CN115630447B - 一种计算高炉软熔带根部高度的方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种计算高炉软熔带根部高度的方法、装置及存储介质，涉及高炉熔炼领域。具体包括：确定高炉冷却壁上各测温点的分布位置；周期性获取各测温点的温度数据并预处理，剔除异常值；统计所得温度数据的温度变化幅度和温度反复次数，在一选定的方向上根据各测温点温度反复次数的变化情况确定软熔带根部的位置，并计算出具体的高度值。本发明根据冷却壁测温点温度变化有效推测出软熔带根部较为准确的位置，为高炉软熔带形状计算提供了良好的数据支持。
Description
技术领域
本发明涉及高炉出铁应用领域，具体涉及一种计算高炉软熔带根部高度的方法、装置及存储介质。
背景技术
在高炉炼铁生产中，炉料在高炉中从炉喉进入并向下移动的过程中，受高温的影响会逐渐变为熔融态，并经过一系列化学作用最后变成铁水。固态炉料和液态铁水之间的分隔区域内，为炉料和各种添加剂的混合熔融状态物质，这一区域即为软熔带，通常在高炉纵向剖面中大致成中心高四周低的帽子状。软熔带的位置可直观反映高炉内温度分布、矿石反应区域分布、煤气走向等，是判断高炉顺行、正常生产的重要因素。
直接通过分析布料矩阵和炉顶温度分布，可以利用相关公式推算出软熔带的形状和分布情况，但不能有效判断软熔带的确切高度。软熔带与炉壁相交的地方称为软熔带根部，如何准确获取软熔带根部的高度值，以便对软熔带形状曲线进行修正，进而得到更加符合实际的形状分布具有重要的意义。软熔带根部附近区域相对于其它区域，温度变化更加频繁，因此可以作为其高度判断的手段。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种计算高炉软熔带根部高度的方法、装置及存储介质，根据冷却壁温度变化趋势，计算出软熔带根部的高度值。
为了实现上述目的，一方面提供了一种计算高炉软熔带根部高度的方法，包括：
S1,在高炉冷却壁上选定N个方向，每个所述方向设置M段，每段设有一测温点；
S2,周期性采集各测温点在设定时间段内的温度值并进行预处理，获得各测温点的温度数据序列；
S3,根据所述各测温点的温度数据序列，确定各测温点的温度变化幅度L和发生温度反复的温度反复次数P，其中，L为测温度数据序列中最大值与最小值的温度差；当测温点中三个相邻时刻的温度数据构成的曲线出现先升后降或先降后升，且所述曲线上、后一段曲线下降或上升的幅度大于预设的温差阈值时，表示发生一次温度反复；
S4,根据各所述方向上各测温点的温度反复次数P，确定各方向上软熔带根部的高度值，其中，确定一方向上软熔带根部的高度值的方法包括：
遍历该方向上各测温点的温度反复次数P，判断是否存在第i段，该第i段测温点的温度反复次数Pi满足Pi-Pi-1>δp且Pi-Pi+1>δp；如是，则确认该第i段中心点的高度为该方向上软熔带根部的高度，其中，δp为预设的次数阈值；否则，选择温度反复次数最大值所在的段及与该段相邻的两段中反复次数最高的段，确定软熔带根部在所选择的两段的中心点之间，且软熔带根部所在位置到这两段中心的距离比，等于这两段的温度变化幅度L的比值。
进一步地，步骤S2中，对选定的测温点所采集的温度值的预处理包括：
判断采集的温度值Tc是否满足Tc<δl或Tc>δu，如是，则剔除所述Tc，其中，δl和δu为预设的温度阈值。
进一步地，步骤S3中，确定测温点的温度反复次数P的方法包括：
初始化P＝0，设Tk为当前温度值，Tk-1为前一个温度值，Tk+1为后一个温度值，遍历该测温点的温度数据序列，若Tk为所述三个相邻温度值中最大值或最小值，且满足|Tk-Tk+1|>δ1时，P的值递增1，其中，δ1为预设的温差阈值。
进一步地，步骤S4中，软熔带根部位于温度反复次数最大值所在的段的中心点和与该段相邻的两段中反复次数最高的段的中心点之间时，计算软熔带根部高度的方法包括：
设温度反复次数最大值Pmax＝max{P0,P1,...PM}，Pmax-1为反复次数最大值所在段下面的相邻一段的反复次数，Pmax+1为反复次数最大值所在段上面的相邻一段的反复次数，
当Pmax-1>Pmax+1时，软熔带根部高度
当Pmax-1<Pmax+1时，软熔带根部高度
其中，Hmax为反复次数最大值所在段的测温点的高度，Hmax-1为反复次数最大值所在段下面的相邻一段的测温点的高度，Hmax+1为反复次数最大值所在段上面的相邻一段的测温点的高度，Lmax为反复次数最大值所在段的温度变化幅度，Lmax-1为反复次数最大值所在段下面的相邻一段的温度变化幅度，Lmax+1为反复次数最大值所在段上面的相邻一段的温度变化幅度。
本发明还提出一种计算高炉软熔带根部高度的装置，所述装置包括存储器和处理器，所述存储器存储有至少一段程序，所述至少一段程序由所述处理器执行以实现如上文任一所述的计算高炉软熔带根部高度的方法。
一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一段程序，所述至少一段程序被处理器执行以实现如上文任一所述的计算高炉软熔带根部高度的方法。
上述技术方案具有如下技术效果：
本发明实施例提供的计算高炉软熔带根部高度的技术方案通过在高炉冷却壁上设置好测温点位置分布，剔除测温点所采集的温度数据中的异常值获得所需温度数据序列，统计各测温点的温度变化次数，根据温度变化次数的频繁程度判断冷却壁各方向上软熔带根部的位置并计算出软熔带根部的高度。所得各方向上的软熔带根部高度值为软熔带形状计算提供了良好的数据支持。
附图说明
图1为本发明一实施例的计算高炉软熔带根部高度的方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例的计算高炉软熔带根部高度的过程中的温度反复次数分布示意图；
图3为本发明一实施例的实现计算高炉软熔带根部高度的装置示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例一：
图1为本发明一实施例的计算高炉软熔带根部高度的方法的流程示意图。该流程整体构思包括：确定冷却壁测温点位置分布；获取并预处理各测温点的温度数据，获得各测温点的温度数据序列；获取各测温点的温度变化幅度和温度反复次数；判断各方向软熔带根部的位置并计算其高度值。
具体的，本发明实施例一的计算高炉软熔带根部高度的方法包括：
S1,在高炉冷却壁上选定N个方向，每个方向设置M段，例如可对选定的测温区域的某一方向不等长设置M段，每段设有一测温点。优选的，本实施例中，选定要测温的高炉冷却壁区域，围绕该区域划分12个垂直于水平面方向的区域，每个垂直区域等长设有5段，每个方向的每一段均设有一个测温点，可选的，所选方向也可以是不垂直于水平面的非水平方向的其他方向。
S2,周期性采集各测温点在设定时间段内的温度值并进行预处理，获得各测温点的温度数据序列。具体的，本实施例中，每隔15分钟采集一次冷却壁上各测温点热电偶的温度，采集时间段为一天。具体的，对所采集到的各温度数据Tc，若Tc<δl或Tc>δu，则剔除该测温点的该温数据Tc。
S3,根据各测温点的温度数据序列，确定各测温点的温度变化幅度L和发生温度反复的温度反复次数P，其中，L为测温度数据序列中最大值与最小值的温度差；当测温点中三个相邻时刻的温度数据构成的曲线出现先升后降或先降后升，且所述曲线上、后一段曲线下降或上升的幅度大于预设的温差阈值时，表示发生一次温度反复。
具体的，温度变化幅度L的计算公式为L＝Tmax-Tmin，其中，Tmax为测温点一天中最高温度，Tmin为测温点一天中最低温度。
具体的，确定测温点的温度反复次数P的方法为：初始化P＝0，设Tk为当前温度值，Tk-1为前一个温度值，Tk+1为后一个温度值，遍历该测温点的温度数据序列，若Tk为所述三个相邻温度值中最大值或最小值，且满足|Tk-Tk+1|>δ1时，表示k处发生了一次温度反复，P的值递增1，其中，δ1为预设的温差阈值。
示例性的，可以边采集温度数据边执行以上S1-S3的操作，持续更新各测温点的温度变化幅度L和温度反复次数P，以减少数据收集完毕时的庞大计算量。
S4,根据各方向上各测温点的温度反复次数P，确定各方向上软熔带根部的高度值。其中，确定其中一方向上软熔带根部的高度值的方法包括：
遍历该方向上各测温点的温度反复次数P，判断是否存在第i段，该第i段测温点的温度反复次数Pi满足Pi-Pi-1>δp且Pi-Pi+1>δp；如是，则确认该第i段中心点的高度为该方向上软熔带根部的高度，其中，δp为预设的次数阈值。
可选的，设温度反复次数最大值Pmax＝max{P0,P1,...PM}，Pmax-1为反复次数最大值所在段下面的相邻一段的反复次数，Pmax+1为反复次数最大值所在段上面的相邻一段的反复次数，若Pmax-Pmax-1>δp且Pmax-Pmax+1>δp，则确认Pmax所在段的中心点为软绒带根部。
否则，选择温度反复次数最大值所在的段及与该段相邻的两段中反复次数最高的段，确定软熔带根部在所选择的两段的中心点之间，且软熔带根部所在位置到这两段中心的距离比，等于这两段的温度变化幅度L的比值。
具体的，不存在某段的温度反复次数明显大于相邻段时，根据温度反复次数最大值Pmax所在的段及与该段相邻的两段，即Pmax-1与Pmax+1所在的两段中反复次数最高的段，确定软熔带根部在这两段的中心点之间，且软熔带根部所在位置到这两段中心的距离比，等于这两段的温度变化幅度L的比值。
计算软熔带根部高度的方法包括：
当Pmax-1>Pmax+1时，软熔带根部高度
当Pmax-1<Pmax+1时，软熔带根部高度
其中，Hmax为反复次数最大值所在段的测温点的高度，Hmax-1为反复次数最大值所在段下面的相邻一段的测温点的高度，Hmax+1为反复次数最大值所在段上面的相邻一段的测温点的高度，Lmax为反复次数最大值所在段的温度变化幅度，Lmax-1为反复次数最大值所在段下面的相邻一段的温度变化幅度，Lmax+1为反复次数最大值所在段上面的相邻一段的温度变化幅度。
图2为本发明一实施例的计算高炉软熔带根部高度的过程中的温度反复次数分布示意图。如图2直观地显示了在本实施例中的12个方向上、各段的测温点的温度变化的频繁程度，温度反复次数以具体颜色标识，颜色越偏红说明该测温点温度反复次数越多，白色区域为温度反复次数为0的测温点。
利用本实施例的方法，在高炉冷却壁上需要测温的区域上根据实际需要设置好测温点；剔除所采集的温度数据中的异常值获得所需温度数据序列；根据温度数据序列，统计各测温点的温度变化次数；根据温度变化次数的频繁程度判断冷却壁各方向上软熔带根部的位置并计算出软熔带根部的高度。所得各方向上的软熔带根部高度值为软熔带形状计算提供了良好的数据支持。
实施例二：
本发明还提供一种实现计算高炉软熔带根部高度的装置，如图3所示，该装置包括处理器301、存储器302、总线303、以及存储在所述存储器302中并可在所述处理器301上运行的计算机程序，处理器301包括一个或一个以上处理核心，存储器302通过总线303与处理器301相连，存储器302用于存储程序指令，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例一的上述方法实施例中的步骤。
进一步地，作为一个可执行方案，所述计算高炉软熔带根部高度的装置可以是计算机单元，该计算机单元可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述计算机单元可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，上述计算机单元的组成结构仅仅是计算机单元的示例，并不构成对计算机单元的限定，可以包括比上述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。例如所述计算机单元还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等，本发明实施例对此不做限定。
进一步地，作为一个可执行方案，所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述计算机单元的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机单元的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述计算机单元的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
实施例三：
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例上述方法的步骤。
所述计算机单元集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种计算高炉软熔带根部高度的方法，其特征在于，包括：
S1,在高炉冷却壁上选定N个方向，每个所述方向设置M段，每段设有一测温点；
S2,周期性采集各测温点在设定时间段内的温度值并进行预处理，获得各测温点的温度数据序列；
S3,根据所述各测温点的温度数据序列，确定各测温点的温度变化幅度L和发生温度反复的温度反复次数P，其中，L为温度数据序列中最大值与最小值的温度差；当测温点中三个相邻时刻的温度数据构成的曲线出现先升后降或先降后升，且所述曲线上、后一段曲线下降或上升的幅度大于预设的温差阈值时，表示发生一次温度反复；
S4,根据各所述方向上各测温点的温度反复次数P，确定各方向上软熔带根部的高度值，其中，确定一方向上软熔带根部的高度值的方法包括：
遍历该方向上各测温点的温度反复次数P，判断是否存在第i段，该第i段测温点的温度反复次数Pi满足Pi-Pi-1>δp且Pi-Pi+1>δp；如是，则确认该第i段中心点的高度为该方向上软熔带根部的高度，其中，δp为预设的次数阈值；否则，选择温度反复次数最大值所在的段及与该段相邻的两段中反复次数最高的段，确定软熔带根部在所选择的两段的中心点之间，且软熔带根部所在位置到这两段中心的距离比，等于这两段的温度变化幅度L的比值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，对选定的测温点所采集的温度值的预处理包括：
判断采集的温度值Tc是否满足Tc<δl或Tc>δu，如是，则剔除所述Tc，其中，δl和δu为预设的温度阈值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，确定测温点的温度反复次数P的方法包括：
初始化P＝0，设Tk为当前温度值，Tk-1为前一个温度值，Tk+1为后一个温度值，遍历该测温点的温度数据序列，若Tk为所述三个相邻温度值中最大值或最小值，且满足|Tk-Tk+1|>δ1时，P的值递增1，其中，δ1为预设的温差阈值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，当软熔带根部在所选择的两段的中心点之间时，计算软熔带根部高度的方法包括：
设温度反复次数最大值Pmax＝max{P0,P1,...PM}，Pmax-1为反复次数最大值所在段下面的相邻一段的反复次数，Pmax+1为反复次数最大值所在段上面的相邻一段的反复次数，
当Pmax-1>Pmax+1时，软熔带根部高度
当Pmax-1<Pmax+1时，软熔带根部高度
其中，Hmax为反复次数最大值所在段的测温点的高度，Hmax-1为反复次数最大值所在段下面的相邻一段的测温点的高度，Hmax+1为反复次数最大值所在段上面的相邻一段的测温点的高度，Lmax为反复次数最大值所在段的温度变化幅度，Lmax-1为反复次数最大值所在段下面的相邻一段的温度变化幅度，Lmax+1为反复次数最大值所在段上面的相邻一段的温度变化幅度。
5.一种计算高炉软熔带根部高度的装置，其特征在于，所述装置包括存储器和处理器，所述存储器存储有至少一段程序，所述至少一段程序由所述处理器执行以实现如权利要求1至4任一所述的计算高炉软熔带根部高度的方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一段程序，所述至少一段程序被处理器执行以实现如权利要求1至4任一所述的计算高炉软熔带根部高度的方法。
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