近红外光谱对煤粉在线检测系统的研究与设计

【摘要】煤炭是自十八世纪以来人类世界使用最为广泛的能源之一，被人们誉为黑色的金子和工业的粮食。煤炭是植物被泥沙掩埋后，在隔绝空气的条件下，经过复杂而漫长的物理、化学反应转变成的固体可燃矿产。由于煤炭的形成过程及环境复杂，导致煤炭内部的成分和性质都及其复杂。为了更好的了解煤炭的成分组成以及其物理化学性质，需要通过一定的方法对煤炭进行分析。煤质分析主要包括对煤炭的水分、灰分、挥发分、含硫量和发热量等指标进行检测分析。由于近红外光谱检测技术具有快速、无损、可靠等诸多优点已在已在农业、石油化工、制药和食品安全等各领域得到了广泛的应用。本文以煤炭作为研究对象，采用近红外检测技术对煤粉发热量和含硫量进行了研究，对比分析了不同光谱预处理方法在去除煤粉漫反射近红外光谱噪声的优劣，并且对比分析了主成分分析和偏最小二乘法建立的煤粉发热量模型及含硫量模型，同时分析了波段选择对模型的影响，最后对煤质在线检测系统进行了总体设计，并对系统的检测精度和稳定性进行了验证测试。将近红外光谱分析技术结合光电传感技术、化学计量分析技术、计算机技术和信息处理技术，对煤炭的发热量和含硫量进行检查，研究基于近红外光谱分析技术的煤质在线检查的新方法。对180个煤粉样品，首先剔除样本异常光谱2个，然后剔除发热量理化分析数据1个样本，最终煤粉发热量共177个样本，含硫量178个样本，分别在样本空间中选取50个样本作为验证集用于对模型进行验证，其余样本作为校正集建立模型。对比分析了不同光谱预处理方法和建模方法对建模结果的影响，最终综合选取多元散色校正-偏最小二乘的方法建立煤质检测模型。为了进一步提高系统的预测精度和稳定性，对近红外光谱的建模波段进行了对比研究，最终选取800-1200nm和2200-2400nm波长处的近红外光谱进行系统检测研究，并采用50个验证集样本对系统做了进一步的验证与测试工作，结果煤粉发热量的预测最大误差不超过12.56%，含硫量的最大预测误差不超过0.14%，系统具有较好的预测精度和系统稳定性。
【作者】张林；
【导师】陆辉山；
【作者基本信息】中北大学，模式识别与智能系统，2014，硕士
【关键词】近红外光谱；煤粉；发热量；含硫量；定量分析；

【参考文献】
[1]曾光明.尽快普及物流条码适应国际经贸往来[J].包装世界.1999(03)
[2]安锦.促进经济发展方式转变的价格对策研究[J].价格月刊,2014,10:66-69.
[3]梁扬亮.电信市场客户服务营销策略研究[D].广西大学,2005.
[4]赵健,刘振生,孙光伟,于广水,胡文彬.室温硫化硅橡胶/石墨烯复合材料的制备与性能[J].特种橡胶制品,2013,06:5-10.
[5]刘浩.德国小蠊共生菌种群变化与抗药性的关系[D].山东师范大学,环境科学,2013,硕士.
[6]于赫楠.VHMS型矿床矿物地球化学特征及成因意义[D].吉林大学,矿物学、岩石学、矿床学,2013,硕士.
[7]陈建军,杨振山.基于智能体和数据仓库的群决策支持系统[J].微机发展,2004,01:1-3+65.
[8]张玉立.《老友记》中幽默现象的认知分析[D].鲁东大学,英语语言文学,2013,硕士.
[9]王龙时.共情鸿沟对记忆和归因的影响[D].华东师范大学,基础心理学,2013,硕士.
[10]侯朝霞,周银,李光彬,李思明,王美涵,胡小丹.石墨烯薄膜的制备及性能分析[J].沈阳大学学报(自然科学版),2015,01:12-16+29.
[11]边红莲.河北师范大学留学生汉语口语课教学调研与对策[D].河北师范大学,汉语国际教育,2012,硕士.
[12]金霖.两种确定肱骨近端锁定钢板螺钉长度的手术方法的疗效分析[D].河北医科大学,外科学（专业学位）,2014,硕士.
[13]彭婧孜.论19世纪法国空想社会主义的社会建设思想[D].浙江工商大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[14]董琦飞.加速工况车内声品质的评价研究[D].湖北工业大学,机械制造及自动化,2014,硕士.
[15]顾杨娟.草鱼鱼鳞冻的制备及其性质研究[D].上海海洋大学,食品科学与工程,2013,硕士.
[16]刘畅.h-BN/Si_3N_4复合陶瓷的热压制备及连接[D].哈尔滨工业大学,材料工程,2014,硕士.
[17]杨光宇.管理者过度自信对我国上市公司融资优序的影响研究[D].华东师范大学,金融学,2013,硕士.
[18]陈鸿,陈杰,李林.基于数据仓库的财政信息综合分析系统研究[J].武汉职业技术学院学报,2004,03:20-24.
[19]苏晓玲.我国上市公司现金持有影响因素的实证研究[D].浙江大学,2006.
[20]万树平.基于Vague集的多传感器目标识别方法[J].控制与决策,2009,07:1097-1099+1103.
[21]汪廷华,田盛丰,黄厚宽.特征加权支持向量机[J].电子与信息学报,2009,03:514-518.
[22]赵玉明.西安市经营性乒乓球俱乐部变迁研究[D].西安体育学院,体育教育训练学,2013,硕士.
[23]张文博.还原氧化石墨烯及其复合材料的制备与气敏性能研究[D].燕山大学,2014.
[24]吴怡然.微博在热点事件中的舆论建构[D].上海外国语大学,传播学,2012,硕士.
[25]彭鑫.弹塑体在沥青混合料中的适应性研究[D].长安大学,道路与铁道工程,2013,硕士.
[26]弋理.内燃机以液氧固碳并无氮富氧燃烧基础研究[D].北京建筑大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2013,硕士.
[27]蒋文进.残余应力对FPSO典型焊接节点疲劳强度影响研究[D].江苏科技大学,船舶与海洋工程（专业学位）,2014,硕士.
[28]王雪.顺应论视角下《京华烟云》两译本的民俗翻译研究[D].湖南工业大学,外国语言学及应用语言学,2012,硕士.
[29]蔡锦涛.中国森林碳汇管理模拟及决策支持系统研究[D].华中师范大学,自然地理学,2013,硕士.
[30]黄秀梅.消灭“千年虫”,迎接新世纪——广州邮电通信设备有限公司Y2K方案[J].世界电信.1999(05)
[31]陈为胜.非线性时滞系统自适应神经网络迭代学习控制[D].西安电子科技大学,运筹学与控制论,2004,硕士.
[32]郝志新.大学生志愿者活动育人研究[D].渤海大学,思想政治教育,2012,硕士.
[33]范晓曼.比比哪家券商更会讲故事？[N].华夏时报,2011-04-18B02.
[34]卢瑞强.王畿哲学的本体论与工夫论思想[D].河北大学,中国哲学,2003,硕士.
[35]夏时瑾.布莱希特与斯坦尼斯拉夫斯基戏剧观比较研究[D].黑龙江大学,美学,2013,硕士.
[36]张松.鲜莲子去壳去膜工艺及关键技术研究[D].华中农业大学,农业机械化工程,2014,硕士.
[37]程芬.膨化炮制技术对毒性中药附子/半夏影响的研究[D].西南交通大学,中药学,2013,硕士.
[38]耿立洁.地票价格形成机制研究[D].重庆大学,建筑与土木工程（专业学位）,2014,硕士.
[39]姚宁.沈阳市新工业化战略研究[D].大连理工大学,2003.
[40]刘健男.黑龙江省泌乳奶牛主要维生素和微量元素状况的调查研究[D].黑龙江八一农垦大学,临床兽医学,2014,硕士.
[41]王新涛.创新型企业价值评估方法的选择及案例分析[D].河北工业大学,工商管理,2013,硕士.
[42]魏薇.法治视野下的惩防体系建设探析[D].浙江大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[43]刘晓峰.西方国家政府采购制度研究[D].吉林大学,世界经济,2004,硕士.
[44]关新平,彭海朋,范正平,李丽香.基于分散反馈控制的时滞混沌大系统[J].控制与决策,2001,04:404-409.
[45]汪旻琦.中耳炎1号治疗风热外侵型耳胀的临床观察[D].黑龙江中医药大学,中医五官科学（专业学位）,2013,硕士.
[46]孙旭.基于PMSM的柴油发动机力矩补偿系统控制策略研究[D].哈尔滨工业大学,电气工程,2014,硕士.
[47]孙雅权,方春林.200tm锻造操作机液压系统的维修方法[J].一重技术.1996(02)
[48]SuoFei.Recreating Musicality in Translatining Chinese Classical Poetry from Persepective of Creative Translation[D].西安外国语大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[49]王艳.湖南省科技中介机构发展研究[D].湖南师范大学,教育经济与管理,2004,硕士.
[50]邹林森.光缆中光纤余长的最佳设计[J].光通信研究.1990(03)