a surrogate model-based visual-analytics framework of uncertainty in boiler combustion optimization.First,a Bayesian Attention-enhanced Encoder-Decoder LSTM(BAED-LSTM)model is used to predict time-series outputs with quantified uncertainty.Next,four complementary modules are designed to analyze distinct uncertainty sources:(ⅰ)multi-view correlation visualizations for aleatory uncertainty,(ⅱ)temporal pattern stability based visualization for epistemic uncertainty,(ⅲ)symbolized bi-clustering visualization for temporal-pattern sensitivity,and(iv)improved Markov chain-based visualization for operating-condition similarity.The above components are integrated into an interactive system named BUCOVis.Case studies on real power-plant data demonstrate that the system effectively uncovers combustion uncertainties and provides a fairly comprehensive solution for boiler-combustion optimization.
张熹;刘梓彤;石金磊;王建锋;田彬;纪连恩
中国石油大学(北京) 石油数据挖掘北京市重点实验室,北京 102249||中国石油大学(北京) 计算机科学与技术系,北京 102249国家管网集团油气调控中心,北京 100013浙江大学 能源清洁利用国家重点实验室,浙江 杭州 310027中国石油大学(北京) 石油数据挖掘北京市重点实验室,北京 102249||中国石油大学(北京) 计算机科学与技术系,北京 102249国能智深控制技术有限公司,北京 102211中国石油大学(北京) 石油数据挖掘北京市重点实验室,北京 102249||中国石油大学(北京) 计算机科学与技术系,北京 102249
信息技术与安全科学
燃烧优化代理模型不确定性可视分析
combustion optimizationsurrogate modeluncertaintyvisual analytics
《浙江大学学报(理学版)》 2026 (3)
309-323,15
国家自然科学基金项目(60873093).
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