CN112287002B - 钢包大数据展示方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢包大数据应用技术领域，尤其涉及钢包大数据展示方法及模型，所述方法包括：采集钢包在使用过程中的原始数据；所述原始数据，包括：针对钢包壳和钢包衬的测量值、钢包壳上的三维坐标值，以及测量的时间值；将每一时间值下的测量值和三维坐标值进行关联，构建钢包的三维模型；将每一时间值下的三维模型映射至二维平面，构建钢包的二维模型，使三维模型上三维坐标值转换为二维坐标值；将各时间值下的二维模型进行叠加，并将各时间值下各二维坐标对应的测量值赋予不同颜色进行展示。本发明能够将钢包检测的五维数据进行展示，为技术人员对钢包衬数据分析挖掘提供支持。

Description

钢包大数据展示方法

技术领域

本发明涉及钢包大数据应用技术领域，尤其涉及钢包大数据展示方法。

背景技术

在钢厂炼钢过程中，广泛需要使用钢包。钢包又称钢水包、盛钢桶和大包等，是用于盛钢水的，并且在钢包中还可以对钢水进行精炼处理等工艺操作。钢水包由外壳、内衬和注流控制机构三部分组成。钢包在使用过程中的安全非常关键，钢包的安全在于内衬耐火材料使用过程中是否处于安全状态。

钢包检测每次数据量非常庞大，每组数据包含钢包衬残厚值或包壳温度值以及对应的空间三维坐标，数据都是四维的，再加上每次检测序列或测量的时间，每组数据就是一个五维的数据。五维数据的展示，本身就是一个难以实现的技术。

目前还没有可以较好地展示五维数据的方法，为技术人员对钢包衬数据分析挖掘提供支持。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供的钢包大数据展示方法，其能够将钢包检测的五维数据进行展示，为技术人员对钢包衬数据分析挖掘提供支持。

一方面，本发明提供的钢包大数据展示方法，包括：

采集钢包在使用过程中的原始数据；所述原始数据，包括：针对钢包壳和钢包衬的测量值、钢包壳上的三维坐标值，以及测量的时间值；

将每一时间值下的测量值和三维坐标值进行关联，构建钢包的三维模型；

将每一时间值下的三维模型映射至二维平面，构建钢包的二维模型，使三维模型上三维坐标值转换为二维坐标值；

将各时间值下的二维模型进行叠加，并将各时间值下各二维坐标对应的测量值赋予不同颜色进行展示。

进一步地，所述将每一时间值下的测量值和三维坐标值进行关联，具体包括：

将钢包壳的侧壁和底部进行网格化；

针对每个网格：取当前网格中预定点的坐标为该网格的三维坐标值；

针对每一时间：将当前网格上当前时间值的各测量值采用预设算法得到一个当前时间值下的最终测量值，作为当前时间值下当前网格的测量值；

将当前网格的三维坐标值和当前时间值下的最终测量值唯一匹配。

更进一步地，所述将每一时间值下的三维模型映射至二维平面，构建钢包的二维模型，具体包括：

在当前时间值下：

建立位于x轴与y轴的二维平面，将钢包壳底部圆心沿z轴方向映射至二维平面，作为二维模型的圆心；

以预设半径为二维模型的半径，形成圆形的二维模型；

将三维模型上的每个网格都对应唯一映射至二维模型上，形成对应映射网格。

再进一步地，所述将钢包壳的侧壁和底部进行网格化，具体包括：

以第一数量水平横线与第二数量的竖直纵线间隔交叉设置，将钢包壳的底部划分为第三数量的网格；

以第四数量轴线和第五数量环线交叉，将钢包壳的侧壁划分为第六数量的网格；所述轴线长度与钢包壳的高度相同，与钢包壳中心轴同向，沿钢包壳侧壁周向间隔设置；所述环线周向与钢包壳周长相同，沿钢包壳高度方向水平间隔设置。

还进一步地，所述预设半径等于钢包壳底部半径加侧壁高度；

所述将三维模型上的每个网格都对应唯一映射至二维模型上，具体包括：

将钢包壳底部的各网格，沿z轴方向映射至二维模型上，形成底部映射圆；

针对钢包壳侧壁的各网格：

将与钢包壳底部相邻的一层网格映射在二维模型上，形成第一圆环，沿底部映射圆外延周向设置；

将位于与钢包壳底部相邻的一层网格上层的一层网格映射在二维模型上，形成第二圆环，沿第一圆环外延周向设置；

以此类推，直至与钢包壳顶部相邻的一层网格映射在二维模型上，形成第n圆环；

所述第一圆环至第n圆环各自的环宽与对应的一层网格的高相同。

在上述技术方案中，所述将各时间值下的二维模型进行叠加，具体包括：

针对每个时间值下的二维模型，都设置一个预设厚度，将各时间值下的二维模型转换为三维圆盘；

将各时间值下的三维圆盘进行纵向叠加。

优选地，所述将各时间值下各二维坐标对应的测量值赋予不同颜色进行展示，具体包括：

根据每一时间值下二维模型各网格所对应的测量值，将所属网格设置为不同的颜色。

另一方面，本发明提供的钢包大数据展示模型，包括：

多个相互叠加的二维模型；每个二维模型对应一个时间值；

每个二维模型上，划分有不同区域，每个区域都对应钢包壳上的一个区域；

所述二维模型的各区域上展示有不同颜色；各颜色根据钢包壳上各区域在不同时间值下对应的钢包壳和钢包衬的测量值设置。

进一步地，所述二维模型为圆形；

每个二维模型，包括：一个中心圆和一个圆环；

所述中心圆由钢包壳映射至二维平面形成；

所述圆环由钢包壳侧壁映射至二维平面形成；

所述钢包壳底部和侧壁上每一区域在映射的二维模型上都有区域一一对应。

在上述技术方案中，每个二维模型通过设置有对应预设厚度后进行纵向叠加。

在本发明中，根据原始数据，在不同时间值下都建立一个三维模型，然后将此三维模型进行降维，形成二维模型，然后再通过二维模型进行展示。由此，就是将原始五维数据降维为四位数据，形成本发明所述的模型，方便了原始数据的展示，为技术人员对钢包衬数据分析挖掘提供支持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中方法流程示意图；

图2为本发明实施例中将三维模型转换为二维模型的映射示意图；

图3为本发明实施例中各二维模型叠加示意图；

图4为本发明实施例中展示模型的效果示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供的钢包大数据展示方法，包括：

101、采集钢包在使用过程中的原始数据；所述原始数据，包括：针对钢包壳和钢包衬的测量值、钢包壳上的三维坐标值，以及测量的时间值；

在本实施例中，通过钢包检测管理系统采集的原始数据有两个包，一个包内是钢包壳温度数据，每组数据包括：时间值、点坐标值和温度值，另一个包内是钢包衬残厚数据，每组数据包括：时间值、点坐标值和厚度值，全部可导出为可读的数据文件。由此，所述测量值，包括：钢包壳的温度值和钢包衬残厚的厚度值。

102、将每一时间值下的测量值和三维坐标值进行关联，构建钢包的三维模型；具体地：

1021、将钢包壳的侧壁和底部进行网格化；具体地：

10211、以第一数量水平横线与第二数量的竖直纵线间隔交叉设置，将钢包壳的底部划分为第三数量的网格；

如图2所示，钢包的三维模型中，钢包壳的底部为圆形，通过若干水平横线与竖直纵线进行间隔相交，将钢包壳底部划分为多个网格。在本实施例中，各水平横线相互平行且间隔相同，各竖直纵线相互平行且间隔相同。相互交叉的水平横线和竖直纵线相互垂直。

10212、以第四数量轴线和第五数量环线交叉，将钢包壳的侧壁划分为第六数量的网格；所述轴线长度与钢包壳的高度相同，与钢包壳中心轴同向，沿钢包壳侧壁周向间隔设置；所述环线周向与钢包壳周长相同，沿钢包壳高度方向水平间隔设置。

在本实施例中，针对钢包壳侧壁的网格化，用了环线和轴线。各环线都水平设置，相互平行，间隔距离相同；各轴线相互平行，间隔距离相同。

1022、针对每个网格：取当前网格中预定点的坐标为该网格的三维坐标值；

由于在原始数据中，钢包上的每一个点都会有一个是三维坐标值，而一个网格中存在无数个点。在本实施例中，就需要在网格中无数个点中选取一个点的三维坐标值来代表当前网格的位置。

1023、针对每一时间：将当前网格上当前时间值的各测量值采用预设算法得到一个当前时间值下的最终测量值，作为当前时间值下当前网格的测量值；

同样的，在在原始数据中，钢包上的每一个点都会对应有测量值，所以需要通过预设算法将网格内无数测量值转化为一个测量值来代表当前网格的测量值。

1024、将当前网格的三维坐标值和当前时间值下的最终测量值唯一匹配。

如图2所示，待钢包的各网格中，三维坐标值和最终测量值相互关联后，构成钢包三维模型。

在本实施例中，使用的数据均是对原始点云数据进行了归纳整理后可直接利用分析的数据。一般地，对钢包外壳模型根据分析精度的需要将钢包外壳(含包底、包壁)分为若干网格块，实际测得的数据落在每个网格内有若干个，可以采用平均值或最大值或最小值等规则确定一个网格对应一个最终确定的数值，数值在空间中的位置可以选取网格中心点或其他规则确定的坐标点，这样每个网格就对应一个包含数值+坐标点的可以直接利用分析的数据了。

103、将每一时间值下的三维模型映射至二维平面，构建钢包的二维模型，使三维模型上三维坐标值转换为二维坐标值；具体地：

在当前时间值下：

1031、建立位于x轴与y轴的二维平面，将钢包壳底部圆心沿z轴方向映射至二维平面，作为二维模型的圆心；

如图2所示，当前时间值下钢包的二维模型位于x轴与y轴的二维平面上。

1032、以预设半径为二维模型的半径，形成圆形的二维模型；

在本实施例中，所述预设半径等于钢包壳底部半径加侧壁高度。二维模型为圆形，圆心与同一时间值下的三维模型中钢包壳底部的圆心相同。

1033、将三维模型上的每个网格都对应唯一映射至二维模型上，形成对应映射网格；具体地：

10331、将钢包壳底部的各网格，沿z轴方向映射至二维模型上，形成底部映射圆；

在本实施例中，三维模型中底部模型1.1直接按原型映射至二维模型上，形成底部映射模型4。底部模型1.1的外延3映射至二维模型上，形成映射外延3.1。

针对钢包壳侧壁的各网格：

10332、将与钢包壳底部相邻的一层网格映射在二维模型上，形成第一圆环，沿底部映射圆外延周向设置；

在本实施例中，三维模型中侧壁模型1映射至二维模型上，形成了侧壁映射模型2。映射的过程是根据侧壁上网格的位置，一层一层进行映射。

10333、将位于与钢包壳底部相邻的一层网格上层的一层网格映射在二维模型上，形成第二圆环，沿第一圆环外延周向设置；

如图2所示，侧壁底部网格6位于距钢包壳的倒数第二层上，映射至二维模型上形成侧壁底部映射网格6.1。侧壁底部映射网格6.1位于映射外延3.1的第二圆环上。

10334、以此类推，直至与钢包壳顶部相邻的一层网格映射在二维模型上，形成第n圆环；

侧壁顶部网格5位于钢包壳的第一层，映射至二维模型上形成侧壁顶部映射网格5.1。侧壁顶部映射网格5.1位于映射外延3.1的第n圆环上，n＞1。

所述第一圆环至第n圆环各自的环宽与对应的一层网格的高相同。

在本实施例中，侧壁模型1坐标为：(X，Y，Z)，底部模型1.1坐标为：(X，Y，Z＝常数)。底部模型1.1和侧壁映射模型2位于平面上，可以视为一个二维模型。包壁数据三维模型根据分析精度需要划分为若干网格块，图2所示侧壁划分为400个大小一致的网格块，如其中一个网格块5为处于包壁顶端的某一网格块，网格块6为处于包壁底部倒数二层的某一网格块。侧壁数据映射二维模型由映射外延3.1开始按照与包底同心且等距离的圆环组成，圆环个数与对应包壁沿高度方向划分的网格数一一对应。

本实施例中有为20个同心环，仅是一个示意，具体需要多少根据分析精度的需要实际取值而定。如图2所示，每个对应圆环划分的块数量与侧壁一周划分的网格块数量一致，数据一一对应映射到相应位置，如网格块5的数据值映射到二维平面网格块5.1，网格块6的数据值映射到二维平面网格块6.1，等等，以此类推，这样所有三维数据均映射到二维平面上实现了三维数据模型转换为二维数据模型。

104、将各时间值下的二维模型进行叠加，并将各时间值下各二维坐标对应的测量值赋予不同颜色进行展示；具体地：

1041、针对每个时间值下的二维模型，都设置一个预设厚度，将各时间值下的二维模型转换为三维圆盘；

1042、将各时间值下的三维圆盘进行纵向叠加；

如图3所示，经过N次叠加后(表示有N个时间值)侧壁映射模型2转换为侧壁叠加模型2.1；底部映射模型4转换为底部叠加模型4.1。在N个时间值下，侧壁顶部映射网格5.1转换为侧壁顶部展示网格5.1.1～5.1.N。

在本实施例中，在得到二维数据模型基础上增加测量时间后，进行三维展示。如图3所示，二维模型是一个平面，没有视觉高度的模型，为利于实现展示效果，给这个二维平面增加一个不表示任何意义的厚度，如侧壁顶部展示网格5.1.1所示，这样每一次测量的数据模型叠加在一起就出现侧壁叠加模型2.1和底部叠加模型4.1的效果，能很直观的展示所有测量分析的数据的三维坐标和时间点，由此，形成三维的展示模型就展示了一个四维的数据效果。

1043、根据每一时间值下二维模型各网格所对应的测量值，将所属网格设置为不同的颜色。

在本实施例中，在展示模型上增加包衬残厚值或包壳温度值后的展示，包衬残厚值或包壳温度值用对应的颜色表示，也就是实现了对原五维数据的可视化展示，所有需要研究分析的数据都在一个可视化的模型中进行了展示。

如图4所示，本实施例提供的钢包大数据展示模型，包括：

多个相互叠加的二维模型；每个二维模型对应一个时间值；

每个二维模型上，划分有不同区域，每个区域都对应钢包壳上的一个区域；

所述二维模型的各区域上展示有不同颜色；各颜色根据钢包壳上各区域在不同时间值下对应的钢包壳和钢包衬的测量值设置。

所述二维模型为圆形；

每个二维模型，包括：一个中心圆和一个圆环；

所述中心圆由钢包壳映射至二维平面形成；

所述圆环由钢包壳侧壁映射至二维平面形成；

所述钢包壳底部和侧壁上每一区域在映射的二维模型上都有区域一一对应。

每个二维模型通过设置有对应预设厚度后进行纵向叠加。

在本实施例中，多个相互叠加的二维模型分为侧壁叠加模型2.1和底部叠加模型4.1两个区域。虽然上述两个区域表现为三维形式，但是其厚度并没有任何意义，所以依然为二维模型。每一层二维模型代表一个时间值；每个二维模型的各网格都对应钢包壳上的不同区域。每个网格上展示的颜色就代表了钢包壳上的不同区域的测量值。

本实施例所述的方法通过数据维度的变换后实现五维数据在本实施例所述的展示模型中的可视化展示，有利于大数据的挖掘分析，特别适用于钢包衬及类似模型数据的分析应用，为更加利用好这些实际包衬应用过程中采集的海量数据来改进包衬的设计，更加经济合理的利于耐火材料资源提供了有利工具。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种钢包大数据展示方法，其特征在于，包括：

采集钢包在使用过程中的原始数据；所述原始数据，包括：针对钢包壳和钢包衬的测量值、钢包壳上的三维坐标值，以及测量的时间值；

将每一时间值下的测量值和三维坐标值进行关联，构建钢包的三维模型；

将每一时间值下的三维模型映射至二维平面，构建钢包的二维模型，使三维模型上三维坐标值转换为二维坐标值；

将各时间值下的二维模型进行叠加，并将各时间值下各二维坐标对应的测量值赋予不同颜色进行展示；

所述将每一时间值下的测量值和三维坐标值进行关联，具体包括：

将钢包壳的侧壁和底部进行网格化；

针对每个网格：取当前网格中预定点的坐标为该网格的三维坐标值；

针对每一时间：将当前网格上当前时间值的各测量值采用预设算法得到一个当前时间值下的最终测量值，作为当前时间值下当前网格的测量值；

将当前网格的三维坐标值和当前时间值下的最终测量值唯一匹配；

所述将每一时间值下的三维模型映射至二维平面，构建钢包的二维模型，具体包括：

在当前时间值下：

建立位于x轴与y轴的二维平面，将钢包壳底部圆心沿z轴方向映射至二维平面，作为二维模型的圆心；

以预设半径为二维模型的半径，形成圆形的二维模型；

将三维模型上的每个网格都对应唯一映射至二维模型上，形成对应映射网格；

所述预设半径等于钢包壳底部半径加侧壁高度；

所述将三维模型上的每个网格都对应唯一映射至二维模型上，具体包括：

将钢包壳底部的各网格，沿z轴方向映射至二维模型上，形成底部映射圆；

针对钢包壳侧壁的各网格：

将与钢包壳底部相邻的一层网格映射在二维模型上，形成第一圆环，沿底部映射圆外延周向设置；

将位于与钢包壳底部相邻的一层网格上层的一层网格映射在二维模型上，形成第二圆环，沿第一圆环外延周向设置；

以此类推，直至与钢包壳顶部相邻的一层网格映射在二维模型上，形成第n圆环；

所述第一圆环至第n圆环各自的环宽与对应的一层网格的高相同。

2.根据权利要求1所述的钢包大数据展示方法，其特征在于，所述将钢包壳的侧壁和底部进行网格化，具体包括：

以第一数量水平横线与第二数量的竖直纵线间隔交叉设置，将钢包壳的底部划分为第三数量的网格；

以第四数量轴线和第五数量环线交叉，将钢包壳的侧壁划分为第六数量的网格；所述轴线长度与钢包壳的高度相同，与钢包壳中心轴同向，沿钢包壳侧壁周向间隔设置；所述环线周向与钢包壳周长相同，沿钢包壳高度方向水平间隔设置。

3.根据权利要求1所述的钢包大数据展示方法，其特征在于，所述将各时间值下的二维模型进行叠加，具体包括：

针对每个时间值下的二维模型，都设置一个预设厚度，将各时间值下的二维模型转换为三维圆盘；

将各时间值下的三维圆盘进行纵向叠加。

4.根据权利要求1所述的钢包大数据展示方法，其特征在于，所述将各时间值下各二维坐标对应的测量值赋予不同颜色进行展示，具体包括：

根据每一时间值下二维模型各网格所对应的测量值，将所属网格设置为不同的颜色。

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