CN114923539A - 熔体液位高度检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种熔体液位高度检测方法及系统，该方法包括：探杆控制装置控制液位探杆向下移动，以使得液位探杆插入熔池内冶炼溶液中；探杆控制装置生成上移操作指令并发送至物料成分分析装置，控制熔池液位探杆向上移动，以使得熔池液位探杆离开熔池内冶炼溶液；物料成分分析装置响应于熔池上移操作指令，对附着在熔池液位探杆上各种熔体料层的成分进行光谱检测，确定每种熔体料层成分的液位高度。本申请提出的技术方案不仅能够快速且准确鉴别附着的熔体料层的成分信息，并且快速且高效地确定每种熔体料层成分的液位高度，同时适用于铜、镍、铅、锌等有色金属行业生产过程中熔炼炉体内具备多层熔体面的场景。
Description
技术领域
本发明一般涉及液面高度检测技术领域，具体涉及一种熔体液位高度检测方法及系统。
背景技术
随着有冶金智能冶炼技术的持续性快速发展，越来越多的领域已经广泛应用，例如消防、环保、航空航天、军工、汽车船舶制造、工程塑料及其建筑等领域。其中，在有色金属智能冶炼过程中，需要进行电炉炉体面检测，且电炉炉体面检测关系到炉窑的安全运行，以及价金属的回收。因此，为了保证生产的稳定、准确和可控地进行，对炉体面的液位高度进行检测非常重要。
目前，相关技术中电炉熔体面高度检测均由人工来完成，然而该人工检测方式存在检测一次用时较长且检测不及时，使得工作效率较低，并且由于岗位人员检测不及时出现镍锍面高，导致尾料中含有价金属偏高，严重时可能会发生较大工艺事故。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种熔体液位高度检测方法及系统，不仅能够快速且准确鉴别附着的熔体料层的成分信息，并且能够快速且高效地确定每种熔体料层成分的液位高度。
第一方面，本申请提供了一种熔体液位高度检测方法，该方法包括：
探杆控制装置控制液位探杆向下移动，以使得所述液位探杆插入熔池内冶炼溶液中；
探杆控制装置生成上移操作指令并发送至物料成分分析装置，控制所述液位探杆向上移动，以使得所述液位探杆离开所述熔池内冶炼溶液，所述冶炼溶液包括至少一种熔体料层；
物料成分分析装置响应于所述上移操作指令，对附着在所述液位探杆上各种熔体料层的成分进行光谱检测，确定每种熔体料层成分的液位高度。
在其中一个实施例中，物料成分分析装置响应于所述上移操作指令，对附着在所述液位探杆上各个种料层的成分进行光谱检测，确定各种料层的成分及液位高度，包括：
物料成分分析装置响应于所述上移操作指令，进行激光检测；
物料成分分析装置确定所述液位探杆的探测位置并进行聚焦调整，以对所述液位探杆进行光谱检测，生成光谱信息；
物料成分分析装置基于所述光谱信息确定所述各种熔体料层的成分信息，并基于所述成分信息确定每种料层成分对应的液位高度。
在其中一个实施例中，物料成分分析装置基于所述光谱信息确定所述每种料层的成分信息，并基于所述成分信息确定每种料层成分对应的液位高度，包括：
物料成分分析装置基于所述光谱信息，获取所述液位探杆向上移动时的运行速度、每种熔体料层的光谱特征数量、光谱检测频率和光谱特征值；
基于所述光谱特征值与预设模型值，采用光谱及模型分析算法确定每种熔体料层的成分信息；
根据所述液位探杆向上移动时的运行速度、所述每种熔体料层的光谱特征数量和所述光谱检测频率，采用光谱算法确定所述每种熔体料层成分对应的液位高度。
在其中一个实施例中，根据所述液位探杆向上移动时的运行速度、所述每种熔体料层的光谱特征数量和所述光谱检测频率，采用光谱算法确定所述每种熔体料层成分对应的液位高度，包括：
将所述光谱特征数量与所述检测频率进行作商计算，确定所述物料成分分析装置的检测时间；
根据所述检测时间和所述液位探杆向上移动时的运行速度，确定所述每种熔体料层的液位高度。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
获取熔池高度信息、液位探杆高度信息、液位探杆下降到熔池高度、液位探杆所下降总高度、液位探杆插入冶炼溶液中的预设高度；
根据所述熔池高度信息、所述液位探杆高度信息、所述液位探杆下降到炉体高度、所述液位探杆所下降总高度和所述液位探杆插入冶炼溶液中的预设高度，确定各种料层成分对应的液位总高度。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
所述物料成分分析装置将所述光谱信息发送至终端设备，以使得所述终端设备基于所述光谱信息，采用光谱及数据分析算法生成每种物料元素的种类及含量并显示。
第二方面，本申请提供了一种熔体液位高度检测系统，该系统包括：熔池、物料成分分析装置、液位探杆和探杆控制装置，所述物料成分分析装置与所述探杆控制装置电连接，所述探杆控制装置与所述液位探杆连接；
所述熔池用于盛装液态金属冶炼溶液；
所述探杆控制装置用于生成控制所述液位探杆向下移动，以使得所述液位探杆插入熔池内冶炼溶液中，以及用于生成上移操作指令并发送至物料成分分析装置，控制液位探杆向上移动，以使得所述液位探杆离开所述熔池内冶炼溶液；
所述物料成分分析装置用于响应于所述上移操作指令，对附着在所述液位探杆上各种熔体料层的成分进行光谱检测，确定每种熔体料层成分的液位高度。
本申请实施例提供的熔体液位高度检测方法及系统，探杆控制装置控制液位探杆向下移动，以使得液位探杆插入熔池内冶炼溶液中，生成上移操作指令并发送至物料成分分析装置，控制液位探杆向上移动，以使得液位探杆离开熔池内冶炼溶液，该冶炼溶液包括至少一种熔体料层，物料成分分析装置响应于上移操作指令，对附着在液位探杆上各种熔体料层的成分进行光谱检测，确定每种熔体料层成分的液位高度。该方案无需人工操作，能够通过探杆控制装置自动控制液位探杆下移或上移，且当液位探杆进行上移运动时，通过物料成分分析装置自动对液位探杆上各种熔体料层的成分进行光谱检测，从而快速且准确鉴别附着在液位探杆上的熔体料层的种类及成分信息，并且能够快速且高效地确定每种熔体料层成分的液位高度，进一步提高了工作效率。同时，该方案对于铜、镍、铅、锌等有色金属行业生产过程中熔炼炉体内具备多层熔体面的场景均具有适用性，减少了工艺事故的发生。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请实施例提供的熔体液位高度检测系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的熔体液位高度检测方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的确定每种料层成分对应的液位高度方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的确定熔体液位高度的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的光谱数量与光谱特征之间的光谱特征变化关系示意图；
图6为本申请实施例提供的熔体液位高度检测系统的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的物料成分分析装置的结构示意图；
附图标记说明：
熔池-101；探杆控制装置-102；物料成分分析装置-103；液位探杆-104；控制模块-113；光学调焦模块-123；通讯模块-133；处理模块-143。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
可以理解的是，由于有色金属冶炼多元素资源共生、原料品质波动大、冶炼工艺复杂等特点，已经被越来越多地应用在各个不同的领域中。其中，炉体熔池高度检测已被明确列入有色金属行业智能冶炼工厂建设指南，不同熔体分界面鉴定是制约熔池高度检测自动化改进的关键问题。
目前，相关技术中可以通过人工对电炉熔体面高度进行检测，然而该人工检测方式存在检测一次用时较长且检测不及时的问题，使得检测效率较低，并且由于岗位人员检测不及时出现镍锍面高，导致尾料中含有价金属偏高，严重时可能会发生较大工艺事故。
基于上述缺陷，本申请实施例提供了一种液位高度检测方法及系统，与现有技术相比，该方案无需人工操作，能够通过探杆控制装置自动控制液位探杆下移或上移，且当液位探杆进行上移运动时，通过物料成分分析装置自动对液位探杆上各种熔体料层的成分进行光谱检测，从而快速且准确鉴别附着的熔体料层的成分信息，并且能够快速且高效地确定每种熔体料层成分的液位高度，进一步提高了工作效率。同时，该方案对于铜、镍、铅、锌等有色金属行业生产过程中熔炼炉体内具备多层熔体面的场景均具有适用性，减少了工艺事故的发生。
本申请实施例提供的熔体液位高度检测方法，可以适用于图1所示的熔体液位高度检测系统。
如图1所示，该熔体液位高度检测包括：熔池101、物料成分分析装置103、液位探杆104和探杆控制装置102，物料成分分析装置103与探杆控制装置102电连接，探杆控制装置102与液位探杆104连接。
上述熔池101用于盛装液态金属冶炼溶液；探杆控制装置102用于生成控制液位探杆向下移动，以使得液位探杆插入熔池内冶炼溶液中，以及用于生成上移操作指令并发送至物料成分分析装置，控制液位探杆向上移动，以使得液位探杆离开熔池内冶炼溶液；物料成分分析装置103用于响应于上移操作指令，对附着在液位探杆上各种熔体料层的成分进行光谱检测，确定每种熔体料层成分的液位高度。
上述熔池可以是指熔炼炉内部形成的空间结构，可选的，该熔炼炉可以是工业冶炼现场熔炉，例如可以是真空感应熔炼炉、电弧熔炼炉、电渣重炉等。上述熔池用于承载液态金属冶炼溶液，作为液态金属冶炼溶液的保护衬层。
上述物料成分分析装置103可以是物料成分在线分析装置，即可以是激光诱导击穿光谱仪(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS)。可以理解，该LIBS技术利用脉冲激光产生的等离子体烧蚀并激发样品(这里指的是固体，也可以是熔体)中的物质，并通过光谱仪获取被等离子体激发的原子所发射的光谱，以此来识别样品中的元素组成成分，进而可以进行材料的识别、分类、定性以及定量分析。其中，在有色金属冶炼技术领域中，上述LIBS激光诱导击穿光谱仪可以对附着在液位探杆上的各种熔体料层的成分进行光谱检测，以确定每种熔体料层的成分信息，并确定每种熔体料层成分的液位高度。
需要说明的是，上述物料成分分析装置中可以包括微处理器(MCU)、存储器(ROM、RAM)，输入输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路。
上述探杆控制装置102可以控制液位探杆按照预设方向和角度进行移动，可选的，上述预设方向可以是向上移动或向下移动，预设角度可以是任意角度。其中，该预设方向和角度可以是工作人员预先根据实际需求自定义设置的。
作为一种可能的实现方式，上述探杆控制装置可以包括控制组件、电机组件和驱动组件等，控制组件分别与电机组件、驱动组件电连接。其中，控制组件可以用于根据预设方向和角度，生成控制操作指令，以实现对液位探杆的控制操作；电机组件可以用于为驱动组件对液位探杆执行驱动操作时提供动力支持；驱动组件可以用于驱动液位探杆按照预设方向和角度进行移动，该驱动组件例如可以是夹持组件，用于夹持液位探杆。可选的，电机组件可以包括转轴、电枢铁芯、电枢绕组和换向器等零部件。
上述液位探杆104用于提取熔池内各种熔体料层的信息，以确熔池内各种熔体料层的成分信息，并用于标记各种熔体料层的相关高度信息，以测量各种熔体料层对应的液位高度。可选的，上述液位探杆可以是不锈钢材质，还可以是四氟材质。其中，液位探杆必须保证足够的长度，探杆外表面可以设置有对应的刻度值，该液位探杆可以根据实际需求设置成不同的形状、长短、截面积等。
可选的，上述物料成分分析装置103与探杆控制装置102之间可以是通过有线或无线的方式建立通信连接；上述探杆控制装置102与液位探杆104之间可以是通过夹持结构或握持结构进行机械连接。
为了便于理解和说明，下面通过图2至图7详细阐述本申请实施例提供的熔体液位高度检测方法及系统。
如图2所示，图2为本申请实施例提供的熔体液位高度检测方法的流程示意图。该方法应用于熔体液位高度检测系统，该系统可以通过软件、硬件或者软硬件结合的方式实现成为熔体液位高度检测系统的部分或者全部。如图2所示，该方法包括：
S101、探杆控制装置控制液位探杆向下移动，以使得液位探杆插入熔池内冶炼溶液中。
具体地，上述探杆控制装置可以包括控制组件、驱动组件和电动组件，在需要对对熔池内液位高度进行检测时，可以先通过探杆控制装置中的控制组件根据预先设置的参数生成下移操作指令，并将该下移操作指令发送至驱动组件，通过在电机组件的驱动下，驱动组件驱动液位探杆按照预设的参数向下移动，以使得液位探杆插入熔池内冶炼溶液中预设高度处，上述预先设置的参数可以包括液位探杆移动的方向和角度等，例如方向和角度为垂直向下。其中，驱动组件可以是夹持组件或握持组件，例如可以通过夹持组件夹持液位探杆向下移动。
需要说明的是，上述预设高度是指液位探杆插入液位高度，可以是预先根据实际熔体料层的位置自定义确定的，只要液位探杆插入至熔池内冶炼溶液内部即可，本申请实施例对此不做任何限定。
S102、探杆控制装置生成上移操作指令并发送至物料成分分析装置，控制液位探杆向上移动至离开熔池内冶炼溶液，冶炼溶液包括至少一种熔体料层。
具体的，在液位探杆插入至熔池内冶炼溶液中预设高度处后，可以通过探杆控制装置中的控制组件生成上移操作指令，并将该上移操作指令发送至物料成分分析装置和探杆控制装置中的驱动组件，通过在电机组件的驱动下，驱动组件驱动液位探杆向上移动，以使得液位探杆离开熔池内冶炼溶液。其中，驱动组件可以是夹持组件或握持组件，然后通过夹持组件或握持组件驱动液位探杆向上移动，这时该液位探杆上会附着有各种不同的熔体料层，其中各种熔体料层的液位高度不同，且成分信息也不同。
可以理解的是，由于金属在熔池中进行冶炼的过程中，会涉及到高温熔炼，所以难免会发生氧化、挥发等物理化学反应，金属氧化会使得氧化烧损和非金属氧化物夹杂，使得熔池内冶炼溶液中会包括至少一种熔体料层，例如在对铜的冶炼过程中，产生的熔体料层可以包括冰铜层和炉渣层。需要说明的是，上述冶炼溶液中不同熔体料层对应的液位高度和成分信息不同。
S103、物料成分分析装置响应于上移操作指令，对附着在液位探杆上各种熔体料层的成分进行光谱检测，确定每种熔体料层成分的液位高度。
物料成分分析装置在接收到探杆控制装置发送的上移操作指令后，可以响应于该上移操作指令，通过激光检测模块进行激光检测和光学调焦，得到光谱信息，该光谱信息可以包括光谱特征线数，激光检测模块例如可以是LIBS在线激光成分分析仪。并根据光谱信息确定各种熔体料层的成分信息，以及基于预设高度和成分信息确定每种料层成分对应的液位高度。
作为一种可选的实施方式，在上述实施例的基础上，图3为本申请实施例提供的确定各种熔体料层成分的液位高度方法的流程示意图，请参见图3所示，该方法包括：
S201、物料成分分析装置响应于上移操作指令，进行激光检测。
S202、物料成分分析装置确定液位探杆的探测位置并进行聚焦调整，以对液位探杆进行光谱检测，生成光谱信息。
本实施例中，上述物料成分分析装置可以设置有LIBS激光检测模块、控制模块、光学调焦模块、通讯模块和处理模块，其中，控制模块分别与LIBS激光检测模块、控制模块、光学调焦模块、通讯模块和处理模块电连接。通过物料成分分析装置中的通讯模块接收到探杆控制装置发送的上移操作指令，并将其发送至控制模块，使得控制模块响应于上移操作指令，生成激光检测指令并发送至光学调焦模块，从而使得光学调焦模块采用LIBS激光检测模块进行激光检测，通过发射激光束以确定液位探杆的探测位置并进行聚焦调整，例如可以通过在导轨上移动位置以调整聚焦点，以对液位探杆进行光谱检测，并检测液位探杆向上移动的运行速度，生成光谱信息并发送至通讯模块和处理模块。
S203、物料成分分析装置基于光谱信息确定各种熔体料层的成分信息，并基于成分信息确定每种料层成分对应的液位高度。
可以理解的是，可以通过物料成分分析装置中的处理模块基于光谱信息确定每种料层的成分信息，以及基于成分信息，采用光谱特征算法确定每种料层成分对应的液位高度。其中，每种料层的光谱信息不同。
本申请实施例中，熔体液位存在料的分层情况，液位探杆上附着有熔体区域段，每种区域段对应不同的熔体料层。
作为一种可实现方式，物料成分分析装置可以基于光谱信息，获取液位探杆向上移动时的运行速度，每种熔体料层光谱特征数量、光谱检测频率和光谱特征值，然后基于光谱特征值与预设模型值，采用光谱及模型分析算法确定每种熔体料层的成分信息，并根据液位探杆向上移动时的运行速度、每种熔体料层光谱特征数量和光谱检测频率，采用光谱算法确定每种熔体料层对应的液位信息。
具体地，在确定每种熔体料层的成分信息的过程中，对于每种熔体料层，可以将物料成分分析装置检测到的光谱特征值与预设模型值进行比较，该预设模型值是指相关人员根据生产标样预置在检测设备中的值，不同的模型值对应不同熔体料层的成分信息，例如预设模型值包括第一模型值和第二模型值，第一模型值对应的是冰铜层，第二模型值对应的熔体料层是熔渣层，其中，当光谱特征值符合所有预设模型值中的第一模型值时，确定该熔体料层的成分信息是冰铜层，当光谱特征值符合所有预设模型值中的第二模型值时，确定该熔体料层的成分信息是熔渣层。
对于每种熔体料层，其液位高度与液位探杆的运行速度、每层熔体料层光谱特征数量、检测频率等变量有关，可以通过距离、速度、时间之间的关系，被测每种熔体料层的高度等于液位探杆的运行速度乘以检测时间，而检测时间是通过LIBS设备光谱检测到的每层特征光谱数量除以LIBS设备检测频率得到。
上述每种熔体料层的液位高度可以通过如下公式表示：
S＝V(N/f)
其中，V为物料成分分析装置检测到的液位探杆向上移动的运行速度，N为物料成分分析装置检测到的当前层光谱特征数量，f为物料成分分析装置的检测频率，S为熔池内某一种熔体料层的液位高度。
需要说明的是，对于冶炼溶液中的不同熔体料层，通过物料成分分析装置检测到的光谱特征数量也不同，检测频率和液位探杆向上移动的运行速度可以相同也可以不同。
示例性地，当冶炼溶液中有三种熔体料层，分别为第一熔体料层、第二熔体料层、第三熔体料层，且不同熔体料层中金属元素对应的含量值分别对应分布在S1、S2和S3每种料层中，则对于第一熔体料层、第二熔体料层、第三熔体料层的液位高度的区分与探杆的运行速度、每层光谱特征数量、检测频率变量有关，可以分别通过如下公式表示：
S1＝V(N1/f)；
S2＝V(N2/f)；
S3＝V(N3/f)；
其中，V为物料成分分析装置检测到液位探杆向上移动的运行速度，N1为物料成分分析装置检测到的第一熔体料层光谱特征数量，N2为物料成分分析装置检测到的第二熔体料层光谱特征数量，N3为物料成分分析装置检测到的第三熔体料层光谱特征数量，f为物料成分分析装置的检测频率，S1、S2和S3依次为第一熔体料层、第二熔体料层、第三熔体料层对应的液位高度。
示例性地，在确定出不同熔体料层中所含的光谱特征值后，当冶炼溶液中仅包括两种熔体料层时，可以将该熔体料层中所含的光谱特征值与预设模型值进行比较，如铜冶金过程，可以通过现场取得的光谱及模型算法，分辨出当前检测的是冰铜还是炉渣。其中，上述预设模型值是相关人员根据生产标样预置在检测设备中的。
本申请实施例中通过光谱及算法能够根据液位探杆向上移动时的运行速度、每种熔体料层光谱特征数量和检测频率，快速且准确地确定出每种熔体料层的成分信息，在铜、镍、铅锌等有色行业生产过程熔炼炉体内具备多层熔体面的场景均具备适用性。
作为另一种可实现方式，在基于预设高度和成分信息确定各种料层成分对应的液位总高度的过程中，可以获取熔池高度信息、液位探杆高度信息、液位探杆下降到熔池高度、液位探杆所下降总高度、液位探杆插入冶炼溶液中的预设高度，然后根据熔池高度信息、液位探杆高度信息、液位探杆下降到炉体高度、液位探杆所下降总高度和液位探杆插入冶炼溶液中的预设高度，确定各种料层成分对应的液位总高度。其中，上述熔池高度信息、液位探杆的高度信息可以预先从系统中获取得到，液位探杆下降到熔池高度、液位探杆所下降总高度以及液位探杆插入冶炼溶液中的预设高度可以通过测量获取得到。
请参见图4所示，在确定各种料层的液位总高度时，可以预先获取熔池高度信息、液位探杆高度信息、液位探杆下降到熔池高度、液位探杆所下降总高度以及液位探杆插入冶炼溶液中的预设高度，然后通过如下公式确定各种料层成分对应的液位总高度：
P＝(L+h)-(s+l-l’)；
其中，L为液位探杆下降到炉体高度，s为液位探杆所下降高度，h为熔池高度，l为液位探杆的高度信息，l为液位探杆插入冶炼溶液中的预设高度，P为各种料层成分对应的液位总高度。
需要说明的是，上述液位探杆上附着的熔体料层包括一种或多种，得到的每种料层对应的液位高度也不同。
本实施例中无需人工操作，通过根据熔池高度信息、液位探杆高度信息、液位探杆下降到炉体高度、液位探杆所下降总高度和液位探杆插入冶炼溶液中的预设高度，能够快速且准确地确定各种料层成分对应的液位总高度，能够基于液位总高度判断冶炼过程是否符合工业生产标准，解决了熔池高度检测自动化改进的关键问题，提高了工作效率。
进一步地，可以通过物料成分分析装置在液位探杆上附着的熔体料层位置检测下，得到光谱信息，并通过物料成分分析装置中的通讯模块将光谱信息发送至终端设备，以使得终端设备基于光谱信息，采用图像分析算法生成多种熔体料层光谱特征变化图并进行显示，其中，该图像分析算法可以通过图像分析软件实现。其中，上述光谱特征变化图可以参见如图5所示，该图中横轴代表的是光谱数量，纵轴代表的是光谱特征。可以将图5中的各种波段按照金属元素光谱特征所对应，每段光谱对应其检测的每段料层。如冰铜层光谱、炉渣层光谱和杂质层即无效光谱等。
相对于相关技术，本申请中的方案无需人工操作，能够通过探杆控制装置自动控制液位探杆下移或上移，且当液位探杆进行上移运动时，通过物料成分分析装置自动对液位探杆上各种熔体料层的成分进行光谱检测，从而快速且准确鉴别附着的熔体料层的成分信息，并且能够快速且高效地确定每种熔体料层成分的液位高度，进一步提高了工作效率。同时，该方案对于铜、镍、铅、锌等有色金属行业生产过程中熔炼炉体内具备多层熔体面的场景均具有适用性，减少了工艺事故的发生。
另一方面，本申请提供了一种熔体液位高度检测系统，可以参见图1所示，该系统包括熔池101、物料成分分析装置103、液位探杆104和探杆控制装置102，物料成分分析装置103分别与探杆控制装置102电连接，探杆控制装置103与液位探杆104连接。
熔池101用于盛装液态金属冶炼溶液；探杆控制装置102用于生成控制液位探杆向下移动，以使得液位探杆104插入熔池内冶炼溶液中，以及用于生成上移操作指令并发送至物料成分分析装置103，控制液位探杆104向上移动，以使得液位探杆104离开熔池内冶炼溶液；物料成分分析装置103用于响应于上移操作指令，对附着在液位探杆104上各种熔体料层的成分进行光谱检测，确定每种熔体料层成分的液位高度。
可选的，请参见图6和图7所示，上述物料成分分析装置102包括控制模块113、光学调焦模块123、通讯模块133、处理模块143，控制模块113分别与光学调焦模块123、通讯模块133和处理模块143电连接。
控制模块113用于响应于上移操作指令，生成激光检测指令并发送至光学调焦模块123；光学调焦模块123用于响应于激光检测指令，确定液位探杆的探测位置并进行聚焦调整，以对液位探杆进行光谱检测，生成光谱信息并发送至通讯模块133和处理模块143；处理模块143用于基于光谱信息确定各种料层的成分信息，并基于成分信息确定每种料层成分对应的液位高度；通讯模块133用于将光谱信息发送至终端设备，以使得终端设备基于光谱信息，采用光谱分析算法生成物料元素种类及含量并进行显示。
可选的，上述处理模块143具体用于获取熔池高度信息、液位探杆高度信息、液位探杆下降到熔池高度、液位探杆所下降总高度、液位探杆插入冶炼溶液中的预设高度，并根据熔池高度信息、液位探杆高度信息、液位探杆下降到炉体高度、液位探杆所下降总高度和液位探杆插入冶炼溶液中的预设高度，确定各种料层成分对应的液位总高度。
可选的，处理模块143还用于基于光谱信息，获取液位探杆向上移动时的运行速度、每种熔体料层光谱特征数量、光谱检测频率和光谱特征值，并基于光谱特征值与预设模型值，采用光谱及模型分析算法确定每种熔体料层的成分信息，以及根据液位探杆向上移动时的运行速度、每种熔体料层光谱特征数量和光谱检测频率，采用光谱算法每种熔体料层的液位高度。
可选的，处理模块143还用于将光谱特征数量与检测频率进行作商计算，确定物料成分分析装置的检测时间；
根据检测时间和液位探杆向上移动时的运行速度，确定每种熔体料层的液位高度。
本申请实施例提供的熔体液位高度检测系统，无需无需人工操作，能够通过探杆控制装置自动控制液位探杆下移或上移，且当液位探杆进行上移运动时，通过物料成分分析装置自动对液位探杆上各种熔体料层的成分进行光谱检测，从而快速且准确鉴别附着的熔体料层的成分信息，并且能够快速且高效地确定每种熔体料层成分的液位高度，进一步提高了工作效率。
应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
综上所述，本申请实施例提供的熔体液位高度检测方法及系统，探杆控制装置控制液位探杆向下移动，以插入熔池内冶炼溶液中，生成上移操作指令并发送至物料成分分析装置，控制液位探杆向上移动至离开熔池内冶炼溶液，该冶炼溶液包括至少一种熔体料层，物料成分分析装置响应于上移操作指令，对附着在液位探杆上各种熔体料层的成分进行光谱检测，确定每种熔体料层成分的液位高度。该方案无需人工操作，能够通过探杆控制装置自动控制液位探杆下移或上移，且当液位探杆进行上移运动时，通过物料成分分析装置自动对液位探杆上各种熔体料层的成分进行光谱检测，从而快速且准确鉴别附着的熔体料层的成分信息，并且能够快速且高效地确定每种熔体料层成分的液位高度，进一步提高了工作效率。同时，该方案对于铜、镍、铅、锌等有色金属行业生产过程中熔炼炉体内具备多层熔体面的场景均具有适用性，减少了工艺事故的发生。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种熔体液位高度检测方法，其特征在于，该方法包括：
探杆控制装置控制液位探杆向下移动，以使得所述液位探杆插入熔池内冶炼溶液中；
探杆控制装置生成上移操作指令并发送至物料成分分析装置，控制所述液位探杆向上移动，以使得所述液位探杆离开所述熔池内冶炼溶液，所述冶炼溶液包括至少一种熔体料层；
物料成分分析装置响应于所述上移操作指令，对附着在所述液位探杆上各种熔体料层的成分进行光谱检测，确定每种熔体料层成分的液位高度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，物料成分分析装置响应于所述上移操作指令，对附着在所述液位探杆上各种料层的成分进行光谱检测，确定各种料层成分的液位高度，包括：
物料成分分析装置响应于所述上移操作指令，进行激光检测；
物料成分分析装置确定所述液位探杆的探测位置并进行聚焦调整，以对所述液位探杆进行光谱检测，生成光谱信息；
物料成分分析装置基于所述光谱信息确定所述各种熔体料层的成分信息，并基于所述成分信息确定每种料层成分对应的液位高度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，物料成分分析装置基于所述光谱信息确定所述每种熔体料层的成分信息，并基于所述成分信息确定每种料层成分对应的液位高度，包括：
物料成分分析装置基于所述光谱信息，获取所述液位探杆向上移动时的运行速度、每种熔体料层的光谱特征数量、光谱检测频率和光谱特征值；
基于所述光谱特征值与预设模型值，采用光谱及模型分析算法确定每种熔体料层的成分信息；
根据所述液位探杆向上移动时的运行速度、所述每种熔体料层的光谱特征数量和所述光谱检测频率，采用光谱算法确定所述每种熔体料层成分对应的液位高度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述液位探杆向上移动时的运行速度、所述每种熔体料层的光谱特征数量和所述光谱检测频率，采用光谱算法确定所述每种熔体料层成分对应的液位高度，包括：
将所述光谱特征数量与所述检测频率进行作商计算，确定所述物料成分分析装置的检测时间；
根据所述检测时间和所述液位探杆向上移动时的运行速度，确定所述每种熔体料层的液位高度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取熔池高度信息、液位探杆高度信息、液位探杆下降到熔池高度、液位探杆所下降总高度、液位探杆插入冶炼溶液中的预设高度；
根据所述熔池高度信息、所述液位探杆高度信息、所述液位探杆下降到炉体高度、所述液位探杆所下降总高度和所述液位探杆插入冶炼溶液中的预设高度，确定各种料层成分对应的液位总高度。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述物料成分分析装置将所述光谱信息发送至终端设备，以使得所述终端设备基于所述光谱信息，采用光谱及数据分析算法生成检测元素的种类及含量。
7.一种熔体液位高度检测系统，其特征在于，所述系统包括熔池、物料成分分析装置、液位探杆和探杆控制装置，所述物料成分分析装置与所述探杆控制装置电连接，所述探杆控制装置与所述液位探杆连接；
所述熔池用于盛装液态金属冶炼溶液；
所述探杆控制装置用于生成控制所述液位探杆向下移动，以使得所述液位探杆插入熔池内冶炼溶液中，以及用于生成上移操作指令并发送至物料成分分析装置，控制液位探杆向上移动，以使得所述液位探杆离开所述熔池内冶炼溶液；
所述物料成分分析装置用于响应于所述上移操作指令，对附着在所述液位探杆上各种熔体料层的成分进行光谱检测，确定每种熔体料层成分的液位高度。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述物料成分分析装置包括控制模块、光学调焦模块、通讯模块、处理模块，所述控制模块分别与所述光学调焦模块、通讯模块和所述处理模块电连接；
所述控制模块用于响应于所述上移操作指令，生成激光检测指令并发送至所述光学调焦模块；
所述光学调焦模块用于响应于所述激光检测指令，确定所述液位探杆的探测位置并进行聚焦调整，以对所述液位探杆进行光谱检测，生成光谱信息并发送至所述通讯模块和所述处理模块；
所述处理模块用于基于所述光谱信息确定所述各种熔体料层的成分信息，并基于所述成分信息确定每种料层成分对应的液位高度；
所述通讯模块用于将所述光谱信息发送至终端设备，以使得所述终端设备基于所述光谱信息，采用光谱及数据分析算法生成物料元素种类及含量并进行显示。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述处理模块具体用于获取熔池高度信息、液位探杆高度信息、液位探杆下降到熔池高度、液位探杆所下降总高度、液位探杆插入冶炼溶液中的预设高度，并根据所述熔池高度信息、所述液位探杆高度信息、所述液位探杆下降到炉体高度、所述液位探杆所下降总高度和所述液位探杆插入冶炼溶液中的预设高度，确定各种料层成分对应的液位总高度。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述处理模块还用于基于所述光谱信息，获取所述液位探杆向上移动时的运行速度、每种熔体料层的光谱特征数量、光谱检测频率和光谱特征值，并基于所述光谱特征值与预设模型值，采用光谱及模型分析算法确定每种熔体料层的成分信息，以及根据所述液位探杆向上移动时的运行速度、所述每种熔体料层的光谱特征数量和所述光谱检测频率，采用光谱算法所述每种熔体料层成分的液位高度。
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