CN117075552B - 钢渣全自动喷淋控制装置及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了钢渣全自动喷淋控制装置及其控制系统，包括信息获取单元、数据分析单元、多参数热平衡交换分析单元和信息输出单元，本发明涉及钢渣喷淋技术领域，解决了降温情况无法知晓，存在盲喷盲降的情况，其次人工确认控制不具有科学性的技术问题，本发明通过采用热成像对钢渣池实时温度监测、AI视觉分析、全自动喷水控制、多参数分析热交换平衡过程，完全消除人工操作的不确定因素，实现钢渣热焖池智能喷淋、科学降温的新工艺，同时达到提高生产效率、节约水资源、保护环境的目的，其次通过对钢渣生产过程中的实时数据进行分析，并实现对进水量的精准控制，避免人为控制造成的操作失误。

Description

钢渣全自动喷淋控制装置及其控制系统

技术领域

本发明涉及钢渣喷淋技术领域，具体为钢渣全自动喷淋控制装置及其控制系统。

背景技术

目前我国钢渣热焖生产过程中的喷淋降温有两种工艺，一种是在焖盖上安装喷头喷淋降温，二是在倒渣过程中采用动态装置喷淋降温；第一种焖盖盖上后喷淋降温工艺，对闷池内的降温情况无法知晓，表面降温效果好，钢渣深层降温效果比较差，存在“盲喷（淋）盲降（温）”的缺点；第二种倒渣过程中喷淋降温都采用人工观察表面是否变黑，确定喷淋降温的水量和时间，需要人工确认控制，同时对于钢渣的温度变化、热交换平衡、水量的控制不具有科学性，存在“肉眼可视盲喷（淋）盲降（温）”的缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了钢渣全自动喷淋控制装置及其控制系统，解决了降温情况无法知晓，存在盲喷盲降的情况，其次人工确认控制不具有科学性的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：钢渣全自动喷淋控制系统，包括：

信息获取单元，用于获取目标对象基础信息，并将其传输到数据分析单元，其中目标对象为钢渣，基础信息包括：温度和颜色；

数据分析单元，用于获取到传输的目标对象基础信息并对其进行分析，同时获取到历史数据存储单元存储的历史数据，接着分别对历史数据中的温度和颜色分析得到开始打水和停止打水的阈值，并将其记作为阈值信息，同时将阈值信息传输到多参数热平衡交换分析单元；

多参数热平衡交换分析单元，用于获取到传输的阈值信息，同时获取到实时数据获取单元传输的实时数据，其中实时数据包括：实时温度和实时颜色比例，并对其进行分析来控制进水流量同时生成进水流量控制信息，接着将其传输到信息输出单元；

信息输出单元，用于获取到传输的进水量控制信息并将其通过显示设备显示给操作人员。

作为本发明的进一步方案：所述数据分析单元生成阈值信息的具体方式如下：

开始打水的阈值分析方式如下：

S1：以时间T为采集周期获取到采集周期内的温度并将其记作为Wi，且i=1、2、…、n，此处需要说明的是温度表示的为开始打水时的温度，接着将温度Wi代入公式计算得到采集周期内温度Wi的离散值Q1，其中Wp为采集周期内温度的平均值；

S1：接着将所有温度Wi与离散值Q1进行比较，将Wi>Q1的温度记作为超离散值温度并记作为Wa，将Wi<Q1的温度记作为低离散值温度并记作为Wb，同时分别计算Wa和Wb的平均值记作为Wap和Wbp，并生成温度区间记作为[Wbp,Wap]，并将温度区间[Wbp,Wap]作为开始打水温度阈值；

S3：以时间T为采集周期获取到采集周期内的颜色比例并将其记作为Bi，且i=1、2、…、n，且颜色比例表示的为开始打水时钢渣表面红色和黑色的比例，接着获取到颜色比例Bi对应的温度Wi，接着以颜色比例Bi为横坐标，以温度Wi为纵坐标建立直角坐标系，同时进行进行颜色比例Bi与温度Wi关系图绘制；具体的，实际生产过程中温度越高钢渣表面的红色会越多，因此颜色比例与温度之间呈正比关系。

S4：接着根据关系图获取到颜色比例最大值和最小值分别记作为Bmax和Bmin，同时获取到最大值和最小值下对应的温度W1和W2是否存在于开始打水温度阈值，并根据判断结果确定开始打水颜色比例阈值，具体的确定方式如下：

S41：当W1和W2存在于开始打水温度阈值内时，确定[Bmin,Bmin]为开始打水颜色比例值；

S42：当W1和W2不存在于开始打水温度阈值内时，获取到温度区间[Wbp,Wap]对应的颜色比例记作为B1和B2，并生成颜色比例区间[B1，B2]同时其作为开始打水颜色比例阈值。

S5：同理开始打水阈值确定方式来确定停止打水阈值。

作为本发明的进一步方案：所述多参数热平衡交换分析单元生成进水量控制信息的具体方式如下：

P1：获取到实时温度和实时颜色比例且分别记作为Ws和Bs，并将二者与开始打水阈值进行比较，当Ws和Bs均位于开始打水阈值内时，生成进水信号，反之当Ws和Bs均不位于开始打水阈值内时，生成监测信号；

P2：获取到进水信号，同时获取到历史记录并根据历史记录来分析颜色比例与进水流量的关系，具体的分析方式如下：

P21：以t为时间周期获取到m个颜色比例且记作为Bm，且m=1、2、…、n，同时获取到颜色比例Bm1变化到和Bm2时对应的进水量记作为Jm1和Jm2，并计算进水量的差值记作为|Jm1-Jm2|，接着计算颜色比例变化与进水量变化比例记作为F1，且，其中a1为影响因子，且为比例值；

P22：同理P21中的计算方式，计算得到时间周期t内所有的比例记作为Fk，且k=1、2、…、n-1，接着将其代入公式计算得到比例离散值并将其作为单位标准进水量值H，其中Fp为Fk的均值；

P3：接着将H、Bs和B0代入公式计算得到实时进水量Js，且B0为上一次测量的实时颜色比例，同时获取到实时进水量Js对应的降温时间记作为JT，并计算单位时间进水速度记作为，并生成进水量控制信息。

作为本发明的进一步方案：所述历史数据存储单元，用于对历史数据进行存储并将其传输到数据分析单元，实时数据获取单元，用于对实时数据进行获取并将其传输到多参数热平衡交换分析单元，其中实时参数包括：实时文档和实时颜色比例。

钢渣全自动喷淋控制装置，其特征在于，该装置包括：水平垂直两自由度控制底座、可拆卸式平衡横臂、水驱动自旋转源喷头、流量计、控制箱、控制软件、遥控器、温度传感器和AI视觉分析仪；

所述温度传感器，用于对钢渣的实时温度进行获取并将其传输到控制软件中；

所述AI视觉分析仪，用于获取到钢渣的实时图像并将其传输到控制软院，通过控制软件对其进行分析得到钢渣实时颜色比例。

有益效果

本发明提供了钢渣全自动喷淋控制装置及其控制系统。与现有技术相比具备以下有益效果：

本发明通过采用热成像对钢渣池实时温度监测、AI视觉分析、全自动喷水控制、多参数分析热交换平衡过程，完全消除人工操作的不确定因素，实现钢渣热焖池智能喷淋、科学降温的新工艺，同时达到提高生产效率、节约水资源、保护环境的目的，其次通过对钢渣生产过程中的实时数据进行分析，并实现对进水量的精准控制，避免人为控制造成的操作失误。

附图说明

图1为本发明系统框图。

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。

实施例一，请参阅图1，本申请提供了钢渣全自动喷淋控制系统，包括：

信息获取单元，用于获取目标对象基础信息，并将其传输到数据分析单元，其中目标对象为钢渣，基础信息包括：温度和颜色，且温度通过设置的温度传感器获取，颜色通过设置的耐高温摄像头获取到钢渣的图像，并对图像进行分析得到。

数据分析单元，用于获取到传输的目标对象基础信息并对其进行分析，同时获取到历史数据存储单元存储的历史数据，接着分别对历史数据中的温度和颜色分析得到开始打水和停止打水的阈值，并将其记作为阈值信息，同时将阈值信息传输到多参数热平衡交换分析单元，且生成阈值信息的具体方式如下：

开始打水的阈值分析方式如下：

S1：以时间T为采集周期获取到采集周期内的温度并将其记作为Wi，且i=1、2、…、n，此处需要说明的是温度表示的为开始打水时的温度，接着将温度Wi代入公式计算得到采集周期内温度Wi的离散值Q1，其中Wp为采集周期内温度的平均值；

S1：接着将所有温度Wi与离散值Q1进行比较，将Wi>Q1的温度记作为超离散值温度并记作为Wa，将Wi<Q1的温度记作为低离散值温度并记作为Wb，同时分别计算Wa和Wb的平均值记作为Wap和Wbp，并生成温度区间记作为[Wbp,Wap]，并将温度区间[Wbp,Wap]作为开始打水温度阈值；

S3：以时间T为采集周期获取到采集周期内的颜色比例并将其记作为Bi，且i=1、2、…、n，且颜色比例表示的为开始打水时钢渣表面红色和黑色的比例，接着获取到颜色比例Bi对应的温度Wi，接着以颜色比例Bi为横坐标，以温度Wi为纵坐标建立直角坐标系，同时进行进行颜色比例Bi与温度Wi关系图绘制；具体的，实际生产过程中温度越高钢渣表面的红色会越多，因此颜色比例与温度之间呈正比关系。

S4：接着根据关系图获取到颜色比例最大值和最小值分别记作为Bmax和Bmin，同时获取到最大值和最小值下对应的温度W1和W2是否存在于开始打水温度阈值，并根据判断结果确定开始打水颜色比例阈值，具体的确定方式如下：

S41：当W1和W2存在于开始打水温度阈值内时，确定[Bmin,Bmin]为开始打水颜色比例值；

S42：当W1和W2不存在于开始打水温度阈值内时，获取到温度区间[Wbp,Wap]对应的颜色比例记作为B1和B2，并生成颜色比例区间[B1，B2]同时其作为开始打水颜色比例阈值。

S5：同理开始打水阈值确定方式来确定停止打水阈值。

热成像测温与AI视觉分析钢渣降温工艺过程包括钢渣池实时温度监测，从倒渣、翻渣、喷淋全过程……，AI视觉分析与热成像测温分析控制类似，主要针对钢渣池表面的红色和黑色的颜色比例变化，形成钢渣池表面红色和黑色比例变化的曲线，得出开始打水和停止打水的颜色比例阈值，作为启动和停止自动喷淋控制装置的条件。

多参数热平衡交换分析单元，用于获取到传输的阈值信息，同时获取到实时数据获取单元传输的实时数据，其中实时数据包括：实时温度和实时颜色比例，并对其进行分析来控制进水流量同时生成进水流量控制信息，接着将其传输到信息输出单元，且生成进水流量控制信息的具体方式如下：

P1：获取到实时温度和实时颜色比例且分别记作为Ws和Bs，并将二者与开始打水阈值进行比较，当Ws和Bs均位于开始打水阈值内时，生成进水信号，反之当Ws和Bs均不位于开始打水阈值内时，生成监测信号；

P2：获取到进水信号，同时获取到历史记录并根据历史记录来分析颜色比例与进水流量的关系，具体的分析方式如下：

P21：以t为时间周期获取到m个颜色比例且记作为Bm，且m=1、2、…、n，同时获取到颜色比例Bm1变化到和Bm2时对应的进水量记作为Jm1和Jm2，并计算进水量的差值记作为|Jm1-Jm2|，接着计算颜色比例变化与进水量变化比例记作为F1，且，其中a1为影响因子，且为比例值；

P22：同理P21中的计算方式，计算得到时间周期t内所有的比例记作为Fk，且k=1、2、…、n-1，接着将其代入公式计算得到比例离散值并将其作为单位标准进水量值H，其中Fp为Fk的均值；

P3：接着将H、Bs和B0代入公式计算得到实时进水量Js，且B0为上一次测量的实时颜色比例，同时获取到实时进水量Js对应的降温时间记作为JT，并计算单位时间进水速度记作为，并生成进水量控制信息。

同理上述开始打水的获取方式对停水打水进行相同的分析，通过对实时温度和实时颜色比例进行获取，并将其与停止打水阈值进行比较，从而来分析停止打水对应的温度和颜色比例，并生成对应的停止打水信息，同时将其传输到信息输出单元。

信息输出单元，用于获取到传输的进水量控制信息并将其通过显示设备显示给操作人员。

实施例二，钢渣全自动喷淋控制装置，该装置包括水平垂直两自由度控制底座、可拆卸式平衡横臂、水驱动自旋转源喷头、流量计、控制箱、控制软件、遥控器，具有现场遥控器操作、触摸屏操作、远程电脑操作（摇杆）操作、自动联动启动多种操作方式，系统实现一键打水，即装置启动后，控制横臂抬起（避开安全围栏等障碍物），接着转动横臂使得自旋转喷头到热焖池中心，然后自动开启电动阀开始喷水，同时喷水时间由热成像测温分析结果和大数据热平衡交换分析结果确认，关闭电动阀停止喷水，最后横臂回位，喷淋结束。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (3)

1.钢渣全自动喷淋控制系统，其特征在于，包括：

信息获取单元，用于获取目标对象基础信息，并将其传输到数据分析单元，其中目标对象为钢渣，基础信息包括：温度和颜色；

数据分析单元，用于获取到传输的目标对象基础信息并对其进行分析，同时获取到历史数据存储单元存储的历史数据，接着分别对历史数据中的温度和颜色分析得到开始打水和停止打水的阈值，并将其记作为阈值信息，同时将阈值信息传输到多参数热平衡交换分析单元；

多参数热平衡交换分析单元，用于获取到传输的阈值信息，同时获取到实时数据获取单元传输的实时数据，其中实时数据包括：实时温度和实时颜色比例，并对其进行分析来控制进水流量同时生成进水流量控制信息，接着将其传输到信息输出单元；

信息输出单元，用于获取到传输的进水量控制信息并将其通过显示设备显示给操作人员；

所述数据分析单元生成阈值信息的具体方式如下：

开始打水的阈值分析方式如下：

S1：以时间T为采集周期获取到采集周期内的温度并将其记作为Wi，且i=1、2、…、n，接着将温度Wi代入公式计算得到采集周期内温度Wi的离散值Q1，其中Wp为采集周期内温度的平均值；

S1：接着将所有温度Wi与离散值Q1进行比较，将Wi>Q1的温度记作为超离散值温度并记作为Wa，将Wi<Q1的温度记作为低离散值温度并记作为Wb，同时分别计算Wa和Wb的平均值记作为Wap和Wbp，并生成温度区间记作为[Wbp,Wap]，并将温度区间[Wbp,Wap]作为开始打水温度阈值；

S3：以时间T为采集周期获取到采集周期内的颜色比例并将其记作为Bi，且i=1、2、…、n，且颜色比例表示的为开始打水时钢渣表面红色和黑色的比例，接着获取到颜色比例Bi对应的温度Wi，接着以颜色比例Bi为横坐标，以温度Wi为纵坐标建立直角坐标系，同时进行进行颜色比例Bi与温度Wi关系图绘制；

S4：接着根据关系图获取到颜色比例最大值和最小值分别记作为Bmax和Bmin，同时获取到最大值和最小值下对应的温度W1和W2是否存在于开始打水温度阈值，并根据判断结果确定开始打水颜色比例阈值，具体的确定方式如下：

S41：当W1和W2存在于开始打水温度阈值内时，确定[Bmin,Bmin]为开始打水颜色比例值；

S42：当W1和W2不存在于开始打水温度阈值内时，获取到温度区间[Wbp,Wap]对应的颜色比例记作为B1和B2，并生成颜色比例区间[B1，B2]同时其作为开始打水颜色比例阈值；

S5：同理开始打水阈值确定方式来确定停止打水阈值；

所述多参数热平衡交换分析单元生成进水量控制信息的具体方式如下：

P1：获取到实时温度和实时颜色比例且分别记作为Ws和Bs，并将二者与开始打水阈值进行比较，当Ws和Bs均位于开始打水阈值内时，生成进水信号，反之当Ws和Bs均不位于开始打水阈值内时，生成监测信号；

P2：获取到进水信号，同时获取到历史记录并根据历史记录来分析颜色比例与进水流量的关系，具体的分析方式如下：

P21：以t为时间周期获取到m个颜色比例且记作为Bm，且m=1、2、…、n，同时获取到颜色比例Bm1变化到和Bm2时对应的进水量记作为Jm1和Jm2，并计算进水量的差值记作为|Jm1-Jm2|，接着计算颜色比例变化与进水量变化比例记作为F1，且，其中a1为影响因子，且为比例值；

P22：同理P21中的计算方式，计算得到时间周期t内所有的比例记作为Fk，且k=1、2、…、n-1，接着将其代入公式计算得到比例离散值并将其作为单位标准进水量值H，其中Fp为Fk的均值；

P3：接着将H、Bs和B0代入公式计算得到实时进水量Js，且B0为上一次测量的实时颜色比例，同时获取到实时进水量Js对应的降温时间记作为JT，并计算单位时间进水速度记作为，并生成进水量控制信息。

2.根据权利要求1所述的钢渣全自动喷淋控制系统，其特征在于，所述历史数据存储单元，用于对历史数据进行存储并将其传输到数据分析单元，实时数据获取单元，用于对实时数据进行获取并将其传输到多参数热平衡交换分析单元，其中实时参数包括：实时文档和实时颜色比例。

3.一种应用于权利要求1-2任意一项所述的钢渣全自动喷淋控制装置，其特征在于，该装置包括：水平垂直两自由度控制底座、可拆卸式平衡横臂、水驱动自旋转源喷头、流量计、控制箱、控制软件、遥控器、温度传感器和AI视觉分析仪；

所述温度传感器，用于对钢渣的实时温度进行获取并将其传输到控制软件中；

所述AI视觉分析仪，用于获取到钢渣的实时图像并将其传输到控制软院，通过控制软件对其进行分析得到钢渣实时颜色比例。