CN109738443A - 分析烧结杯试验的红火层迁移速度的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分析烧结杯试验的红火层迁移速度的方法及系统，该方法包括：设置摄像机并使摄像机的视域覆盖烧结杯的玻璃条侧壁区域；测量摄像机的视域的实际高度；按照图像采集周期分次采集依时间先后顺序排列的多张图像，并记录每张图像的时刻点；根据实际高度与多张图像的尺寸的比值确定图像中像素点的实际位置；循环扫描多张图像的每个像素点的色彩，判断像素点是否符合红火层颜色特征，得到多张图像的红火层上部位置和下沿位置与时刻点对应的时序数组；计算每个时刻点与上一个时刻点间的上沿迁移速度与下沿迁移速度的平均值作为当前周期的红火层的迁移速度，得到红火层的迁移速度的时序数组。本发明方便快捷且测量结果准确。

Description

分析烧结杯试验的红火层迁移速度的方法及系统

技术领域

本发明涉及高炉炼铁中的烧结领域，尤其涉及一种分析烧结杯试验的红火层迁移速度的方法及系统。

背景技术

高炉炼铁由于工艺相对简单、产量大且能耗低，是现代炼铁的主要方法，其产量占世界生铁总产量的95％以上。烧结矿是高炉的主要原料，是一种粒度均匀、化学成分稳定、冶金性能良好的人造富矿。中国的炼铁系统以烧结、球团-高炉流程为主，烧结矿是高炉生产的主要原料，其占比在75％左右。烧结矿的产、质量对高炉生产影响很大。

烧结是一种将烧结混合料(含铁原料、熔剂、燃料及返矿等)配以适量的水分，经混匀及制粒后铺到烧结台车上，表面点火后，在下部风箱抽风作用下，料层内燃料自上而下燃烧放热，混合料经一系列物理化学变化后，最终固结成烧结矿的造块工艺。高生产率一直是烧结工作者的追求目标，烧结高生产率与垂直烧结速度成正比关系，红火层的迁移速度则直接反映了烧结速度的快慢。在烧结红火层中，混合料软化、熔融及形成液相，红火层对烧结矿产量和质量影响很大。在保证烧结矿质量的情况下，提高红火层迁移速度对提高烧结速度及烧结生产率具有重要意义。

为了研究烧结红火层的迁移速度，通常采用烧结杯试验。图1为烧结杯试验装置示意图，如图1所示，各装置功能如下：

点火罩1：气体燃料在内燃烧对料层表面进行加热；

特制烧结杯2：烧结装置的主体，形状为底部带有篦条3的中空圆柱体，杯体侧壁开槽装有透明玻璃壁条；

测温热电偶4、负压计5和流量计8：对烧结过程烟气温度、抽风负压和抽风流量进行数据采集，并在控制柜中的仪表盘上显示；

调压阀9：调节抽风负压；

旋风除尘器7：对烟气进行除尘处理；

鼓风机10：产生压差，使空气被抽入料层。

图2为烧结杯试验流程图，参见图2，烧结杯试验主要流程为：

配矿：将铁矿石、熔剂、燃料及返矿按比例称量；

混合：加入消化水对生石灰进行消化、混匀，再添加补加水进行混合；

制粒：将混合料送入制粒机进行制粒，使混合料粒度、化学组成均匀；

布料：将制粒后的混合料均匀布在装有铺底料的烧结杯内；

烧结：表面进行点火，抽风作用下，料层内燃料自上而下燃烧，混合料在高温下固结成烧结矿；

冷却：抽风冷却5min后，将烧结矿置于空气中冷却；

检测：对冷却后的烧结矿进行落下强度、筛分、转鼓强度等性能的检测，并分出返矿、铺底料。

通过特制烧结杯2，可以观测烧结杯试验红火层的迁移速度，并模拟、反映实际生产烧结红火层迁移变化情况。但如今通常采用肉眼对烧结杯红火层进行观察，数据量大、花费时间长且受主观影响大、结果准确性差，目前仍缺乏一种对红火层迁移速度进行准确计算、分析的方法。

发明内容

本发明提供了一种分析烧结杯试验的红火层迁移速度的方法及系统，用以解决目前对烧结杯红火层进行观察时数据量大、花费时间长且结果准确性差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种分析烧结杯试验的红火层迁移速度的方法，包括以下步骤：

设置摄像机并使摄像机的视域覆盖烧结杯的玻璃条侧壁区域；采用摄像机拍摄记录烧结杯试验的过程；测量摄像机的视域的实际高度H_实际；

按照图像采集周期T分次采集依时间先后顺序排列的多张图像，并记录每张图像的时刻点；根据实际高度H_实际与多张图像的尺寸的比值确定图像中像素点的实际位置；

循环扫描多张图像的每个像素点的色彩，判断像素点是否符合红火层颜色特征，得到多张图像的红火层上部位置h_上、h′_上……和下沿位置h_下、h′_下……与时刻点对应的时序数组；

计算每个时刻点与上一个时刻点间的上沿迁移速度与下沿迁移速度的平均值作为当前周期的红火层的迁移速度，得到红火层的迁移速度的时序数组。

作为本发明的方法的进一步改进：

优选地，摄像机的拍摄方向平行于地平线且穿过玻璃条侧壁朝向烧结杯内部的方向。

优选地，按照图像采集周期分次采集依时间先后顺序排列的多张图像，包括：按照图像采集周期间隔分次拍摄多张图像，或者从摄像机拍摄的视频中按照图像采集周期分次截取依时间先后顺序排列的多张图像。

优选地，图像采集周期根据烧结杯试验的持续时间确定，烧结杯试验的持续时间为20～40min，图像采集周期为8～12s。

优选地，烧结杯试验的持续时间为30min，图像采集周期为10s。

本发明还提供一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一方法的步骤。

本发明具有以下有益效果：

本发明的分析烧结杯试验的红火层迁移速度的方法及系统，测量方法简易，快捷，省时省力，能快速得到红火层的迁移速度的时序数组，测量结果准确、可靠。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术的烧结装置的结构示意图；

图2是现有技术的烧结杯试验的流程示意图；

图3是本发明优选实施例1的分析烧结杯试验的红火层迁移速度的方法的流程图；

图4是本发明优选实施例1的摄像机的图像视域选择示意图。

图中各标号表示：

1、点火罩；2、特制烧结杯；3、篦条；4、测温热电偶；5、负压计；6、控制柜；7、旋风除尘器；8、流量计；9、调压阀；10、鼓风机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图3，本发明的分析烧结杯试验的红火层迁移速度的方法，包括以下步骤：

设置摄像机并使摄像机的视域覆盖烧结杯的玻璃条侧壁区域；采用摄像机拍摄记录烧结杯试验的过程；测量摄像机的视域的实际高度H_实际；

按照图像采集周期T分次采集依时间先后顺序排列的多张图像，并记录每张图像的时刻点；根据实际高度H_实际与多张图像的尺寸的比值确定图像中像素点的实际位置；

循环扫描多张图像的每个像素点的色彩，判断像素点是否符合红火层颜色特征，得到多张图像的红火层上部位置h_上、h′_上……和下沿位置h_下、h′_下……与时刻点对应的时序数组；其中，h_上为下一时刻点的上部位置，h_下为下一时刻点的下沿位置，h′_上为下一时刻点的上部位置，h′_下为下一时刻点的下沿位置，以此类推。

计算每个时刻点与上一个时刻点间的上沿迁移速度与下沿迁移速度的平均值，即：作为当前周期的红火层的迁移速度，得到红火层的迁移速度的时序数组。

通过上述步骤，能快速得到红火层的迁移速度的时序数组，测量结果准确、可靠。

实际实施时，以上的方法还能进行以下的扩充或应用，以下实施例中的技术特征都能相互组合，实施例仅作为示例，不作为对技术特征的正常组合限制。

实施例1：

本发明的技术方案是，一种通过采集特制烧结杯烧结过程的视频图像，将采集视频通过图像识别的方法(利用VS2010开发烧结杯试验红火层迁移图像识别软件)，分析计算烧结红火层的迁移速度。包括以下步骤：

步骤一：镜头图像视域的选择；参见图3，图4，用支架固定摄像机，视线平行于地表面，整个视域拍摄的是烧结杯玻璃条侧壁，可透过玻璃条观测烧结红火层变化情况，镜头图像视域选择如图4所示。摄像机的拍摄方向平行于地平线且穿过玻璃条侧壁朝向烧结杯内部的方向。

步骤二：视域的实际高度计算；固定好摄像机，根据视频现场测量视域的实际高度H_实际，并将视域实际高度输入软件中，软件将计算视域实际高度与图像尺寸的对应关系，从而算出图像中色块或者像素点对应的实际尺寸或者位置坐标。

步骤三：图像采集周期确定；按照图像采集周期分次采集依时间先后顺序排列的多张图像，包括：按照图像采集周期间隔分次拍摄多张图像，或者从摄像机拍摄的视频中按照图像采集周期分次截取依时间先后顺序排列的多张图像。图像采集周期根据烧结杯试验的持续时间确定，烧结杯试验的持续时间为20～40min，图像采集周期为8～12s。烧结过程一般持续30min左右，为保证数据的准确、可靠，本实施例选择图像采集周期T为10s。

步骤四：图像分析计算红火层上沿、下沿位置点；为得到周期为T的多张图像的红火层上部位置h_上、h′_上……与下沿位置h_下、h′_下……与时刻点对应的时序数组。首先，将视频图像信息转化为数字信息，即将拍摄的视频按周期捕获为一张张静态的图像。其次，根据光的三原色原理(任何光都可以用红、绿、蓝这3种光按不同的比例混合而成)，从上至下对图像中玻璃侧壁中心线上像素点进行扫描，扫描出符合软件设定三原色条件的亮光体区域即红火层区域。最后，通过计量图像中像素点的方法来计算出红火层的上部位置与下沿位置。

步骤五：计算当前周期内视域内红火层迁移速度V；周期内红火层上沿位置位移距离为上沿迁移速度，下沿位置位移距离为下沿迁移速度，二者的平均值即为红火层迁移速度，即：得到红火层的迁移速度的时序数组。

其中：

H_实际—视域的实际高度，单位m；

T—软件捕获图像进行分析的周期，单位s；

h_上、h_下—视域内红火层上部位置、下部位置，单位m；

V—红火层迁移速度，单位mm/s；

H_上’—红火层位移后的上部位置，单位m。

实施例2：

视域的实际高度H_实际＝0.74m，T＝10s

t₁时，红火层上部位置h_上＝75.4cm，下部位置h_下＝68.4cm

t₂＝t₁₊T时，红火层上部位置h_上’＝74.4cm，下部位置h_下’＝67.2cm

则：

t₁～t₂这一周期内，红火层迁移速度

实施例2：

本实施例提供一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例的步骤。

综上可知，本发明通过将采集的特制烧结杯烧结过程的视频图像，通过图像识别的方法(利用VS2010开发烧结杯试验红火层迁移图像识别软件)，分析计算烧结红火层的迁移速度，以此替代传统的人工肉眼观测、分析烧结杯红火层迁移速度的方法，具有分析方法简单、快捷，分析过程高效、省时省力，分析结果准确、可靠等优点。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种分析烧结杯试验的红火层迁移速度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

设置摄像机并使所述摄像机的视域覆盖烧结杯的玻璃条侧壁区域；采用摄像机拍摄记录烧结杯试验的过程；测量所述摄像机的视域的实际高度H_实际；

按照图像采集周期T分次采集依时间先后顺序排列的多张图像，并记录每张图像的时刻点；根据所述实际高度H_实际与所述多张图像的尺寸的比值确定所述图像中像素点的实际位置；

循环扫描所述多张图像的每个像素点的色彩，判断所述像素点是否符合红火层颜色特征，得到所述多张图像的红火层上部位置h_上、h′_上……和下沿位置h_下、h′_下……与时刻点对应的时序数组；

计算每个时刻点与上一个时刻点间的上沿迁移速度与下沿迁移速度的平均值作为当前周期的红火层的迁移速度，得到红火层的迁移速度的时序数组。

2.根据权利要求1所述的分析烧结杯试验的红火层迁移速度的方法，其特征在于，所述摄像机的拍摄方向平行于地平线且穿过所述玻璃条侧壁朝向烧结杯内部的方向。

3.根据权利要求2所述的分析烧结杯试验的红火层迁移速度的方法，其特征在于，所述按照图像采集周期分次采集依时间先后顺序排列的多张图像，包括：按照图像采集周期间隔分次拍摄多张图像，或者从摄像机拍摄的视频中按照图像采集周期分次截取依时间先后顺序排列的多张图像。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的分析烧结杯试验的红火层迁移速度的方法，其特征在于，所述图像采集周期根据烧结杯试验的持续时间确定，所述烧结杯试验的持续时间为20～40min，图像采集周期为8～12s。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的分析烧结杯试验的红火层迁移速度的方法，其特征在于，所述烧结杯试验的持续时间为30min，图像采集周期为10s。

6.一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至5任一所述方法的步骤。