CN112935213A - 结晶器、结晶器内钢水液面高度测量方法及相关装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种结晶器、结晶器内钢水液面高度测量方法及相关装置，结晶器包括：结晶器本体以及多个光纤；所述结晶器本体的至少一个侧壁上设有多个相互平行的第一槽，且各个所述第一槽的长度方向的同一端均延伸至所述结晶器的上口；各个所述光纤的一端分别独立设置在各个所述第一槽中，且各个所述光纤的另一端从各自对应的第一槽伸出并均用于与光纤光栅解调器连接。本申请能够有效提高结晶器温度测量的准确性和稳定性，进而能够有效提高应用该结晶器温度测量结果获取的结晶器内的钢水液面波动状态的准确性和获取效率。
Description
技术领域
本申请涉及结晶器技术领域，具体涉及结晶器、结晶器内钢水液面高度测量方法及相关装置。
背景技术
结晶器是一种进行结晶操作的设备,用于将流经其内部的饱和溶液进行冷却或蒸发处理使其达到一定的过饱和程度而结晶。例如在连铸机中，结晶器作为其核心部件，是一种用于承接从中间罐注入的钢水并使之按规定断面形状凝固成坚固坯壳进入连铸机的钢水制冷成型设备。而通过对结晶器进行温度采集来分析及确定其内部钢水波动状态，进而获知连铸坯表面和内部质量状态，也是保证连铸机正常运行的重要手段之一。
在现有技术中，通常应用在结晶器上设置热电偶的方式进行温度测量，但由于热电偶本身的特性，为了保证热电偶的正常运行，热电偶的横向间距一般需要设置在115mm左右。在通用大小的结晶器中，一般可以设置上下三排热电偶，所形成的测温点最多能达到80多个。
然而，由于上述热电偶的测温点数量限制，显然会影响结晶器温度测量的准确性；同时，受热电偶安装方式的限制，也会导致结晶器测量温度的稳定性比较差，更无法保证结晶器钢水液面波动状态的分析准确性。
发明内容
针对现有技术中的问题，本申请提供一种结晶器、结晶器内钢水液面高度测量方法及相关装置，能够有效提高结晶器温度测量的准确性和稳定性，进而能够有效提高应用该结晶器温度测量结果获取的结晶器内的钢水液面波动状态的准确性和获取效率。
为解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：
第一方面，本申请提供一种结晶器，包括：结晶器本体以及多个光纤；
所述结晶器本体的至少一个侧壁上设有多个相互平行的第一槽，且各个所述第一槽的长度方向的同一端均延伸至所述结晶器的上口；
各个所述光纤的一端分别独立设置在各个所述第一槽中，且各个所述光纤的另一端从各自对应的第一槽伸出并均用于与光纤光栅解调器连接。
进一步地，所述上口与设有所述第一槽的侧壁之间还设有第二槽；
所述第二槽的长度方向的一端延伸至所述结晶器本体外部，所述第二槽的长度方向的一端延伸至所述结晶器本体外部；
各个所述光纤的另一端在所述第二槽中汇总设置，且沿该第二槽的长度方向延伸至所述结晶器本体外部，以用于与光纤光栅解调器连接。
进一步地，位于同一所述侧壁上的各个所述光纤中的各个测温点共同形成一矩形点阵列。
第二方面，本申请提供一种结晶器内钢水液面高度测量方法，包括：
获取当前所述结晶器中的各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据；
根据当前各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据，以及预先获取的所述结晶器内的钢水的液面高度与该液面高度相邻的两个测温点采集的温度数据之间的对应关系，确定当前各个所述光纤中的各个测温点分别对应的钢水液面高度数据，以基于该钢水液面高度数据确定所述结晶器本体内的钢水液面波动数据。
进一步地，所述基于该钢水液面高度数据确定所述结晶器本体内的钢水液面波动数据，包括：
获取一个预设时段内多个时刻的所述结晶器本体内的钢水液面高度数据；
应用所述预设时段内多个时刻的所述结晶器本体内的钢水液面高度数据，获取各个时刻的所述钢水的液面高度分布数据；
基于各个时刻的所述钢水的液面高度分布数据确定所述钢水在所述预设时段内的波动幅度，得到对应的所述结晶器本体内的钢水液面波动数据；
获取所述结晶器本体内的钢水液面波动数据中钢水液面在不同时刻的波动相邻点之间的相位差，并应用该相位差确定所述钢水的波动状态结果，其中，该波动状态结果用于显示所述钢水整体处于纵向波动状态或横向波动状态。
进一步地，在所述确定当前各个所述光纤中的各个测温点分别对应的钢水液面高度数据之前，还包括：
获取所述的结晶器内的钢水的目标测高点的钢水液面高度数据，其中，该目标测高点与一基准光纤对应设置，该基准光纤为预设的任一所述光纤；
应用所述目标测高点的钢水液面高度数据在所述基准光纤上选取一位于同一高度的基准点；
获取所述基准光纤中与所述基准点相邻的两个测温点分别采集的温度数据；
基于所述目标测高点的钢水液面高度数据，以及，所述基准光纤中与所述基准点相邻的两个测温点分别采集的温度数据，确定所述钢水的液面高度与该液面高度相邻的两个测温点采集的温度数据之间的对应关系。
进一步地，所述获取所述的结晶器内的钢水的目标测高点的钢水液面高度数据，包括：
应用电磁测量或射线测量的方式获取所述的结晶器内的钢水的目标测高点的钢水液面高度数据。
进一步地，还包括：
在获取各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据之后，应用该温度数据分别确定位于所述钢水液面上的保护渣层的厚度和/或融化均匀度；
其中，所述保护渣层包括：固态渣层、烧结渣层和液渣层。
进一步地，还包括：
在获取各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据之后；
将全部的所述测温点采集的温度值输入预设的铸坯缺陷预测模型中，并将该铸坯缺陷预测模型的输出作为所述结晶器的铸坯缺陷预测结果，其中，所述铸坯缺陷预测模型用于表示各个所述温度值与所述铸坯缺陷预测结果之间的对应关系；
输出所述结晶器的铸坯缺陷预测结果。
进一步地，在所述将全部的所述测温点采集的温度值输入预设的铸坯缺陷预测模型中之前，还包括：
获取各个所述测温点在多个时刻采集的历史温度值，以及对应的各个铸坯缺陷预测结果，其中，同一时刻的各个所述历史温度差值对应同一铸坯缺陷预测结果；
应用各个所述测温点在多个时刻采集的历史温度值以及对应的各个所述铸坯缺陷预测结果训练预获取的预测模型，得到所述铸坯缺陷预测模型。
进一步地，还包括：
在确定至少一个所述结晶器的铸坯缺陷预测结果之后，应用该铸坯缺陷预测结果以及对应的各个所述测温点采集的温度值，对所述铸坯缺陷预测模型进行迭代更新。
第三方面，本申请提供一种结晶器内钢水液面高度测量装置，包括：
温度测量模块，用于获取当前所述结晶器中的各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据；
液面波动测量模块，用于根据当前各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据，以及预先获取的所述结晶器内的钢水的液面高度与该液面高度相邻的两个测温点采集的温度数据之间的对应关系，确定当前各个所述光纤中的各个测温点分别对应的钢水液面高度数据，以基于该钢水液面高度数据确定所述结晶器本体内的钢水液面波动数据。
进一步地，还包括：液面波动状态获取模块，用于执行下述内容：
获取一个预设时段内多个时刻的所述结晶器本体内的钢水液面高度数据；
应用所述预设时段内多个时刻的所述结晶器本体内的钢水液面高度数据，获取各个时刻的所述钢水的液面高度分布数据；
基于各个时刻的所述钢水的液面高度分布数据确定所述钢水在所述预设时段内的波动幅度，得到对应的所述结晶器本体内的钢水液面波动数据；
获取所述结晶器本体内的钢水液面波动数据中钢水液面在不同时刻的波动相邻点之间的相位差，并应用该相位差确定所述钢水的波动状态结果，其中，该波动状态结果用于显示所述钢水整体处于纵向波动状态或横向波动状态。
进一步地，还包括：高度与温度关系获取模块，用于执行下述内容：
获取所述的结晶器内的钢水的目标测高点的钢水液面高度数据，其中，该目标测高点与一基准光纤对应设置，该基准光纤为预设的任一所述光纤；
应用所述目标测高点的钢水液面高度数据在所述基准光纤上选取一位于同一高度的基准点；
获取所述基准光纤中与所述基准点相邻的两个测温点分别采集的温度数据；
基于所述目标测高点的钢水液面高度数据，以及，所述基准光纤中与所述基准点相邻的两个测温点分别采集的温度数据，确定所述钢水的液面高度与该液面高度相邻的两个测温点采集的温度数据之间的对应关系。
进一步地，所述高度与温度关系获取模块包括：
单点液面高度测量单元，用于应用电磁测量或射线测量的方式获取所述的结晶器内的钢水的目标测高点的钢水液面高度数据。
进一步地，还包括：
保护渣层状态获取模块，用于在获取各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据之后，应用该温度数据分别确定位于所述钢水液面上的保护渣层的厚度和/或融化均匀度；
其中，所述保护渣层包括：固态渣层、烧结渣层和液渣层。
进一步地，还包括：铸坯缺陷获取模块，用于执行下述内容：
在获取各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据之后；
将全部的所述测温点采集的温度值输入预设的铸坯缺陷预测模型中，并将该铸坯缺陷预测模型的输出作为所述结晶器的铸坯缺陷预测结果，其中，所述铸坯缺陷预测模型用于表示各个所述温度值与所述铸坯缺陷预测结果之间的对应关系；
输出所述结晶器的铸坯缺陷预测结果。
进一步地，还包括：模型训练模块，用于执行下述内容：
获取各个所述测温点在多个时刻采集的历史温度值，以及对应的各个铸坯缺陷预测结果，其中，同一时刻的各个所述历史温度差值对应同一铸坯缺陷预测结果；
应用各个所述测温点在多个时刻采集的历史温度值以及对应的各个所述铸坯缺陷预测结果训练预获取的预测模型，得到所述铸坯缺陷预测模型。
进一步地，还包括：模型更新模块，用于执行下述内容：在确定至少一个所述结晶器的铸坯缺陷预测结果之后，应用该铸坯缺陷预测结果以及对应的各个所述测温点采集的温度值，对所述铸坯缺陷预测模型进行迭代更新。
第四方面，本申请提供一种服务器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的结晶器内钢水液面高度测量方法的步骤。
第五方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的结晶器内钢水液面高度测量方法的步骤。
第六方面，本申请提供一种结晶器内钢水液面波动测量系统，包括：光纤光栅解调器、服务器以及所述的结晶器；
所述服务器与所述光纤光栅解调器通信连接，用于根据所述光纤光栅解调器发送的各个所述光纤中的各个测温点采集的温度数据，确定所述结晶器本体内的钢水液面高度数据以及对应的钢水液面波动数据；
所述光纤光栅解调器与各个所述光纤的另一端连接，用于获取各个所述光纤中的各个测温点采集的温度数据，并将该温度数据发送至所述服务器。
第七方面，本申请提供一种连铸机，包括：所述的结晶器内钢水液面波动测量系统；
所述结晶器的上口与所述连铸机中的中间罐的出液口相对设置，以用于承接自所述中间罐的出液口流出的钢水。
由上述技术方案可知，本申请提供一种结晶器、结晶器内钢水液面高度测量方法及相关装置，其中的结晶器包括：结晶器本体以及多个光纤；所述结晶器本体的至少一个侧壁上设有多个相互平行的第一槽，且各个所述第一槽的长度方向的同一端均延伸至所述结晶器的上口；各个所述光纤的一端分别独立设置在各个所述第一槽中，且各个所述光纤的另一端从各自对应的第一槽伸出并均用于与光纤光栅解调器连接，通过对结晶器本体的外壁的结构设置，使得光纤能够可靠且稳定的安装在结晶器本体内，并且能够有效提高光纤与结晶器本体之间的有效接触面积，进而能够有效提高结晶器温度测量的准确性和稳定性；同时，不同于直接固定在结晶器本体的外壁或者打孔设置的方式，本申请实施例中的结晶器本体，通过开槽的设置方式，能够在有效提高光纤的应用安全性、降低光纤磨损可能性并提高光纤使用寿命的同时，还能够有效提高光纤维护、添加和更换的便捷性及效率；另外，通过上述方式设置在结晶器本体上的光纤，不受测温点数据的限制，且设置方式更加稳定，进而能够有效提高应用该光纤采集的结晶器测温结果获取的结晶器内的钢水液面波动状态的准确性和获取效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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为结晶器的形状举例示意图。
图2为本申请实施例中的结晶器的结构示意图。
图3a为本申请实施例中的包含有第二槽的结晶器的结构示意图。
图3b为本申请实施例中的包含有第一槽与第二槽之间的位置关系局部示意图。
图4为本申请实施例中的结晶器的各个侧壁均安装有光纤的结构示意图。
图5为本申请实施例中的测温点之间的位置关系示意图。
图6为本申请实施例中的结晶器内钢水液面高度测量方法的流程示意图。
图7为本申请实施例中的结晶器内部的液体的分层示意图。
图8为本申请实施例中的结晶器内钢水液面高度测量方法中步骤310至步骤340的流程示意图。
图9为本申请实施例中的结晶器内钢水液面高度测量方法中步骤010至步骤040的流程示意图。
图10为本申请实施例中的结晶器内钢水液面高度测量方法中步骤410和步骤420的流程示意图。
图11为本申请实施例中的结晶器内钢水液面高度测量方法中步骤510至步骤530的流程示意图。
图12为本申请实施例中的结晶器内钢水液面高度测量方法中步骤610和步骤620的流程示意图。
图13为本申请实施例中的结晶器内钢水液面高度测量装置的结构示意图。
图14为本申请实施例中的包含有液面波动状态获取模块30的结晶器内钢水液面高度测量装置的结构示意图。
图15为本申请实施例中的包含有高度与温度关系获取模块01的结晶器内钢水液面高度测量装置的结构示意图。
图16为本申请实施例中的包含有保护渣层状态获取模块40的结晶器内钢水液面高度测量装置的结构示意图。
图17为本申请实施例中的包含有铸坯缺陷获取模块50的结晶器内钢水液面高度测量装置的结构示意图。
图18为本申请实施例中的包含有模型训练模块60的结晶器内钢水液面高度测量装置的结构示意图。
图19为本申请实施例中的包含有模型更新模块70的结晶器内钢水液面高度测量装置的结构示意图。
图20为本申请实施例中的服务器的结构示意图。
图21为本申请实施例中的结晶器内钢水液面波动测量系统的结构示意图。
图22为本申请实施例中的连铸机的结构示意图。
附图标号：
1-结晶器；
11-结晶器本体；
12-光纤；
121-测温点；
13-第一槽；
14-上口；
15-第二槽；
2-光纤光栅解调器；
3-服务器；
4-中间罐；
5-结晶器内钢水液面波动测量系统。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
针对现有的热电偶的测温点数量限制，显然会影响结晶器温度测量的准确性；同时，受热电偶安装方式的限制，也会导致结晶器测量温度的稳定性比较差，更无法保证结晶器钢水液面波动状态的分析准确性的情形，热电偶测温方式勉强能满足在粘接漏钢预报的应用，但是要对流场分布、温度分布、保护渣融化情况、钢水液面波动类型的进行分析，热电偶测温方式则是完全达不到要求的。
针对上述情形，为了解决热电偶的测温点数量限制问题，首先考虑应用光纤进行温度测量，而若仅简单地将光纤直接以粘贴等方式固定在结晶器的外壁上，则会提高光纤的磨损或脱离几率，也就无法从根本上解决结晶器测量温度的准确性和稳定性比较差的问题；若通过在结晶器上打孔的方式将光纤塞入孔中，则会因无法查看光纤的实时状态进而无法在光纤故障或损坏时及时获知，也无法从根本上解决结晶器测量温度的准确性和稳定性比较差的问题。
基于此，经过大量的实验研究及逻辑推导后，本申请实施例提出了一种能够解决上述诸多问题的结晶器，通过对结晶器本体的外壁的结构设置，使得光纤能够可靠且稳定的安装在结晶器本体内，并且能够有效提高光纤与结晶器本体之间的有效接触面积，进而能够有效提高结晶器温度测量的准确性和稳定性；同时，不同于直接固定在结晶器本体的外壁或者打孔设置的方式，本申请实施例中的结晶器本体，通过开槽的设置方式，能够在有效提高光纤的应用安全性、降低光纤磨损可能性并提高光纤使用寿命的同时，还能够有效提高光纤维护、添加和更换的便捷性及效率；另外，通过上述方式设置在结晶器本体上的光纤，不受测温点数据的限制，且设置方式更加稳定，进而能够有效提高应用该光纤采集的结晶器测温结果获取的结晶器内的钢水液面波动状态的准确性和获取效率。
在此基础上，由于钢水在结晶器内的流场分布、温度分布、保护渣融化情况、钢水液面波动类型对最终连铸坯表面和内部质量起到极大作用，因此针对现在没有好的检测手段的对上述特性进行直接或间接测量，出现质量问题只能依靠统计或机理分析方法，效果很差的问题，本申请实施例在提供了一种结晶器的基础上，还设计了一种结晶器内钢水液面高度测量方法以及相关装置，能够更进一步地提高应用该光纤采集的结晶器测温结果获取的结晶器内的钢水液面波动状态的准确性和获取效率。具体通过下述多个实施例分别进行说明。
在本申请的一个或多个实施例中，所述结晶器可以为一种槽形容器，由于其应用于连铸机中，因此也可以被称之为连铸结晶器。在一种举例中，连铸结晶器的器壁可以设有夹套或器内装有蛇管，用以加热或冷却槽内溶液。结晶槽可用作蒸发结晶器或冷却结晶器。为提高晶体生产强度，可在槽内增设搅拌器。结晶槽可用于连续操作或间歇操作。间歇操作得到的晶体较大，但晶体易连成晶簇，夹带母液，影响产品纯度。
同时，由于结晶器的内壁需要承受高温钢水的静压力及与坯壳相对运动的摩擦力等产生的机械应力和热应力的综合作用，其工作条件极为恶劣。因此，为了能获得合格的铸坯，在本申请的一个或多个实施例中，结晶器具有良好的导热性和耐磨性，并有足够的刚度，且结构简单、紧凑，易于制造，拆装方便、容易调整。
在一种举例中，参见图1，在本申请的一个或多个实施例中的所述结晶器1可以为由铜板组长的槽形容器。需要说明的是，图1中所示的结晶器1的结构仅为结晶器的部分结构举例，在实际应用中，该结晶器1可以为中间设有溶液流通腔体的漏斗状结构或其他结构，其内部还可以根据需求设置其他相应的部件，且其长度、宽度及壁厚等都可以根据具体应用情形进行调整。为了有效提高结晶器温度测量的准确性和稳定性，进而能够有效提高应用该结晶器温度测量结果获取的结晶器内的钢水液面波动状态的准确性和获取效率，本申请提供一种结晶器1的实施例，参见图2，所述结晶器1具体包含有如下内容：
结晶器本体11以及多个光纤12；所述结晶器本体11的至少一个侧壁上设有多个相互平行的第一槽13，且各个所述第一槽13的长度方向的同一端均延伸至所述结晶器的上口14；各个所述光纤12的一端分别独立设置在各个所述第一槽13中，且各个所述光纤12的另一端从各自对应的第一槽13伸出并均用于与光纤光栅解调器2连接。
可以理解的是，所述结晶器本体11可以为一种横截面为四边形框的槽形容器，所述槽形容器中用于容纳溶液流通的腔体的两边分别为两个槽口，其中的任意一个可以被预设确定为所述上口14。
以及，所述结晶器本体11的侧壁可以选取铜板等材料制成。
在一种举例中，在实际应用时，该上口14可以朝向上方设置，也就是可以与连铸机中的中间罐的出液口相对设置，以用于承接自所述中间罐的出液口流出的钢水，进而通过将上口14设置在上边来提高光纤安装、调整及更换的便捷性。
可以理解的是，每一个第一槽13中均唯一设有一根同长度方向延伸的光纤12。且本申请一个或多个实施例中提及的光纤12也可以被称之为光纤传感器或光纤光栅传感器，所述光纤12中可以设有多个测温点121，具体可以根据实际应用情形设置。每一根所述光纤12可以分别独立连接至所述光纤光栅解调器2，或者经汇总后连接至所述光纤光栅解调器2。同时，也可以根据结晶器尺寸、型号及具体应用情形的不同，安装不同数量的光纤12。
其中，所述光纤传感器是一种将被测对象的状态转变为可测的光信号的传感器。所述光纤传感器的工作原理是将光源入射的光束经由光纤12送入光纤光栅解调器2，在光纤光栅解调器2内与外界被测参数的相互作用，使光的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化，成为被调制的光信号，再经过光纤12送入光电器件、经解调器后获得被测参数。整个过程中，光束经由光纤12导入，通过调制器后再射出。
其中，所述光纤光栅解调器2的应用类型举例包括：相位调制型光纤温度传感器、热辐射光纤温度传感器及传光型光纤温度传感器。具体可根据实际应用情形选取。
为了有效提高光纤在结晶器上的应用可靠性，进而进一步提高结晶器温度测量的准确性和稳定性率，在本申请提供的一种结晶器1的实施例中，参见图3a和图3b，在所述结晶器1的结晶器本体11中：
所述上口14与设有所述第一槽13的侧壁之间还设有第二槽15；所述第二槽15的长度方向的一端延伸至所述结晶器本体11外部，所述第二槽15的长度方向的一端延伸至所述结晶器本体11外部；各个所述光纤12的另一端在所述第二槽15中汇总设置，且沿该第二槽15的长度方向延伸至所述结晶器本体11外部，以用于与光纤光栅解调器2连接，进而有效提高光纤12与光纤光栅解调器2之间的连接关系的可靠性和便捷性。
也就是说，光纤12垂直敷设在第一槽13中，并在第一槽13的上面(结晶器1在应用时的顶端)开第二槽15汇总引出。这样的安装方式，使得光纤传感器和结晶器1之间的接触更加紧密，且测温效果更好。
在本申请的一个具体实施例中，为了能够最大限度的提高结晶器1温度测量的准确性和稳定性率，以进一步提高应用该结晶器1温度测量结果获取的结晶器1内的钢水液面波动状态的准确性，参见图4，在所述结晶器1的结晶器本体11中，全部侧壁均设有第一槽13，相对应的，所述上口14与各个所述侧壁之间也均设有第二槽15，同时，为了各个所述光纤12的另一端在所述第二槽15中汇总方便，四个所述第二槽15之间可以连通设置形成一环形槽，以使设置的各个所述侧壁中的光纤12均能够在所述环形槽内汇总与一点，并于该点伸出所述结晶器本体11之外，与所述光纤光栅解调器2连接。
为了进一步结晶器温度测量的准确性和效率，在本申请提供的一种结晶器1的实施例中，参见图5，在所述结晶器1中，位于同一所述侧壁上的各个所述光纤12中的各个测温点121共同形成一矩形点阵列，即每个光纤12中的测温点121之间的间接均相同，且各个光纤12中的各个测温点121等水平线设置，以形成一矩形的点阵列，进而能够应用该矩形点阵列中的各个所述测温点121确定所述结晶器本体11内的钢水液面波动数据，进一步提高获取钢水液面波动数据的准确性和效率。
基于此，光纤测温可以在一根光纤上进行，各个所述测温点之间的最小测温间距10mm，进而能够有效解决测温间距过大的问题；且几十个甚至上百个位于用同一个光纤上的测温点只共用有一个接头(该光纤的另一端)；同时光纤传感器不受电磁干扰，稳定性好；因整个光纤埋在结晶器本体侧壁的内部，和结晶器本体侧壁完全接触，不会出现因接触不良而导致的温度波动问题；通过实现温度、准连续分布测量，最多可在结晶器上布置上千个测温点，从而实现结晶器内钢水流场分布、温度分布、保护渣融化情况、钢水液面波动类型，解决结晶器“黑盒子”问题，使得结晶器不再是看不见。
为了进一步地提高应用该光纤采集的结晶器测温结果获取的结晶器内的钢水液面波动状态的准确性和获取效率，本申请还提供一种应用前述结晶器实现的结晶器内钢水液面高度测量方法的具体实施例，参见图6，所述结晶器内钢水液面高度测量方法具体包含有如下内容：
步骤100：获取当前所述结晶器中的各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据。
步骤200：根据当前各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据，以及预先获取的所述结晶器内的钢水的液面高度与该液面高度相邻的两个测温点采集的温度数据之间的对应关系，确定当前各个所述光纤中的各个测温点分别对应的钢水液面高度数据，以基于该钢水液面高度数据确定所述结晶器本体内的钢水液面波动数据。
可以理解的是，参见图7，结晶器内部的液体中的最上层为固体保护渣(固渣层)，依次往下是烧结保护渣层(烧结层)、液体保护渣层(液渣层)和钢水；钢水和液渣层交界为钢水液面，h表示液面高度(钢水液面到结晶器顶部之间的距离)；设计时，埋入结晶器的光纤测温其中一点要和液面测量点对应，这样就可以根据预先测得的液面高度h和其上下布置的光纤测量温度得到所述结晶器内的钢水的液面高度h与该液面高度相邻的两个测温点采集的温度数据t1和t2之间的对应关系，具体可以为函数关系：h＝f(t1,t2)，用此公式即可计算出其他测温点各自对应的液面高度，而后可以基于各个测温点各自对应的液面高度确定所述结晶器本体内的钢水液面波动状态。
基于上述内容，在本申请的一个结晶器内钢水液面高度测量方法的实施例中，还提供了一种所述基于该钢水液面高度数据确定所述结晶器本体内的钢水液面波动数据的具体实现方式，参见图8，具体为：
步骤310：获取一个预设时段内多个时刻的所述结晶器本体内的钢水液面高度数据。
具体来说，步骤310的具体实现方式可以为在一个预设时段内多个时刻分别执行上述步骤100和步骤200。
步骤320：应用所述预设时段内多个时刻的所述结晶器本体内的钢水液面高度数据，获取各个时刻的所述钢水的液面高度分布数据。
步骤330：基于各个时刻的所述钢水的液面高度分布数据确定所述钢水在所述预设时段内的波动幅度，得到对应的所述结晶器本体内的钢水液面波动数据。
步骤340：获取所述结晶器本体内的钢水液面波动数据中钢水液面在不同时刻的波动相邻点之间的相位差，并应用该相位差确定所述钢水的波动状态结果，其中，该波动状态结果用于显示所述钢水整体处于纵向波动状态或横向波动状态。
可以理解的是，在连铸机进行连铸生产时，钢水液面会产生整体上下或左右波动，因液面测量是单点测量，所以不能得到波动的形状。应用光纤测量可得到对应测温点的多个液面值，根据每个液面一段时间内波动的幅度以及和相邻点的相位差，如果相位差满足左右波动约束即为左右波动，如果各点同时上下即为上下波动。
通过光纤光栅测量钢水液面温度变化，分析钢水是整体上下波动左右波动。如果是上下整体波动，说明是由于铸坯鼓肚引起的；如果是左右波动，可能因为流场等原因引起；分析结果提供工艺处理，减少波动，提高质量。
为了提高钢水液面高度测量的数据基础的准确性，以进一步提高所述结晶器本体内的钢水液面波动状态的获取准确性，在本申请的一个结晶器内钢水液面高度测量方法的实施例中，参见图9，在所述结晶器内钢水液面高度测量方法中的步骤100或者步骤200之前，还具体包含如下内容：
步骤010：获取所述的结晶器内的钢水的目标测高点的钢水液面高度数据，其中，该目标测高点与一基准光纤对应设置，该基准光纤为预设的任一所述光纤。
在步骤010中，为了进一步提高钢水液面高度测量的准确性，具体可以采用电磁或射线方式对液面高度进行单点测量。即：应用电磁测量或射线测量的方式获取所述的结晶器内的钢水的目标测高点的钢水液面高度数据。
步骤020：应用所述目标测高点的钢水液面高度数据在所述基准光纤上选取一位于同一高度的基准点。
步骤030：获取所述基准光纤中与所述基准点相邻的两个测温点分别采集的温度数据。
步骤040：基于所述目标测高点的钢水液面高度数据，以及，所述基准光纤中与所述基准点相邻的两个测温点分别采集的温度数据，确定所述钢水的液面高度与该液面高度相邻的两个测温点采集的温度数据之间的对应关系。
在本申请的一个结晶器内钢水液面高度测量方法的实施例中，因保护渣固态渣、烧结渣、液渣及钢水的温度不同，在本申请中可以根据测量温度可以计算保护渣各层厚度，为生产和提高铸坯质量提供分析和控制依据，具体来说，参见图10，所述结晶器内钢水液面高度测量方法中的步骤200或步骤300之后还具体包含有如下内容：
步骤410：在获取各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据之后，应用该温度数据分别确定位于所述钢水液面上的保护渣层的厚度和/或融化均匀度；其中，所述保护渣层包括：固态渣层、烧结渣层和液渣层。
步骤420：应用所述温度数据分别确定位于所述钢水液面上的保护渣层的融化均匀度。
可以理解的是，基于保护渣的融化特性，可以通过铜板温度分布和趋势进行分析。因温度测点间隔最小可达10mm，可以计算出整个铜板的温度分布图，保护渣融化的均匀性一目了然。对新钢种生产和保护渣试验提高很好的技术数据依据。建立保护渣融化均匀度与保护渣品牌的分析，分析不同保护渣应用的合理场景。
在本申请的一个结晶器内钢水液面高度测量方法的实施例中，在结晶器的相邻温度梯度较大处，易出现表面缺陷，结合后续质量检验结果，可以应用人工智能技术建立一种铸坯缺陷预测模型(例如：结晶器测量温度云图和缺陷模型)，可以通过标注云图对应质量分类，训练模型达到预期效果。应用模型实时预测缺陷产生，同时对模型进行迭代进一步提高预测精度，具体来说，参见图11，所述结晶器内钢水液面高度测量方法中的步骤200或步骤300之后还具体包含有如下内容：
步骤510：在获取各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据之后，将全部的所述测温点采集的温度值输入预设的铸坯缺陷预测模型中，并将该铸坯缺陷预测模型的输出作为所述结晶器的铸坯缺陷预测结果，其中，所述铸坯缺陷预测模型用于表示各个所述温度值与所述铸坯缺陷预测结果之间的对应关系；
步骤520：输出所述结晶器的铸坯缺陷预测结果。
在一种具体实施例中，为了保证铸坯缺陷预测模型的应用可靠性，参见图12，所述结晶器内钢水液面高度测量方法中的步骤510之前还具体包含有如下内容：
步骤610：获取各个所述测温点在多个时刻采集的历史温度值，以及对应的各个铸坯缺陷预测结果，其中，同一时刻的各个所述历史温度差值对应同一铸坯缺陷预测结果；
步骤620：应用各个所述测温点在多个时刻采集的历史温度值以及对应的各个所述铸坯缺陷预测结果训练预获取的预测模型，得到所述铸坯缺陷预测模型。
可以理解的是，用于训练的预测模型可以预先选取回归预测模型、卡尔曼滤波预测模型或BP神经网络预测模型等模型。
在一种具体实施例中，为了进一步保证铸坯缺陷预测模型的应用准确性，所述结晶器内钢水液面高度测量方法中的步骤530之后还具体包含有如下内容：
在确定至少一个所述结晶器的铸坯缺陷预测结果之后，应用该铸坯缺陷预测结果以及对应的各个所述测温点采集的温度值，对所述铸坯缺陷预测模型进行迭代更新。
从软件层面来说，为了进一步地提高应用该光纤采集的结晶器测温结果获取的结晶器内的钢水液面波动状态的准确性和获取效率，本申请提供一种能够实现前述的结晶器内钢水液面高度测量方法中全部或部分内容的结晶器内钢水液面高度测量装置的实施例，参见图13，所述结晶器内钢水液面高度测量装置具体包含有如下内容：
温度测量模块10，用于获取当前所述结晶器中的各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据。
液面波动测量模块20，用于根据当前各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据，以及预先获取的所述结晶器内的钢水的液面高度与该液面高度相邻的两个测温点采集的温度数据之间的对应关系，确定当前各个所述光纤中的各个测温点分别对应的钢水液面高度数据，以基于该钢水液面高度数据确定所述结晶器本体内的钢水液面波动数据。
基于上述内容，在本申请的一个结晶器内钢水液面高度测量装置的实施例中，参见图14，还具体包含有如下内容：
液面波动状态获取模块30，用于执行下述内容：
步骤310：获取一个预设时段内多个时刻的所述结晶器本体内的钢水液面高度数据。
具体来说，步骤310的具体实现方式可以为在一个预设时段内多个时刻分别执行上述步骤100和步骤200。
步骤320：应用所述预设时段内多个时刻的所述结晶器本体内的钢水液面高度数据，获取各个时刻的所述钢水的液面高度分布数据。
步骤330：基于各个时刻的所述钢水的液面高度分布数据确定所述钢水在所述预设时段内的波动幅度，得到对应的所述结晶器本体内的钢水液面波动数据。
步骤340：获取所述结晶器本体内的钢水液面波动数据中钢水液面在不同时刻的波动相邻点之间的相位差，并应用该相位差确定所述钢水的波动状态结果，其中，该波动状态结果用于显示所述钢水整体处于纵向波动状态或横向波动状态。
为了提高钢水液面高度测量的数据基础的准确性，以进一步提高所述结晶器本体内的钢水液面波动状态的获取准确性，在本申请的一个结晶器内钢水液面高度测量装置的实施例中，参见图15，在所述结晶器内钢水液面高度测量装置还具体包含如下内容：
高度与温度关系获取模块01，用于执行下述内容：
步骤010：获取所述的结晶器内的钢水的目标测高点的钢水液面高度数据，其中，该目标测高点与一基准光纤对应设置，该基准光纤为预设的任一所述光纤。
在步骤010中，为了进一步提高钢水液面高度测量的准确性，具体可以采用电磁或射线方式对液面高度进行单点测量。即：所述高度与温度关系获取模块01包括：单点液面高度测量单元，用于应用电磁测量或射线测量的方式获取所述的结晶器内的钢水的目标测高点的钢水液面高度数据。
步骤020：应用所述目标测高点的钢水液面高度数据在所述基准光纤上选取一位于同一高度的基准点。
步骤030：获取所述基准光纤中与所述基准点相邻的两个测温点分别采集的温度数据。
步骤040：基于所述目标测高点的钢水液面高度数据，以及，所述基准光纤中与所述基准点相邻的两个测温点分别采集的温度数据，确定所述钢水的液面高度与该液面高度相邻的两个测温点采集的温度数据之间的对应关系。
在本申请的一个结晶器内钢水液面高度测量装置的实施例中，因保护渣固态渣、烧结渣、液渣及钢水的温度不同，在本申请中可以根据测量温度可以计算保护渣各层厚度，为生产和提高铸坯质量提供分析和控制依据，具体来说，参见图16，所述结晶器内钢水液面高度测量装置中还具体包含有如下内容：
保护渣层状态获取模块40，用于在获取各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据之后，应用该温度数据分别确定位于所述钢水液面上的保护渣层的厚度和/或融化均匀度；
其中，所述保护渣层包括：固态渣层、烧结渣层和液渣层。
在本申请的一个结晶器内钢水液面高度测量装置的实施例中，在结晶器的相邻温度梯度较大处，易出现表面缺陷，结合后续质量检验结果，可以应用人工智能技术建立一种铸坯缺陷预测模型(例如：结晶器测量温度云图和缺陷模型)，可以通过标注云图对应质量分类，训练模型达到预期效果。应用模型实时预测缺陷产生，同时对模型进行迭代进一步提高预测精度，具体来说，参见图17，所述结晶器内钢水液面高度测量装置中还具体包含有如下内容：
铸坯缺陷获取模块50，用于执行下述内容：
步骤510：在获取各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据之后，将全部的所述测温点采集的温度值输入预设的铸坯缺陷预测模型中，并将该铸坯缺陷预测模型的输出作为所述结晶器的铸坯缺陷预测结果，其中，所述铸坯缺陷预测模型用于表示各个所述温度值与所述铸坯缺陷预测结果之间的对应关系；
步骤520：输出所述结晶器的铸坯缺陷预测结果。
在一种具体实施例中，为了保证铸坯缺陷预测模型的应用可靠性，参见图18，所述结晶器内钢水液面高度测量装置还具体包含有如下内容：
模型训练模块60，用于执行下述内容：
步骤610：获取各个所述测温点在多个时刻采集的历史温度值，以及对应的各个铸坯缺陷预测结果，其中，同一时刻的各个所述历史温度差值对应同一铸坯缺陷预测结果；
步骤620：应用各个所述测温点在多个时刻采集的历史温度值以及对应的各个所述铸坯缺陷预测结果训练预获取的预测模型，得到所述铸坯缺陷预测模型。
在一种具体实施例中，为了进一步保证铸坯缺陷预测模型的应用准确性，参见图19，所述结晶器内钢水液面高度测量装置中还具体包含有如下内容：
模型更新模块70，用于在确定至少一个所述结晶器的铸坯缺陷预测结果之后，应用该铸坯缺陷预测结果以及对应的各个所述测温点采集的温度值，对所述铸坯缺陷预测模型进行迭代更新。
从硬件层面来说，为了有效提高结晶器温度测量的准确性和稳定性，进而能够有效提高应用该结晶器温度测量结果获取的结晶器内的钢水液面波动状态的准确性和获取效率，本申请提供一种用于实现所述结晶器内钢水液面高度测量方法中的全部或部分内容的服务器(电子设备)的实施例，所述服务器具体包含有如下内容：
处理器(processor)、存储器(memory)、通信接口(Communications Interface)和总线；其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；所述通信接口用于实现结晶器内钢水液面高度测量装置与光纤光栅解调器、用户终端以及相关数据库等相关设备之间的信息传输；该服务器可以是台式计算机、平板电脑及移动终端等，本实施例不限于此。在本实施例中，该服务器可以参照实施例中的结晶器内钢水液面高度测量方法的实施例，以及，结晶器内钢水液面高度测量装置的实施例进行实施，其内容被合并于此，重复之处不再赘述。
可以理解的是，所述用户终端可以包括智能手机、平板电子设备、网络机顶盒、便携式计算机、台式电脑、个人数字助理(PDA)、车载设备、智能穿戴设备等。其中，所述智能穿戴设备可以包括智能眼镜、智能手表、智能手环等。
在实际应用中，结晶器内钢水液面高度测量的部分可以在如上述内容所述的电子设备侧执行，也可以所有的操作都在所述客户端设备中完成。具体可以根据所述客户端设备的处理能力，以及用户使用场景的限制等进行选择。本申请对此不作限定。若所有的操作都在所述客户端设备中完成，所述客户端设备还可以包括处理器。
上述的客户端设备可以具有通信模块(即通信单元)，可以与远程的服务器进行通信连接，实现与所述服务器的数据传输。所述服务器可以包括任务调度中心一侧的服务器，其他的实施场景中也可以包括中间平台的服务器，例如与任务调度中心服务器有通信链接的第三方服务器平台的服务器。所述的服务器可以包括单台计算机设备，也可以包括多个服务器组成的服务器集群，或者分布式装置的服务器结构。
图20为本申请实施例的电子设备9600的系统构成的示意框图。如图20所示，该电子设备9600可以包括中央处理器9100和存储器9140；存储器9140耦合到中央处理器9100。值得注意的是，该图20是示例性的；还可以使用其他类型的结构，来补充或代替该结构，以实现电信功能或其他功能。
一实施例中，结晶器内钢水液面高度测量功能可以被集成到中央处理器9100中。其中，中央处理器9100可以被配置为进行如下控制：
步骤100：获取当前所述结晶器中的各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据。
步骤200：根据当前各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据，以及预先获取的所述结晶器内的钢水的液面高度与该液面高度相邻的两个测温点采集的温度数据之间的对应关系，确定当前各个所述光纤中的各个测温点分别对应的钢水液面高度数据，以基于该钢水液面高度数据确定所述结晶器本体内的钢水液面波动数据。
从上述描述可知，本申请实施例提供的服务器，通过对结晶器本体的外壁的结构设置，使得光纤能够可靠且稳定的安装在结晶器本体内，并且能够有效提高光纤与结晶器本体之间的有效接触面积，进而能够有效提高结晶器温度测量的准确性和稳定性；同时，不同于直接固定在结晶器本体的外壁或者打孔设置的方式，本申请实施例中的结晶器本体，通过开槽的设置方式，能够在有效提高光纤的应用安全性、降低光纤磨损可能性并提高光纤使用寿命的同时，还能够有效提高光纤维护、添加和更换的便捷性及效率；另外，通过上述方式设置在结晶器本体上的光纤，不受测温点数据的限制，且设置方式更加稳定，进而能够有效提高应用该光纤采集的结晶器测温结果获取的结晶器内的钢水液面波动状态的准确性和获取效率。
在另一个实施方式中，结晶器内钢水液面高度测量装置可以与中央处理器9100分开配置，例如可以将结晶器内钢水液面高度测量装置配置为与中央处理器9100连接的芯片，通过中央处理器的控制来实现结晶器内钢水液面高度测量功能。
如图20所示，该服务器9600还可以包括：通信模块9110、输入单元9120、音频处理器9130、显示器9160、电源9170。值得注意的是，服务器9600也并不是必须要包括图20中所示的所有部件；此外，服务器9600还可以包括图20中没有示出的部件，可以参考现有技术。
如图20所示，中央处理器9100有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置，该中央处理器9100接收输入并控制服务器9600的各个部件的操作。
其中，存储器9140，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述与失败有关的信息，此外还可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器9100可执行该存储器9140存储的该程序，以实现信息存储或处理等。
输入单元9120向中央处理器9100提供输入。该输入单元9120例如为按键或触摸输入装置。电源9170用于向服务器9600提供电力。显示器9160用于进行图像和文字等显示对象的显示。该显示器例如可为LCD显示器，但并不限于此。
该存储器9140可以是固态存储器，例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、SIM卡等。还可以是这样的存储器，其即使在断电时也保存信息，可被选择性地擦除且设有更多数据，该存储器的示例有时被称为EPROM等。存储器9140还可以是某种其它类型的装置。存储器9140包括缓冲存储器9141(有时被称为缓冲器)。存储器9140可以包括应用/功能存储部9142，该应用/功能存储部9142用于存储应用程序和功能程序或用于通过中央处理器9100执行服务器9600的操作的流程。
存储器9140还可以包括数据存储部9143，该数据存储部9143用于存储数据，例如联系人、数字数据、图片、声音和/或任何其他由服务器使用的数据。存储器9140的驱动程序存储部9144可以包括服务器的用于通信功能和/或用于执行服务器的其他功能(如消息传送应用、通讯录应用等)的各种驱动程序。
通信模块9110即为经由天线9111发送和接收信号的发送机/接收机9110。通信模块(发送机/接收机)9110耦合到中央处理器9100，以提供输入信号和接收输出信号，这可以和常规移动通信终端的情况相同。
基于不同的通信技术，在同一服务器中，可以设置有多个通信模块9110，如蜂窝网络模块、蓝牙模块和/或无线局域网模块等。通信模块(发送机/接收机)9110还经由音频处理器9130耦合到扬声器9131和麦克风9132，以经由扬声器9131提供音频输出，并接收来自麦克风9132的音频输入，从而实现通常的电信功能。音频处理器9130可以包括任何合适的缓冲器、解码器、放大器等。另外，音频处理器9130还耦合到中央处理器9100，从而使得可以通过麦克风9132能够在本机上录音，且使得可以通过扬声器9131来播放本机上存储的声音。
本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的执行主体为服务器或客户端的结晶器内钢水液面高度测量方法中全部步骤的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的执行主体为服务器或客户端的结晶器内钢水液面高度测量方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
步骤100：获取当前所述结晶器中的各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据。
步骤200：根据当前各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据，以及预先获取的所述结晶器内的钢水的液面高度与该液面高度相邻的两个测温点采集的温度数据之间的对应关系，确定当前各个所述光纤中的各个测温点分别对应的钢水液面高度数据，以基于该钢水液面高度数据确定所述结晶器本体内的钢水液面波动数据。
从上述描述可知，本申请实施例提供的计算机可读存储介质，通过对结晶器本体的外壁的结构设置，使得光纤能够可靠且稳定的安装在结晶器本体内，并且能够有效提高光纤与结晶器本体之间的有效接触面积，进而能够有效提高结晶器温度测量的准确性和稳定性；同时，不同于直接固定在结晶器本体的外壁或者打孔设置的方式，本申请实施例中的结晶器本体，通过开槽的设置方式，能够在有效提高光纤的应用安全性、降低光纤磨损可能性并提高光纤使用寿命的同时，还能够有效提高光纤维护、添加和更换的便捷性及效率；另外，通过上述方式设置在结晶器本体上的光纤，不受测温点数据的限制，且设置方式更加稳定，进而能够有效提高应用该光纤采集的结晶器测温结果获取的结晶器内的钢水液面波动状态的准确性和获取效率。
为了有效提高结晶器温度测量的准确性和稳定性，进而能够有效提高应用该结晶器温度测量结果获取的结晶器1内的钢水液面波动状态的准确性和获取效率，本申请还提供一种包含有前述结晶器1的结晶器内钢水液面波动测量系统5的实施例，参见图21，所述结晶器内钢水液面波动测量系统5具体包含有如下内容：
光纤光栅解调器2、服务器3以及所述的结晶器1；所述服务器3与所述光纤光栅解调器2通信连接，用于根据所述光纤光栅解调器2发送的各个所述光纤12中的各个测温点121采集的温度数据，确定所述结晶器本体11内的钢水液面高度数据以及对应的钢水液面波动数据；所述光纤光栅解调器2与各个所述光纤12的另一端连接，用于获取各个所述光纤12中的各个测温点121采集的温度数据，并将该温度数据发送至所述服务器3。
为了有效提高结晶器1温度测量的准确性和稳定性，进而能够有效提高应用该结晶器1温度测量结果获取的结晶器1内的钢水液面波动状态的准确性和获取效率，本申请还提供一种包含有前述的结晶器1的连铸机的实施例，参见图22，所述连铸机具体包含有如下内容：
前述的结晶器内钢水液面波动测量系统5；所述结晶器1的上口14与所述连铸机中的中间罐4的出液口相对设置，以用于承接自所述中间罐4的出液口流出的钢水。
基于此，本申请实施例应用光纤光栅高空间分辨率测温结合数学模型算法、人工智能技术来实现更真实的结晶器数字化，实现钢水液面波动分析、保护渣融化特性分析、结合质量检验数据的实现铸坯缺陷实时分析。系统包括硬件和软件两个部分。通过设计光纤布置方案，实现温度空间分辨率10mm，光纤测量温度装置不受电磁干扰、耐腐蚀、测温稳定、准连续测量的特性，保证测温系统的可靠性和完整性。同时设计钢水流场分布、温度分布、保护渣融化情况、钢水液面波动类型和表面缺陷分析模块，解决结晶器“黑盒子”问题。因此，本申请属于综合应用光纤光栅测温装置、模型计算、人工智能技术来实现更真实、更小间距的连铸结晶器温度测量，实现钢水液面波动分析、保护渣融化分析、保护渣厚度分析、表面缺陷分析、铸坯温度高分辨率分布，实现结晶器数字化，解决结晶器“黑盒子”问题。对生产和质量提供帮助。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(装置)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (23)
1.一种结晶器，其特征在于，包括：结晶器本体以及多个光纤；
所述结晶器本体的至少一个侧壁上设有多个相互平行的第一槽，且各个所述第一槽的长度方向的同一端均延伸至所述结晶器的上口；
各个所述光纤的一端分别独立设置在各个所述第一槽中，且各个所述光纤的另一端从各自对应的第一槽伸出并均用于与光纤光栅解调器连接。
2.根据权利要求1所述的结晶器，其特征在于，所述上口与设有所述第一槽的侧壁之间还设有第二槽；
所述第二槽的长度方向的一端延伸至所述结晶器本体外部，所述第二槽的长度方向的一端延伸至所述结晶器本体外部；
各个所述光纤的另一端在所述第二槽中汇总设置，且沿该第二槽的长度方向延伸至所述结晶器本体外部，以用于与光纤光栅解调器连接。
3.根据权利要求1所述的结晶器，其特征在于，位于同一所述侧壁上的各个所述光纤中的各个测温点共同形成一矩形点阵列。
4.一种结晶器内钢水液面高度测量方法，其特征在于，包括：
获取当前权利要求1至3任一项所述的结晶器中的各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据；
根据当前各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据，以及预先获取的所述结晶器内的钢水的液面高度与该液面高度相邻的两个测温点采集的温度数据之间的对应关系，确定当前各个所述光纤中的各个测温点分别对应的钢水液面高度数据，以基于该钢水液面高度数据确定所述结晶器本体内的钢水液面波动数据。
5.根据权利要求4所述的结晶器内钢水液面高度测量方法，其特征在于，所述基于该钢水液面高度数据确定所述结晶器本体内的钢水液面波动数据，包括：
获取一个预设时段内多个时刻的所述结晶器本体内的钢水液面高度数据；
应用所述预设时段内多个时刻的所述结晶器本体内的钢水液面高度数据，获取各个时刻的所述钢水的液面高度分布数据；
基于各个时刻的所述钢水的液面高度分布数据确定所述钢水在所述预设时段内的波动幅度，得到对应的所述结晶器本体内的钢水液面波动数据；
获取所述结晶器本体内的钢水液面波动数据中钢水液面在不同时刻的波动相邻点之间的相位差，并应用该相位差确定所述钢水的波动状态结果，其中，该波动状态结果用于显示所述钢水整体处于纵向波动状态或横向波动状态。
6.根据权利要求4所述的结晶器内钢水液面高度测量方法，其特征在于，在所述确定当前各个所述光纤中的各个测温点分别对应的钢水液面高度数据之前，还包括：
获取所述的结晶器内的钢水的目标测高点的钢水液面高度数据，其中，该目标测高点与一基准光纤对应设置，该基准光纤为预设的任一所述光纤；
应用所述目标测高点的钢水液面高度数据在所述基准光纤上选取一位于同一高度的基准点；
获取所述基准光纤中与所述基准点相邻的两个测温点分别采集的温度数据；
基于所述目标测高点的钢水液面高度数据，以及，所述基准光纤中与所述基准点相邻的两个测温点分别采集的温度数据，确定所述钢水的液面高度与该液面高度相邻的两个测温点采集的温度数据之间的对应关系。
7.根据权利要求6所述的结晶器内钢水液面高度测量方法，其特征在于，所述获取所述的结晶器内的钢水的目标测高点的钢水液面高度数据，包括：
应用电磁测量或射线测量的方式获取所述的结晶器内的钢水的目标测高点的钢水液面高度数据。
8.根据权利要求4所述的结晶器内钢水液面高度测量方法，其特征在于，还包括：
在获取各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据之后，应用该温度数据分别确定位于所述钢水液面上的保护渣层的厚度和/或融化均匀度；
其中，所述保护渣层包括：固态渣层、烧结渣层和液渣层。
9.根据权利要求4所述的结晶器内钢水液面高度测量方法，其特征在于，还包括：
在获取各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据之后，将全部的所述测温点采集的温度值输入预设的铸坯缺陷预测模型中，并将该铸坯缺陷预测模型的输出作为所述结晶器的铸坯缺陷预测结果，其中，所述铸坯缺陷预测模型用于表示各个所述温度值与所述铸坯缺陷预测结果之间的对应关系；
输出所述结晶器的铸坯缺陷预测结果。
10.根据权利要求9所述的结晶器内钢水液面高度测量方法，其特征在于，在所述将全部的所述测温点采集的温度值输入预设的铸坯缺陷预测模型中之前，还包括：
获取各个所述测温点在多个时刻采集的历史温度值，以及对应的各个铸坯缺陷预测结果，其中，同一时刻的各个所述历史温度差值对应同一铸坯缺陷预测结果；
应用各个所述测温点在多个时刻采集的历史温度值以及对应的各个所述铸坯缺陷预测结果训练预获取的预测模型，得到所述铸坯缺陷预测模型。
11.根据权利要求9或10所述的结晶器内钢水液面高度测量方法，其特征在于，还包括：
在确定至少一个所述结晶器的铸坯缺陷预测结果之后，应用该铸坯缺陷预测结果以及对应的各个所述测温点采集的温度值，对所述铸坯缺陷预测模型进行迭代更新。
12.一种结晶器内钢水液面高度测量装置，其特征在于，包括：
温度测量模块，用于获取当前权利要求1至3任一项所述的结晶器中的各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据；
液面波动测量模块，用于根据当前各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据，以及预先获取的所述结晶器内的钢水的液面高度与该液面高度相邻的两个测温点采集的温度数据之间的对应关系，确定当前各个所述光纤中的各个测温点分别对应的钢水液面高度数据，以基于该钢水液面高度数据确定所述结晶器本体内的钢水液面波动数据。
13.根据权利要求12所述的结晶器内钢水液面高度测量装置，其特征在于，还包括：液面波动状态获取模块，用于执行下述内容：
获取一个预设时段内多个时刻的所述结晶器本体内的钢水液面高度数据；
应用所述预设时段内多个时刻的所述结晶器本体内的钢水液面高度数据，获取各个时刻的所述钢水的液面高度分布数据；
基于各个时刻的所述钢水的液面高度分布数据确定所述钢水在所述预设时段内的波动幅度，得到对应的所述结晶器本体内的钢水液面波动数据；
获取所述结晶器本体内的钢水液面波动数据中钢水液面在不同时刻的波动相邻点之间的相位差，并应用该相位差确定所述钢水的波动状态结果，其中，该波动状态结果用于显示所述钢水整体处于纵向波动状态或横向波动状态。
14.根据权利要求12所述的结晶器内钢水液面高度测量装置，其特征在于，还包括：高度与温度关系获取模块，用于执行下述内容：
获取所述的结晶器内的钢水的目标测高点的钢水液面高度数据，其中，该目标测高点与一基准光纤对应设置，该基准光纤为预设的任一所述光纤；
应用所述目标测高点的钢水液面高度数据在所述基准光纤上选取一位于同一高度的基准点；
获取所述基准光纤中与所述基准点相邻的两个测温点分别采集的温度数据；
基于所述目标测高点的钢水液面高度数据，以及，所述基准光纤中与所述基准点相邻的两个测温点分别采集的温度数据，确定所述钢水的液面高度与该液面高度相邻的两个测温点采集的温度数据之间的对应关系。
15.根据权利要求14所述的结晶器内钢水液面高度测量装置，其特征在于，所述高度与温度关系获取模块包括：
单点液面高度测量单元，用于应用电磁测量或射线测量的方式获取所述的结晶器内的钢水的目标测高点的钢水液面高度数据。
16.根据权利要求12所述的结晶器内钢水液面高度测量装置，其特征在于，还包括：
保护渣层状态获取模块，用于在获取各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据之后，应用该温度数据分别确定位于所述钢水液面上的保护渣层的厚度和/或融化均匀度；
其中，所述保护渣层包括：固态渣层、烧结渣层和液渣层。
17.根据权利要求12所述的结晶器内钢水液面高度测量装置，其特征在于，还包括：铸坯缺陷获取模块，用于执行下述内容：
在获取各个所述光纤中的各个测温点分别采集的温度数据之后，将全部的所述测温点采集的温度值输入预设的铸坯缺陷预测模型中，并将该铸坯缺陷预测模型的输出作为所述结晶器的铸坯缺陷预测结果，其中，所述铸坯缺陷预测模型用于表示各个所述温度值与所述铸坯缺陷预测结果之间的对应关系；
输出所述结晶器的铸坯缺陷预测结果。
18.根据权利要求17所述的结晶器内钢水液面高度测量装置，其特征在于，还包括：模型训练模块，用于执行下述内容：
获取各个所述测温点在多个时刻采集的历史温度值，以及对应的各个铸坯缺陷预测结果，其中，同一时刻的各个所述历史温度差值对应同一铸坯缺陷预测结果；
应用各个所述测温点在多个时刻采集的历史温度值以及对应的各个所述铸坯缺陷预测结果训练预获取的预测模型，得到所述铸坯缺陷预测模型。
19.根据权利要求17或18所述的结晶器内钢水液面高度测量装置，其特征在于，还包括：模型更新模块，用于执行下述内容：在确定至少一个所述结晶器的铸坯缺陷预测结果之后，应用该铸坯缺陷预测结果以及对应的各个所述测温点采集的温度值，对所述铸坯缺陷预测模型进行迭代更新。
20.一种服务器，包括存储器、处理器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程序时实现权利要求4至11任一项所述的结晶器内钢水液面高度测量方法的步骤。
21.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求4至11任一项所述的结晶器内钢水液面高度测量方法的步骤。
22.一种结晶器内钢水液面波动测量系统，其特征在于，包括：光纤光栅解调器、服务器以及如权利要求1至3任一项所述的结晶器；
所述服务器与所述光纤光栅解调器通信连接，用于根据所述光纤光栅解调器发送的各个所述光纤中的各个测温点采集的温度数据，确定所述结晶器本体内的钢水液面高度数据以及对应的钢水液面波动数据；
所述光纤光栅解调器与各个所述光纤的另一端连接，用于获取各个所述光纤中的各个测温点采集的温度数据，并将该温度数据发送至所述服务器。
23.一种连铸机，其特征在于，包括：如权利要求22所述的结晶器内钢水液面波动测量系统；
所述结晶器的上口与所述连铸机中的中间罐的出液口相对设置，以用于承接自所述中间罐的出液口流出的钢水。
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