基于机器学习的烟草水分智能控制数据预处理研究

2022-12-28史成云崔文波崔汝念邹欣延

科海故事博览 2022年35期

关键词：电子秤时滞烟叶

史成云崔文波崔汝念邹欣延

(红塔烟草（集团）有限责任公司昭通卷烟厂,云南昭通 657000）

1 数据采集和清洗

1.1 数据采集

通过PID 控制器和传感器采集制丝生产线各工序中各生产要素数据。

1.2 数据清洗

1.2.1 删除工序无关特征

根据采集到的数据，分析实际工艺流程中实际影响烟草水分控制的各因素。初步删除对水分控制影响不大的部分特征，保留 “设备状态”“设定加水流量”“设定热风温度”“A 组设定加料流量”“B 组设定加料流量”“循环风温度设定”“A 组实际加料流量”“B 组实际加料流量”“实际循环风温度”“实际加水流量”“实际热风温度”“加水累计量”“直喷蒸汽累计量”“直喷蒸汽实际流量”“直喷蒸汽设定流量”“批运行”“批次号”“配方号”“设定出口水分”“实际出口水分”“实际入口水分”“出口测温仪温度”“电子秤累计量”“电子秤实际流量”“电子秤设定流量”“A 模块加料实际流量”“B模块加料实际流量”“C模块加料实际流量”“入口温度”“入口湿度”“出口温度”“出口湿度”“时间”“当前生产模块号”共34 个特征。

1.2.2 删除意义不明确，不具备解释性的特征

进一步观察数据，发现“批运行”特征只有1 个值，无意义；“作业号”取值为整数，表示当天的生产轮次，且存在19.29%的缺失值。删除这两个特征。

“A 组设定加料流量”“B 组设定加料流量”“A组实际加料流量”“B 组实际加料流量”“A 模块实际加料流量”“B 模块实际加料流量”“C 模块实际加料流量”传感器距离润叶加料桶太远，时滞不好计算，且加料过程是根据烟叶物料量、工艺要求和传送带速度等因素决定的一个均匀的添加过程，所以这些因素对烟叶生丝水分控制不产生直接影响，删除这些特征。

“设定热风温度”“循环风温度设定”“电子秤设定流量”的取值只有1 个，无分析价值。

“直喷蒸汽设定流量”虽然针对不同配方号的烟叶设定值不同，但对同一配方的烟叶在生产过程中设定值基本一致，且直接作用于烟叶的实际数值应该是“直喷蒸汽实际流量”，所以删除“直喷蒸汽设定流量”特征，同理删除“设定加水流量”特征。

1.2.3 删除空采样数据

每个批次的生产开始前，机器开机预备，控制器和传感器此时亦会采集数据，此时的数据称为空采样数据。

空采样：生产线未投入实际生产时，监测设备进行采样称为空采样，此时获取的数据称为空采样数据。

这些数据对后续分析会产生不必要的影响，删除。

首先按照“配方号、批次号”将每一个生产轮次的数据分隔开，按照每一个生产轮次数据中“电子秤累计量”第1 个大于0 的数据作为标志，之前的数据看作是空采样数据。

1.2.4 特征变化和添加

根据烟叶制丝生产的工艺原理，和传感器实际作用，对部分会影响到烟叶生丝含水率并可以推算的特征例如“电子秤瞬时量”“加水瞬时量”“蒸汽瞬时量”特征，“入口温度”“入口湿度”“出口湿度”“出口温度”分别取其平均作为环境温湿度数据。

对按照“批次号”和“配方号”分割后的数据分别进行计算。

为方便后续表达，对特征名称进行简化：

“实际加水流量”：“实际加水流量”。