Implementação em sistemas de automação de sensor virtural baseado em redes neuronais

Tiradentes, Rafael Pinto

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/12546

Type:	Trabalho de conclusão de graduação
Title:	Implementação em sistemas de automação de sensor virtural baseado em redes neuronais
Author(s)/Inventor(s):	Tiradentes, Rafael Pinto
Advisor:	Valdman, Andrea
Co-advisor:	Souza Junior, Maurício Bezerra de
Abstract:	O acompanhamento de variáveis de processo é fundamental para o conhecimento e correção de condições operacionais em plantas industriais de processos químicos e bioquímicos. Embora os sensores comerciais e os modelos fenomenológicos forneçam uma solução convencional, a complexidade e não linearidade de alguns processos impõe dificuldades à medição de algumas variáveis de interesse. Em resposta a estes problemas, soluções baseadas em aprendizado de máquina – tais como redes neuronais – são propostas. No atual contexto big data, historiadores de processo tornaram as indústrias modernas em um ambiente rico e propício para modelos preditivos baseados em dados. A literatura indica não somente a competitividade na resolução de problemas das redes neuronais em relação aos métodos clássicos, como também sua capacidade generalista e a modelagem matemática clara e de fácil compreensão ao engenheiro de processos. É de grande importância o estabelecimento de metodologias de implementação destes modelos preditivos, alcançando benefícios como a redução de custos operacionais e o incremento da confiabilidade operacional. Este trabalho propõe metodologias para implementação e diagnóstico da qualidade de sensores virtuais offline e online baseado em redes neuronais Multilayer Perceptron (MLP), que forneçam tanto a flexibilidade de implementação quanto à simplicidade de configuração pelo engenheiro de processos. A metodologia foi aplicada para o modelo de predição do teor de amônia na saída de fundo da coluna stripper da Fábrica Carioca de Catalisadores. Uma proposta de sensor offline e duas propostas de sensor online são apresentadas, utilizando softwares comerciais amplamente disponíveis em plantas industriais: planilha eletrônica e um historiador industrial de processos. As ferramentas foram validadas com os padrões da etapa de validação da rede neuronal, não indicando desvios significativos. O funcionamento dos sensores não apresentou interrupções inesperadas ou ciclos de cálculo superiores a 1 segundo. Testes com sensor offline alcançaram a taxa de cálculo de 1,7 milissegundo por padrão. Embora o foco deste trabalho esteja na proposta da metodologia para implementação do sensor virtual, a rede neuronal foi validada para o seu ano de treinamento, evidenciando correspondência dos resultados com as tendências operacionais. Testes de performance indicaram ainda a possibilidade de redução do intervalo de cálculo de treinamento (20 minutos) em um quarto, com ganhos de qualidade nos indicadores R² e erro quadrático médio. Resultados para as atuais condições operacionais evidenciaram a necessidade de manutenção da rede neuronal.
Keywords:	Sensores virtuais Amônia Redes neuronais Sistemas de automação
Subject CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Production unit:	Escola de Química
Publisher:	Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date:	Jan-2020
Publisher country:	Brasil
Language:	por
Right access:	Acesso Aberto
Appears in Collections:	Engenharia Química

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