[發明專利]一種高爐煤氣流狀態識別方法、系統及存儲介質

有效

• 申請號: 202011137100.0
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112270237B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 吳映江;吳銳夫;徐永斌
• 申請（專利權）人: 中冶南方工程技術有限公司
• 主分類號: G06V20/52
• 分類號: G06V20/52;G06V10/30;G06V10/84;G01J5/00;G06V10/26;G06V10/774;G06V10/762;C21B5/00;G01J5/48
• 代理公司: 北京大誠新創知識產權代理有限公司 11848
• 代理人: 何建華

本發明涉及高爐煉鐵技術領域，公開了一種高爐煤氣流狀態識別方法、系統及存儲介質，所述方法基于圖像識別，包括：獲得高爐爐頂料面的紅外圖像，并選取合適的圖片作為分析對象；利用“降質模型”對圖像進行去噪，獲取濾波處理后的圖像；根據圖像灰度和溫度的標定關系對已濾波的圖像進行目標識別，通過特征提取，得到煤氣流中心所在的亮度帶區域，找出其亮斑中心的位置，確定料面溫度場分布；通過聚類訓練，獲得將料面溫度場分布和一個或多個高爐生產參數的關聯關系的聚類模型；根據訓練好的聚類模型對亮斑中心的位置及料面溫度場分布進行識別，獲得識別結果。本方法可以對比不同氣流類型之間技術經濟指標的差距，為高爐操作提供指導。

技術領域

本發明屬于高爐煉鐵技術領域，具體涉及到一種基于圖像識別的高爐煤氣流狀態識別方法及系統。

背景技術

高爐是一個巨大的逆流反應容器，其本身是一個黑匣子，內部的情況難以檢測，高爐爐況的變化對操作參數的響應嚴重滯后。高爐煤氣是風口鼓入的熱風與焦炭、煤粉在風口區域反應所生成，其在上升的過程中會與高爐內部的多相進行復雜的相互作用，諸多的物理化學現象同時進行著，其體積、成分、溫度和壓力均會發生變化，高爐煤氣從爐缸中產生，到最后從爐頂排出，整個過程大概只有幾十秒。其攜帶著豐富的且具有時效性的高爐信息，因此對高爐煤氣的識別顯得尤為重要。

陳令坤等人曾利用圖像處理的方式對高爐煤氣流進行了評估，但是其只是建立了圖像的灰度和煤氣流強弱之間的關系，對于高爐操作者最為關心的位置信息有所缺失，不能表明什么位置的氣流強什么地方氣流弱。

煤氣流發展強度、料面溫度和紅外圖像灰度三者之間的變化趨勢具有一致性。在正常生產狀態下，爐料在高爐內呈現有規律的層狀分布，溫度場整體呈現一定的規律性分布，根據料面溫度場的變化情況，可以大致判斷煤氣流的形態、爐料的反應狀態、煤氣流分布的紊亂性和偏心度。本發明利用爐頂紅外攝像儀，通過圖像識別的方式尋求一種帶有位置信息的對進行識別和分類高爐煤氣流強弱的方法，以此方便高爐操作的日常生產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠快速識別高爐當前煤氣分布信息的方法、系統及存儲介質，以便高爐操作者能夠及時快速的做出正確的調整。

為了實現上述的目的，本發明公開了一種高爐煤氣流狀態識別方法，包括以下步驟：

S1：獲取高爐內的紅外視頻流；

S2：對于步驟S1中獲取的圖像，根據圖像質量丟棄部分噪聲較大的圖像，獲取穩定圖像；

S3：對于步驟S2獲取的圖像，根據降質模型進行濾波，以去除掉噪聲和高溫粉塵的干擾；

S4：根據高爐溫度場的特征建立圖像灰度和溫度之間的標定關系；

S5：根據步驟S4中的標定關系對步驟S3中獲得的圖像進行目標識別，采用全閾值分割的方法對處理后的圖像進行特征提取，得到煤氣流中心所在的亮度帶區域，找出高爐亮度帶的中心位置，即亮斑中心的位置，確定料面溫度場分布；

S6：獲取歷史記錄中料面溫度場分布情況，以整個圖像的亮斑中心作為特征矢量，對樣本進行聚類訓練，獲得將料面溫度場分布和一個或多個高爐生產參數的關聯關系的聚類模型。

S7：根據步驟S6中訓練的聚類模型對步驟S5中的亮斑中心的位置及料面溫度場分布進行識別，獲得識別結果。

進一步的，所述步驟S2具體包括以下步驟：分析溜槽的旋轉角度，排除旋轉溜槽擋住攝像機時段的圖像；分析下料時間，選取設定時間區間的圖像畫面；通過該步驟，可排除旋轉溜槽擋住攝像機時段的圖像，從而確保圖像信息的可靠性和平穩性。

進一步的，所述步驟S2中的所述設定時間區間的圖像畫面為下一次排料前的5-10秒的圖像畫面，保證圖像內的氣流是穩定后的氣流，排除爐料預熱階段的干擾。

進一步的，所述步驟S3的圖像降質模型為：