[發(fā)明專利]一種基于料面火焰圖像的高爐爐況預(yù)測方法及相關(guān)設(shè)備

在審

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• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113822158A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹婷;桂衛(wèi)華;蔣朝輝;陳志文;劉金獅;張超波;任浩;駱偉超
• 申請（專利權(quán)）人: 鵬城實驗室
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06K9/34
• 代理公司: 深圳市君勝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 溫宏梅

本申請公開了一種基于料面火焰圖像的高爐爐況預(yù)測方法及相關(guān)設(shè)備，所述預(yù)測方法包括獲取待預(yù)測高爐的爐內(nèi)圖像，并基于所述爐內(nèi)圖像的圖像直方圖確定所述爐內(nèi)圖像對應(yīng)的動態(tài)邊界閾值；基于所述動態(tài)邊界閾值，確定所述爐內(nèi)圖像中的火焰區(qū)域；獲取所述火焰區(qū)域的區(qū)域參數(shù)以及所述爐內(nèi)圖像的圖像參數(shù)；基于所述區(qū)域參數(shù)以及所述圖像參數(shù)，通過經(jīng)過訓(xùn)練的分類模型預(yù)測所述待預(yù)測高爐的高爐爐況。本申請通過獲取爐內(nèi)圖像，并基于動態(tài)邊界閾值確定爐內(nèi)圖像對應(yīng)的火焰區(qū)域，然后基于火焰區(qū)域的區(qū)域參數(shù)以及爐內(nèi)圖像的圖像參數(shù)，通過分類模型來預(yù)測高爐爐況，提高了高爐爐況的預(yù)測準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及控制科學(xué)與工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于料面火焰圖像的高爐爐況預(yù)測方法及相關(guān)設(shè)備。

背景技術(shù)

鋼鐵工業(yè)作為我國的基礎(chǔ)原材料工業(yè)和國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，長期面臨著資源利用率低、環(huán)境負(fù)荷重等重大共性問題。高爐是進行鋼鐵制造流程的關(guān)鍵設(shè)備，是鐵素物質(zhì)流轉(zhuǎn)換的核心單元，是鋼鐵制造過程中能耗最大和生產(chǎn)成本最高的環(huán)節(jié)，約占鋼鐵綜合能耗和鋼鐵制造總成本的60％-70％。高爐生產(chǎn)過程中，布料是最為主動和關(guān)鍵的操控手段，其決定著爐內(nèi)爐料和煤氣流的分布，其中，高爐布料操作的重要參考依據(jù)為高爐爐內(nèi)情況以及冶煉狀態(tài)。

然而，高爐作為一個高溫、高壓、強粉塵以及密閉無光的大型逆流反應(yīng)器，其內(nèi)部環(huán)境時時刻刻發(fā)生著復(fù)雜劇烈的物理化學(xué)反應(yīng)，使得工業(yè)中大部分檢測裝置均無法有效的應(yīng)用于高爐內(nèi)部爐況監(jiān)測，進而使得高爐爐況普遍是依賴人力觀察和記錄。但是，由于高爐內(nèi)部環(huán)境的惡劣性、復(fù)雜性等典型特征，以及不同人對高爐爐內(nèi)狀態(tài)判斷標(biāo)準(zhǔn)不一致，導(dǎo)致現(xiàn)場操作人員對高爐爐況監(jiān)測往往不夠及時準(zhǔn)確，難以輔助實現(xiàn)定點定量布料。

發(fā)明內(nèi)容

本申請要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于料面火焰圖像的高爐爐況預(yù)測方法及相關(guān)設(shè)備。

為了解決上述技術(shù)問題，本申請實施例第一方面提供了一種基于料面火焰圖像的高爐爐況預(yù)測方法，所述的預(yù)測方法包括：

獲取待預(yù)測高爐的爐內(nèi)圖像，并基于所述爐內(nèi)圖像的圖像直方圖確定所述爐內(nèi)圖像對應(yīng)的動態(tài)邊界閾值；

基于所述動態(tài)邊界閾值，確定所述爐內(nèi)圖像中的火焰區(qū)域；

獲取所述火焰區(qū)域的區(qū)域參數(shù)以及所述爐內(nèi)圖像的圖像參數(shù)；

基于所述區(qū)域參數(shù)以及所述圖像參數(shù)，通過經(jīng)過訓(xùn)練的分類模型預(yù)測所述待預(yù)測高爐的高爐爐況。

所述基于料面火焰圖像的高爐爐況預(yù)測方法，其中，所述爐內(nèi)圖像為覆蓋待預(yù)測高爐料面的工業(yè)高溫內(nèi)窺鏡拍攝得到的。

所述基于料面火焰圖像的高爐爐況預(yù)測方法，其中，所述區(qū)域參數(shù)至少包括火焰區(qū)域的區(qū)域周長以及區(qū)域面積，所述圖像參數(shù)包括圖像清晰度以及圖像變化率。

所述基于料面火焰圖像的高爐爐況預(yù)測方法，其中，所述圖像變化率的獲取過程具體為：

獲取所述爐內(nèi)圖像的前序圖像，并基于所述前序圖像以及所述爐內(nèi)圖像確定所述爐內(nèi)圖像對應(yīng)的圖像變化率。

所述基于料面火焰圖像的高爐爐況預(yù)測方法，其中，所述高爐爐況包括正常爐況、懸料爐況、斜料爐況或塌料爐況。

所述基于料面火焰圖像的高爐爐況預(yù)測方法，其中，基于所述爐內(nèi)圖像的圖像直方圖確定所述爐內(nèi)圖像對應(yīng)的動態(tài)邊界閾值具體包括：

基于所述爐內(nèi)圖像的圖像直方圖確定所述爐內(nèi)圖像對應(yīng)的若干初始閾值；

基于若干所述初始閾值對所述圖像直方圖進行高斯曲線擬合，以得到直方圖擬合曲線；

基于所述直方圖擬合曲線，確定所述爐內(nèi)圖像對應(yīng)的若干分割閾值，并在若干分割閾值中選取動態(tài)邊界閾值。