CN117213356A - 矿热炉电极位置检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本公开是关于一种矿热炉电极位置检测系统及矿热炉电极位置检测方法。该矿热炉电极位置检测系统，包括：移动检测组件，环绕矿热炉且可沿竖直线上下移动，检测矿热炉外环境中靠近电极的多个预定位置处的磁感应强度；靠近同一电极进行磁感应强度检测时的多个预定位置位于同一竖直线上；数据处理组件，用于获取移动检测组件移动到预定位置处的三维坐标；及基于靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据确定目标电极在矿热炉内的入炉深度。移动检测组件沿着同一竖直线上下移动进行多点磁感应强度检测，不需要安置多个磁感应传感器，有利于提高目标电极在矿热炉内入炉深度的检测效率和检测灵活性。
Description
技术领域
本公开涉及自动检测技术领域，尤其涉及一种矿热炉电极位置检测系统及矿热炉电极位置检测方法。
背景技术
矿热炉属于电阻电弧炉，主要用于还原冶炼矿石、碳质还原剂及熔剂等炉料。矿热炉广泛用于冶金工业、化学工业及磨料工业中。在冶炼过程中，为调整炉内热量分布和三相熔池功率的平衡度，需要上抬或下插电极来改变电极位置，通过调整电极端部的电弧长度来改变操作电阻等参数，以达到调整炉内的功率分布。由于电极的消耗和电极的折断损失，需要定时下放已经焙烧好的电极来补偿正常冶炼过程中消耗掉的电极。然而根据矿热炉现场操作规定，电极在炉料中入炉深度，不宜过深或过浅，否则容易引起炉况波动或引发电极事故。因此，需要对电极在矿热炉内的位置进行检测。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例期望提供一种矿热炉电极位置检测系统及矿热炉电极位置检测方法。
本公开的技术方案是这样实现的：
第一方面，本公开提供一种矿热炉电极位置检测系统。
本公开实施例提供的矿热炉电极位置检测系统，包括：
移动检测组件，环绕所述矿热炉且可沿竖直线上下移动，用于实时检测所述矿热炉外环境中靠近电极的多个预定位置处的磁感应强度；其中，靠近同一电极进行磁感应强度检测时的多个预定位置位于同一竖直线上；
数据处理组件，与所述移动检测组件连接，用于获取所述移动检测组件移动到所述预定位置处的三维坐标及所述移动检测组件在所述预定位置处检测到的磁感应强度数据；及
基于靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度。
在一些实施例中，所述移动检测组件，包括：
水平导轨，固定在所述矿热炉的炉壳体上；
竖直导轨，与所述水平导轨垂直衔接，可沿所述水平导轨滑动；
测量仪，嵌入所述竖直导轨内，可沿所述竖直导轨上下移动；其中，所述测量仪用于实时检测所述矿热炉外环境中靠近电极的多个预定位置处的磁感应强度。
在一些实施例中，所述水平导轨、所述竖直导轨及所述测量仪均为多个；
其中，一个水平导轨、一个所述竖直导轨与一个所述测量仪间相互配合，作为一组检测组件对靠近一个电极的多个预定位置处的磁感应强度进行检测。
在一些实施例中，所述移动检测组件，包括：
滑动组件；
所述滑动组件固定在所述竖直导轨的顶端，且嵌入所述水平导轨的滑道内，用于在所述水平导轨的滑道内滑动时带动所述竖直导轨沿所述水平导轨滑动。
在一些实施例中，所述数据处理组件，用于获取所述目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度；及
基于所述目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度及所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度，得到所述目标电极当前的总长度。
在一些实施例中，所述基于靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度，包括：
对靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据进行曲线拟合，得到拟合曲线；
在所述拟合曲线内，确定出磁感应强度数据的波峰值所对应的同一竖直线上的目标预定位置；
基于所述目标预定位置的三维坐标，确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度。
在一些实施例中，所述基于所述目标预定位置的三维坐标，确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度，包括：
获取所述目标电极与矿热炉炉体表面接触位置的三维坐标；
对所述目标预定位置的三维坐标与所述接触位置的三维坐标，进行坐标差计算，得到所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度。
在一些实施例中，固定在矿热炉炉壳体上的所述水平导轨，与所述目标电极与矿热炉炉体表面接触时的接触平面平齐。
在一些实施例中，包括：
数据可视化显示组件，与所述数据处理组件连接，用于对所述移动检测组件在所述预定位置处检测到的磁感应强度数据、所述目标电极的历史入炉深度数据及历史长度数据进行可视化显示。
在一些实施例中，包括：
电极位置调控组件，与所述矿热炉内的电极连接；
控制器，与所述电极位置调控组件及所述数据处理组件连接，用于确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度是否在预定深度内；
若所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度未在预定深度内，则通过所述电极位置调控组件调整所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度；
若所述矿热炉内的各电极均在所述预定深度内，则通过所述电极位置调控组件调整各电极在所述矿热炉内的入炉深度为相同深度。
第二方面，本公开提供一种矿热炉电极位置检测方法，移动检测组件，环绕所述矿热炉且可沿竖直线上下移动，所述移动检测组件用于实时检测所述矿热炉外环境中靠近电极的多个预定位置处的磁感应强度；其中，靠近同一电极进行磁感应强度检测时的多个预定位置位于同一竖直线上，所述方法包括：
获取所述移动检测组件移动到所述预定位置处的三维坐标及所述移动检测组件在所述预定位置处检测到的磁感应强度数据；及
基于靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度。
在一些实施例中，所述基于靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度，包括：
对靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据进行曲线拟合，得到拟合曲线；
在所述拟合曲线内，确定出磁感应强度数据的波峰值所对应的同一竖直线上的目标预定位置；
基于所述目标预定位置的三维坐标，确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度。
在一些实施例中，所述基于所述目标预定位置的三维坐标，确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度，包括：
获取所述目标电极与矿热炉炉体表面接触位置的三维坐标；
对所述目标预定位置的三维坐标与所述接触位置的三维坐标，进行坐标差计算，得到所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度。
在一些实施例中，包括：
获取所述目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度；及
基于所述目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度及所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度，得到所述目标电极当前的总长度。
在一些实施例中，包括：
确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度是否在预定深度内；
若所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度未在预定深度内，则调整所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度；
若所述矿热炉内的各电极均在所述预定深度内，则调整各电极在所述矿热炉内的入炉深度为相同深度。
根据本公开实施例的矿热炉电极位置检测系统，包括：移动检测组件，环绕矿热炉且可沿竖直线上下移动，用于检测矿热炉外环境中靠近电极的多个预定位置处的磁感应强度；其中，靠近同一电极进行磁感应强度检测时的多个预定位置位于同一竖直线上；数据处理组件，与移动检测组件连接，用于获取移动检测组件移动到预定位置处的三维坐标及移动检测组件在预定位置处检测到的磁感应强度数据；及基于靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据确定目标电极在矿热炉内的入炉深度。本申请中，通过移动检测组件沿着同一竖直线上下移动进行多点磁感应强度检测，来实时确定目标电极在矿热炉内的入炉深度。检测过程中仅一组移动检测组件便可确定出目标电极在矿热炉内的入炉深度，不需要安置多个磁感应传感器，有利于提高目标电极在矿热炉内入炉深度的检测效率，提高检测灵活性和时效性。
本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
图1是根据一示例性实施例示出的矿热炉电极位置检测系统结构示意图；
图2是根据一示例性实施例示出的矿热炉结构示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的矿热炉电极位置检测示意图；
图4是根据一示例性实施例示出的移动检测组件结构示意图；
图5是根据一示例性实施例示出的矿热炉电极位置检测系统检测示意图；
图6是根据一示例性实施例示出的矿热炉电极位置检测流程图；
图7是根据一示例性实施例示出的矿热炉电极长度检测结果示意图；
图8是根据一示例性实施例示出的矿热炉电极入炉深度检测结果示意图；
图9是根据一示例性实施例示出的矿热炉电极位置检测方法流程图；
图10是根据一示例性实施例示出的矿热炉电极位置检测装置结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。
矿热炉属于电阻电弧炉，主要用于还原冶炼矿石、碳质还原剂及熔剂等炉料。矿热炉广泛用于冶金工业、化学工业及磨料工业中。在冶炼过程中，为调整炉内热量分布和三相熔池功率的平衡度，需要上抬或下插电极来改变电极位置，通过调整电极端部的电弧长度来改变操作电阻等参数，以达到调整炉内的功率分布。由于电极的消耗和电极的折断损失，需要定时下放已经焙烧好的电极来补偿正常冶炼过程中消耗掉的电极。然而根据矿热炉现场操作规定，电极在炉料中入炉深度，不宜过深或过浅，否则容易引起炉况波动或引发电极事故。因此，需要对电极在矿热炉内的位置进行检测。
针对上述情况，本公开提供一种矿热炉电极位置检测系统。图1是根据一示例性实施例示出的矿热炉电极位置检测系统结构示意图。如图1所示，该矿热炉电极位置检测系统，包括：
移动检测组件10，环绕矿热炉且可沿竖直线上下移动，用于实时检测矿热炉外环境中靠近电极的多个预定位置处的磁感应强度；其中，靠近同一电极进行磁感应强度检测时的多个预定位置位于同一竖直线上；
数据处理组件11，与移动检测组件10连接，用于获取移动检测组件10移动到预定位置处的三维坐标及移动检测组件10在预定位置处检测到的磁感应强度数据；及
基于靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据确定目标电极在矿热炉内的入炉深度。
在示例性实施例中，移动检测组件10，环绕矿热炉且可沿竖直线上下移动，来实时检测矿热炉外环境中靠近电极的多个预定位置处的磁感应强度。其中，对一个电极附近的磁感应强度进行检测时，可检测靠近该电极位于同一竖直线上的多个预定位置处的磁感应强度。
图2是根据一示例性实施例示出的矿热炉结构示意图。如图2所示，矿热炉21内包含有3个电极20，分别为电极A、电极B、电极C。图3是根据一示例性实施例示出的矿热炉电极位置检测示意图。如图3所示，当需要检测电极A在矿热炉内的入炉深度时，就通过移动检测组件10检测电极A附近的磁感应强度。即检测矿热炉外环境中靠近电极A的多个预定位置处的磁感应强度。其中，多个预定位置为靠近电极A且位于同一竖直线上的多个位置。
当检测电极B在矿热炉内的入炉深度时，同样如此，就通过移动检测组件10检测电极B附近的磁感应强度。即检测矿热炉外环境中靠近电极B的多个预定位置处的磁感应强度。其中，多个预定位置为靠近电极B且位于同一竖直线上的多个位置。如此，可分别检测得到矿热炉每个电极在矿热炉内的入炉深度。
在示例性实施例中，在对一个电极在矿热炉内的入炉深度进行检测时，可通过移动检测组件10沿着同一竖直线上下移动进行多点磁感应强度检测，再基于靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据来实时确定目标电极在矿热炉内的入炉深度。检测过程中仅一组移动检测组件10便可确定出目标电极在矿热炉内的入炉深度，不需要安置多个磁感应传感器，有利于提高目标电极在矿热炉内入炉深度的检测效率，提高检测灵活性和时效性。
在一些实施例中，图4是根据一示例性实施例示出的移动检测组件结构示意图。如图4所示，移动检测组件10，包括：
水平导轨40，固定在矿热炉的炉壳体上；
竖直导轨41，与水平导轨垂直衔接，可沿水平导轨滑动；
测量仪42，嵌入竖直导轨41内，可沿竖直导轨41上下移动；其中，测量仪42用于实时检测矿热炉外环境中靠近电极的多个预定位置处的磁感应强度。
在示例性实施例中，如图4所示，移动检测组件，包括：水平导轨40、竖直导轨41和测量仪42。其中，测量仪42用于检测矿热炉外环境中靠近电极的多个预定位置处的磁感应强度。水平导轨40和竖直导轨41垂直衔接。竖直导轨41可相对于水平导轨40在水平方向滑动。即测量仪42可随竖直导轨41可相对于水平导轨40在水平方向滑动，在水平方向移动。同时测量仪42，嵌入竖直导轨41内，可沿竖直导轨41上下移动。如此使得测量仪42可检测靠近目标电极的一个平面内多个预定位置处的磁感应强度。例如，通过竖直导轨41相对于水平导轨40在水平方向滑动，来调整测量仪42与目标电极间的间距，从而确定出合适的测量位置。再通过测量仪42沿竖直导轨41上下移动，来测量同一竖直线上的多个预定位置处的磁感应强度，从而来确定出目标电极在矿热炉内的入炉深度。
在一些实施例中，水平导轨40、竖直导轨41及测量仪42均为多个；
其中，一个水平导轨40、一个竖直导轨41与一个测量仪42间相互配合，作为一组检测组件对靠近一个电极的多个预定位置处的磁感应强度进行检测。
在示例性实施例中，通过移动检测组件10进行磁感应强度检测时，以一个水平导轨40、一个竖直导轨41与一个测量仪42间相互配合，作为一组检测组件对靠近一个电极的多个预定位置处的磁感应强度进行检测。例如，矿热炉内包含有3个电极，分别为电极A、电极B、电极C，则需要三组检测组件分别一对一的对靠近每个电极的预定位置处的磁感应强度进行检测。即第一组检测组件对靠近电极A的预定位置处的磁感应强度进行检测，第二组检测组件对靠近电极B的预定位置处的磁感应强度进行检测，等等。
在一些实施例中，如图4所示，移动检测组件10，包括：
滑动组件43；
滑动组件43固定在竖直导轨41的顶端，且嵌入水平导轨40的滑道内，用于在水平导轨40的滑道内滑动时带动竖直导轨41沿水平导轨40滑动。
在示例性实施例中，滑动组件43可以为移动小车，可以在水平导轨40的滑道内移动，带动竖直导轨41沿水平导轨40滑动。其中移动小车可以与控制器连接，接收控制器指令。
在一些实施例中，数据处理组件，用于获取目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度；及
基于目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度及目标电极在矿热炉内的入炉深度，得到目标电极当前的总长度。
在示例性实施例中，目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度即目标电极在炉膛的炉料表面以上的露出长度。目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度与目标电极在矿热炉内的入炉深度的累加即为目标电极当前的总长度。在得到目标电极当前的总长度的基础上有利于对目标电极在矿热炉内的入炉深度进行调整。
在一些实施例中，基于靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据确定目标电极在矿热炉内的入炉深度，包括：
对靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据进行曲线拟合，得到拟合曲线；
在拟合曲线内，确定出磁感应强度数据的波峰值所对应的同一竖直线上的目标预定位置；
基于目标预定位置的三维坐标，确定目标电极在矿热炉内的入炉深度。
在示例性实施例中，由于根据毕奥-萨伐尔定律可以得知，靠近电极附近区域的磁感应强度为波峰形态，其中，波峰值所对应的同一竖直线上的目标预定位置恰好与目标电极插入矿热炉内深度的最低端的位置在同一水平线上。因此，通过磁感应强度数据的波峰值所对应的同一竖直线上的目标预定位置的三维坐标，可确定出目标电极插入矿热炉内深度的最低端的三维坐标。其中，波峰值所对应的目标预定位置的三维坐标，在目标电极在矿热炉内的入炉深度方向上的坐标值，与目标电极插入矿热炉内深度的最低端的位置，在矿热炉内的入炉深度方向上的坐标值相同。
图5是根据一示例性实施例示出的矿热炉电极位置检测系统检测示意图。如图5所示，可建立三维坐标，竖直导轨可由远离炉体的位置（起始点（X 0,Y 0,Z 0））向靠近炉体的位置移动距离M，使得竖直导轨与目标电极的间距为r。然后调整测量仪在竖直导轨上的位置，来对靠近目标电极的多个预定位置处的磁感应强度进行检测。其中，移动距离M可根据需要自行设置，移动距离M位于一定数值范围内。在建立坐标系时，也可以按照图5所示，将竖直导轨的底端设置为坐标原点，来计算目标电极的入炉深度。
图6是根据一示例性实施例示出的矿热炉电极位置检测流程图。如图6所示，矿热炉电极位置检测流程包括：
步骤60、开始自动测量电极长度；
步骤61、通过水平驱动模块控制竖直导轨在水平导轨上移动；
步骤62、通过垂直驱动模块控制测量仪在垂直导轨上移动；
步骤63、通过信息采集模块控制测量仪进行磁感应强度数据测量；
步骤64、通过数据处理组件内的数据处理分析模块对测量仪检测的磁感应强度等数据进行数据分析；
步骤65、通过数据可视化显示组件的数据可视化展示模块进行磁感应强度数据显示；
步骤66、若矿热炉内的电极的入炉深度未在预定深度内，则通过安全防护模块启动告警；
步骤67、对矿热炉内的电极的入炉深度进行调整后，继续测量电极长度直到手动退出自动测量电极模式。
其中，在步骤65中，数据可视化展示模块进行磁感应强度数据显示外还可以对电极入炉深度和电极长度的历史数据及分别对应的历史统计图进行显示；在步骤66中，安全防护模块可在整个系统全称检测过程中进行安全监测。比如说信息采集模块采集到的磁感应强度异常时，安全防护模块会立刻报警，并自动控制水平驱动模块和垂直驱动模块快速回到初始位。
在一些实施例中，基于目标预定位置的三维坐标，确定目标电极在矿热炉内的入炉深度，包括：
获取目标电极与矿热炉炉体表面接触位置的三维坐标；
对目标预定位置的三维坐标与接触位置的三维坐标，进行坐标差计算，得到目标电极在矿热炉内的入炉深度。
在示例性实施例中，由于波峰值所对应的目标预定位置的三维坐标，在目标电极在矿热炉内的入炉深度方向上的坐标值，与目标电极插入矿热炉内深度的最低端的位置，在矿热炉内的入炉深度方向上的坐标值相同。因此，可基于目标预定位置的三维坐标与接触位置的三维坐标，得到目标电极在矿热炉内的入炉深度。例如，对目标预定位置的三维坐标与接触位置的三维坐标，进行坐标差相减，得到目标电极在矿热炉内的入炉深度。例如，目标预定位置的三维坐标为（10，10，1300），接触位置的三维坐标为（10，10，100），则坐标差计算得到1300-100=1200，则目标电极在矿热炉内的入炉深度为1200mm。
在一些实施例中，固定在矿热炉炉壳体上的水平导轨，与目标电极与矿热炉炉体表面接触时的接触平面平齐。
在示例性实施例中，固定在矿热炉炉壳体上的水平导轨，与目标电极与矿热炉炉体表面接触时的接触平面平齐时，可将水平导轨与竖直导轨的衔接点坐标设置为原点，如此得到的波峰值所对应的目标预定位置的三维坐标，在目标电极在矿热炉内的入炉深度方向上坐标值即为目标电极在矿热炉内的入炉深度。例如，波峰值所对应的目标预定位置的三维坐标为（10，10，1200），则目标电极在矿热炉内的入炉深度为1200mm。
在一些实施例中，包括：
数据可视化显示组件，与数据处理组件连接，用于对移动检测组件10在预定位置处检测到的磁感应强度数据、目标电极的历史入炉深度数据及历史长度数据进行可视化显示。
在示例性实施例中，数据可视化显示组件可对移动检测组件10在预定位置处检测到的磁感应强度数据、目标电极的历史入炉深度数据及历史长度数据进行可视化显示。图7是根据一示例性实施例示出的矿热炉电极长度检测结果示意图。图8是根据一示例性实施例示出的矿热炉电极入炉深度检测结果示意图。同时如图7、8所示，对目标电极的实际长度和实际入炉深度进行可视化实时显示，包括电极A、电极B、电极C分别对应的实际长度和电极A、电极B、电极C分别对应的实际入炉深度。
在示例性实施例中，信息采集模块实时读取磁场测量仪采集的数据信息，并存储到数据处理分析模块中的数据库中。数据处理分析模块实时分析和处理信息采集模块存储的数据信息。当检测到的磁感应强度接近或者超过预定值（常量，根据项目现场工况采集并确定）时，数据处理分析模块立即向安全防护模块发出告警。安全防护模块立即向水平驱动模块和垂直驱动模块发送运行到起始位指令，同时触发声光等报警器提示负责人需要快速响应处理。数据处理分析模块利用毕奥-萨伐尔定律结合本系统设计的算法模型，对采集到的源数据进行清洗、过滤、分析、统计等。最后将处理后的数据自动同步存储到实时数据库和历史数据库里面。其中，本系统设计的算法模型主要包括：（一）靠近电极附近区域的磁感应强度为波峰形态，其中，波峰值所对应的同一竖直线上的目标预定位置恰好与目标电极插入矿热炉内深度的最低端的位置在同一水平线上；（二）对目标预定位置的三维坐标与接触位置的三维坐标，进行坐标差相减，即可得到目标电极在矿热炉内的入炉深度。数据可视化展示模块根据写好的公共接口获取数据，然后对数据进行封装处理，并利用Echarts数据可视化图表库插件结合WEB浏览器，对数据进行统计并展示。
在一些实施例中，包括：
电极位置调控组件，与矿热炉内的电极连接；
控制器，与电极位置调控组件及数据处理组件连接，用于确定目标电极在矿热炉内的入炉深度是否在预定深度内；
若目标电极在矿热炉内的入炉深度未在预定深度内，则通过电极位置调控组件调整目标电极在矿热炉内的入炉深度；
若矿热炉内的各电极均在预定深度内，则通过电极位置调控组件调整各电极在矿热炉内的入炉深度为相同深度。
在示例性实施例中，在确定目标电极在矿热炉内的入炉深度后，如果目标电极在矿热炉内的入炉深度不满足要求，则需要对目标电极在矿热炉内的入炉深度进行调整。例如，根据炉膛结构电极需要伸入到电弧区，则可根据炉膛结构确定出电极需要入炉的入炉深度范围为预定深度。如果目标电极在矿热炉内的入炉深度未在预定深度内，则通过电极位置调控组件调整目标电极在矿热炉内的入炉深度在预定深度范围内。
在示例性实施例中，如果矿热炉内的各电极均在预定深度内，此时考虑到各电极需要达到三相做功平衡，保证工况运行稳定等要求，则通过电极位置调控组件调整各电极在矿热炉内的入炉深度为相同深度。其中，电极位置调控组件可以包括电极把持器、电极升降装置等设备部件。控制器可以包括PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）等 。
本申请的矿热炉电极位置检测系统可利用3D磁场传感器技术对矿热炉内的电极位置进行检测。3D磁场传感器可以在竖直导轨上进行垂直上下运动，竖直导轨又可以利用水平驱动模块中的移动小车进行水平左右运动。这种采集数据方式提高了数据的时效性和全面性，同时又大大降低了企业的投入和维护成本。安全防护模块的快速响应机制，提高了生产作业的安全性，降低了设备停机故障率，保障了工况长期稳定运行。数据处理分析模块，支持自定义参数配置，结合不断优化的算法模型，提高系统操作的灵活性，同时又保障了计算电极位置数据的高精度性等特点。
本公开提供一种矿热炉电极位置检测方法，移动检测组件，环绕矿热炉且可沿竖直线上下移动，移动检测组件用于实时检测矿热炉外环境中靠近电极的多个预定位置处的磁感应强度；其中，靠近同一电极进行磁感应强度检测时的多个预定位置位于同一竖直线上。图9是根据一示例性实施例示出的矿热炉电极位置检测方法流程图。如图9所示，方法包括：
步骤90、获取移动检测组件移动到预定位置处的三维坐标及移动检测组件在预定位置处检测到的磁感应强度数据；及
步骤91、基于靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据确定目标电极在矿热炉内的入炉深度。
在示例性实施例中，移动检测组件，环绕矿热炉且可沿竖直线上下移动，来实时检测矿热炉外环境中靠近电极的多个预定位置处的磁感应强度。其中，对一个电极附近的磁感应强度进行检测时，可检测靠近该电极位于同一竖直线上的多个预定位置处的磁感应强度。
例如，矿热炉内包含有3个电极，分别为电极A、电极B、电极C。当需要检测电极A在矿热炉内的入炉深度时，就检测电极A附近的磁感应强度。即检测矿热炉外环境中靠近电极A的多个预定位置处的磁感应强度。其中，多个预定位置为靠近电极A且位于同一竖直线上的多个位置。
当检测电极B在矿热炉内的入炉深度时，同样如此，就检测电极B附近的磁感应强度。即检测矿热炉外环境中靠近电极B的多个预定位置处的磁感应强度。其中，多个预定位置为靠近电极B且位于同一竖直线上的多个位置。如此，可分别检测得到矿热炉每个电极在矿热炉内的入炉深度。
在示例性实施例中，在对一个电极在矿热炉内的入炉深度进行检测时，可通过移动检测组件沿着同一竖直线上下移动进行多点磁感应强度检测，再基于靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据来实时确定目标电极在矿热炉内的入炉深度。检测过程中仅一组移动检测组件便可确定出目标电极在矿热炉内的入炉深度，不需要安置多个磁感应传感器，有利于提高目标电极在矿热炉内入炉深度的检测效率，提高检测灵活性和时效性。
在一些实施例中，基于靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据确定目标电极在矿热炉内的入炉深度，包括：
对靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据进行曲线拟合，得到拟合曲线；
在拟合曲线内，确定出磁感应强度数据的波峰值所对应的同一竖直线上的目标预定位置；
基于目标预定位置的三维坐标，确定目标电极在矿热炉内的入炉深度。
在示例性实施例中，由于根据毕奥-萨伐尔定律可以得知，靠近电极附近区域的磁感应强度为波峰形态，其中，波峰值所对应的同一竖直线上的目标预定位置恰好与目标电极插入矿热炉内深度的最低端的位置在同一水平线上。因此，通过磁感应强度数据的波峰值所对应的同一竖直线上的目标预定位置的三维坐标，可确定出目标电极插入矿热炉内深度的最低端的三维坐标。其中，波峰值所对应的目标预定位置的三维坐标，在目标电极在矿热炉内的入炉深度方向上的坐标值，与目标电极插入矿热炉内深度的最低端的位置，在矿热炉内的入炉深度方向上的坐标值相同。
在一些实施例中，基于目标预定位置的三维坐标，确定目标电极在矿热炉内的入炉深度，包括：
获取目标电极与矿热炉炉体表面接触位置的三维坐标，并得到目标预定位置的三维坐标与接触位置的三维坐标在目标电极入炉深度方向上的坐标差；
基于目标预定位置的三维坐标与接触位置的三维坐标在目标电极入炉深度方向上的坐标差，得到目标电极在矿热炉内的入炉深度。
在示例性实施例中，由于波峰值所对应的目标预定位置的三维坐标，在目标电极在矿热炉内的入炉深度方向上的坐标值，与目标电极插入矿热炉内深度的最低端的位置，在矿热炉内的入炉深度方向上的坐标值相同。因此，可基于目标预定位置的三维坐标与接触位置的三维坐标，在目标电极在矿热炉内的入炉深度方向上的坐标差，得到目标电极在矿热炉内的入炉深度。
在一些实施例中，包括：
获取目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度；及
基于目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度及目标电极在矿热炉内的入炉深度，得到目标电极当前的总长度。
在示例性实施例中，目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度即目标电极在炉膛的炉料表面以上的露出长度。目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度与目标电极在矿热炉内的入炉深度的累加即为目标电极当前的总长度。在得到目标电极当前的总长度的基础上有利于对目标电极在矿热炉内的入炉深度进行调整。
在一些实施例中，包括：
确定目标电极在矿热炉内的入炉深度是否在预定深度内；
若目标电极在矿热炉内的入炉深度未在预定深度内，则调整目标电极在矿热炉内的入炉深度；
若矿热炉内的各电极均在预定深度内，则调整各电极在矿热炉内的入炉深度为相同深度。
在示例性实施例中，在确定目标电极在矿热炉内的入炉深度后，如果目标电极在矿热炉内的入炉深度不满足要求，则需要对目标电极在矿热炉内的入炉深度进行调整。例如，根据炉膛结构电极需要伸入到电弧区，则可根据炉膛结构确定出电极需要入炉的入炉深度范围为预定深度。如果目标电极在矿热炉内的入炉深度未在预定深度内，则通过电极位置调控组件调整目标电极在矿热炉内的入炉深度在预定深度范围内。
在示例性实施例中，如果矿热炉内的各电极均在预定深度内，此时考虑到各电极需要达到三相做功平衡，保证工况运行稳定等要求，则通过电极位置调控组件调整各电极在矿热炉内的入炉深度为相同深度。
本公开提供一种矿热炉电极位置检测装置，应用于矿热炉电极位置检测系统，矿热炉电极位置检测系统中的移动检测组件，环绕矿热炉且可沿竖直线上下移动，移动检测组件用于实时检测矿热炉外环境中靠近电极的多个预定位置处的磁感应强度；其中，靠近同一电极进行磁感应强度检测时的多个预定位置位于同一竖直线上。图10是根据一示例性实施例示出的矿热炉电极位置检测装置结构示意图。如图10所示，装置包括：
数据获取模块100，用于获取移动检测组件移动到预定位置处的三维坐标及移动检测组件在预定位置处检测到的磁感应强度等数据；
深度确定模块101，用于基于靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据确定目标电极在矿热炉内的入炉深度。
在示例性实施例中，移动检测组件，环绕矿热炉且可沿竖直线上下移动，来实时检测矿热炉外环境中靠近电极的多个预定位置处的磁感应强度。其中，对一个电极附近的磁感应强度进行检测时，可检测靠近该电极位于同一竖直线上的多个预定位置处的磁感应强度。
例如，矿热炉内包含有3个电极，分别为电极A、电极B、电极C。当需要检测电极A在矿热炉内的入炉深度时，就检测电极A附近的磁感应强度。即检测矿热炉外环境中靠近电极A的多个预定位置处的磁感应强度。其中，多个预定位置为靠近电极A且位于同一竖直线上的多个位置。
当检测电极B在矿热炉内的入炉深度时，同样如此，就检测电极B附近的磁感应强度。即检测矿热炉外环境中靠近电极B的多个预定位置处的磁感应强度。其中，多个预定位置为靠近电极B且位于同一竖直线上的多个位置。如此，可分别检测得到矿热炉每个电极在矿热炉内的入炉深度。
在示例性实施例中，在对一个电极在矿热炉内的入炉深度进行检测时，可通过移动检测组件沿着同一竖直线上下移动进行多点磁感应强度检测，再基于靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据来实时确定目标电极在矿热炉内的入炉深度。检测过程中仅一组移动检测组件便可确定出目标电极在矿热炉内的入炉深度，不需要安置多个磁感应传感器，有利于提高目标电极在矿热炉内入炉深度的检测效率，提高检测灵活性和时效性。
在一些实施例中，深度确定模块101，用于
对靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据进行曲线拟合，得到拟合曲线；
在拟合曲线内，确定出磁感应强度数据的波峰值所对应的同一竖直线上的目标预定位置；
基于目标预定位置的三维坐标，确定目标电极在矿热炉内的入炉深度。
在示例性实施例中，由于根据毕奥-萨伐尔定律可以得知，靠近电极附近区域的磁感应强度为波峰形态，其中，波峰值所对应的同一竖直线上的目标预定位置恰好与目标电极插入矿热炉内深度的最低端的位置在同一水平线上。因此，通过磁感应强度数据的波峰值所对应的同一竖直线上的目标预定位置的三维坐标，可确定出目标电极插入矿热炉内深度的最低端的三维坐标。其中，波峰值所对应的目标预定位置的三维坐标，在目标电极在矿热炉内的入炉深度方向上的坐标值，与目标电极插入矿热炉内深度的最低端的位置，在矿热炉内的入炉深度方向上的坐标值相同。
在一些实施例中，深度确定模块，用于
获取目标电极与矿热炉炉体表面接触位置的三维坐标，并得到目标预定位置的三维坐标与接触位置的三维坐标在目标电极入炉深度方向上的坐标差；
基于目标预定位置的三维坐标与接触位置的三维坐标在目标电极入炉深度方向上的坐标差，得到目标电极在矿热炉内的入炉深度。
在示例性实施例中，由于波峰值所对应的目标预定位置的三维坐标，在目标电极在矿热炉内的入炉深度方向上的坐标值，与目标电极插入矿热炉内深度的最低端的位置，在矿热炉内的入炉深度方向上的坐标值相同。因此，可基于目标预定位置的三维坐标与接触位置的三维坐标，在目标电极在矿热炉内的入炉深度方向上的坐标差，得到目标电极在矿热炉内的入炉深度。
在一些实施例中，深度确定模块101，用于
获取目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度；及
基于目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度及目标电极在矿热炉内的入炉深度，得到目标电极当前的总长度。
在示例性实施例中，目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度即目标电极在炉膛的炉料表面以上的露出长度。目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度与目标电极在矿热炉内的入炉深度的累加即为目标电极当前的总长度。在得到目标电极当前的总长度的基础上有利于对目标电极在矿热炉内的入炉深度进行调整。
在一些实施例中，深度确定模块101，用于
确定目标电极在矿热炉内的入炉深度是否在预定深度内；
若目标电极在矿热炉内的入炉深度未在预定深度内，则调整目标电极在矿热炉内的入炉深度；
若矿热炉内的各电极均在预定深度内，则调整各电极在矿热炉内的入炉深度为相同深度。
在示例性实施例中，在确定目标电极在矿热炉内的入炉深度后，如果目标电极在矿热炉内的入炉深度不满足要求，则需要对目标电极在矿热炉内的入炉深度进行调整。例如，根据炉膛结构电极需要伸入到电弧区，则可根据炉膛结构确定出电极需要入炉的入炉深度范围为预定深度。如果目标电极在矿热炉内的入炉深度未在预定深度内，则通过电极位置调控组件调整目标电极在矿热炉内的入炉深度在预定深度范围内。
在示例性实施例中，如果矿热炉内的各电极均在预定深度内，此时考虑到各电极需要达到三相做功平衡，保证工况运行稳定等要求，则通过电极位置调控组件调整各电极在矿热炉内的入炉深度为相同深度。
本公开提供一种计算机可读存储介质，其上存储有矿热炉电极位置检测程序，该矿热炉电极位置检测程序被处理器执行时，实现上述各实施例的矿热炉电极位置检测方法。
本公开提供一种检测系统，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矿热炉电极位置检测程序，处理器执行矿热炉电极位置检测程序时，实现上述各实施例的矿热炉电极位置检测方法。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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公开和简化描述，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公开的限制。
此外，本公开实施例中所使用的“第一”、“第二”等术语，仅用于描述目的，而不可以理解为指示或者暗示相对重要性，或者隐含指明本实施例中所指示的技术特征数量。由此，本公开实施例中限定有“第一”、“第二”等术语的特征，可以明确或者隐含地表示该实施例中包括至少一个该特征。在本公开的描述中，词语“多个”的含义是至少两个或者两个及以上，例如两个、三个、四个等，除非实施例中另有明确具体的限定。
在本公开中，除非实施例中另有明确的相关规定或者限定，否则实施例中出现的术语“安装”、“相连”、“连接”和“固定”等应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以理解的，也可以是机械连接、电连接等；当然，还可以是直接相连，或者通过中间媒介进行间接连接，或者可以是两个元件内部的连通，或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，能够根据具体的实施情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (15)
1.一种矿热炉电极位置检测系统，其特征在于，包括：
移动检测组件，环绕所述矿热炉且可沿竖直线上下移动，用于实时检测所述矿热炉外环境中靠近电极的多个预定位置处的磁感应强度；其中，靠近同一电极进行磁感应强度检测时的多个预定位置位于同一竖直线上；
数据处理组件，与所述移动检测组件连接，用于获取所述移动检测组件移动到所述预定位置处的三维坐标及所述移动检测组件在所述预定位置处检测到的磁感应强度数据；及
基于靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度。
2.根据权利要求1所述的矿热炉电极位置检测系统，其特征在于，所述移动检测组件，包括：
水平导轨，固定在所述矿热炉的炉壳体上；
竖直导轨，与所述水平导轨垂直衔接，可沿所述水平导轨滑动；
测量仪，嵌入所述竖直导轨内，可沿所述竖直导轨上下移动；其中，所述测量仪用于实时检测所述矿热炉外环境中靠近电极的多个预定位置处的磁感应强度。
3.根据权利要求2所述的矿热炉电极位置检测系统，其特征在于，所述水平导轨、所述竖直导轨及所述测量仪均为多个；
其中，一个水平导轨、一个所述竖直导轨与一个所述测量仪间相互配合，作为一组检测组件对靠近一个电极的多个预定位置处的磁感应强度进行检测。
4.根据权利要求2所述的矿热炉电极位置检测系统，其特征在于，所述移动检测组件，包括：
滑动组件；
所述滑动组件固定在所述竖直导轨的顶端，且嵌入所述水平导轨的滑道内，用于在所述水平导轨的滑道内滑动时带动所述竖直导轨沿所述水平导轨滑动。
5.根据权利要求2所述的矿热炉电极位置检测系统，其特征在于，所述数据处理组件，用于获取所述目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度；及
基于所述目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度及所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度，得到所述目标电极当前的总长度。
6.根据权利要求2所述的矿热炉电极位置检测系统，其特征在于，所述基于靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度，包括：
对靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据进行曲线拟合，得到拟合曲线；
在所述拟合曲线内，确定出磁感应强度数据的波峰值所对应的同一竖直线上的目标预定位置；
基于所述目标预定位置的三维坐标，确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度。
7.根据权利要求6所述的矿热炉电极位置检测系统，其特征在于，所述基于所述目标预定位置的三维坐标，确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度，包括：
获取所述目标电极与矿热炉炉体表面接触位置的三维坐标；
对所述目标预定位置的三维坐标与所述接触位置的三维坐标，进行坐标差计算，得到所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度。
8.根据权利要求7所述的矿热炉电极位置检测系统，其特征在于，固定在矿热炉炉壳体上的所述水平导轨，与所述目标电极与矿热炉炉体表面接触时的接触平面平齐。
9.根据权利要求1-8任一项所述的矿热炉电极位置检测系统，其特征在于，包括：
数据可视化显示组件，与所述数据处理组件连接，用于对所述移动检测组件在所述预定位置处检测到的磁感应强度数据、所述目标电极的历史入炉深度数据及历史长度数据进行可视化显示。
10.根据权利要求1-8任一项所述的矿热炉电极位置检测系统，其特征在于，包括：
电极位置调控组件，与所述矿热炉内的电极连接；
控制器，与所述电极位置调控组件及所述数据处理组件连接，用于确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度是否在预定深度内；
若所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度未在预定深度内，则通过所述电极位置调控组件调整所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度；
若所述矿热炉内的各电极均在所述预定深度内，则通过所述电极位置调控组件调整各电极在所述矿热炉内的入炉深度为相同深度。
11.一种矿热炉电极位置检测方法，其特征在于，移动检测组件，环绕所述矿热炉且可沿竖直线上下移动，所述移动检测组件用于实时检测所述矿热炉外环境中靠近电极的多个预定位置处的磁感应强度；其中，靠近同一电极进行磁感应强度检测时的多个预定位置位于同一竖直线上，所述方法包括：
获取所述移动检测组件移动到所述预定位置处的三维坐标及所述移动检测组件在所述预定位置处检测到的磁感应强度数据；及
基于靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度。
12.根据权利要求11所述的矿热炉电极位置检测方法，其特征在于，所述基于靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度，包括：
对靠近目标电极进行磁感应强度检测时多个预定位置处检测到的磁感应强度数据进行曲线拟合，得到拟合曲线；
在所述拟合曲线内，确定出磁感应强度数据的波峰值所对应的同一竖直线上的目标预定位置；
基于所述目标预定位置的三维坐标，确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度。
13.根据权利要求12所述的矿热炉电极位置检测方法，其特征在于，所述基于所述目标预定位置的三维坐标，确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度，包括：
获取所述目标电极与矿热炉炉体表面接触位置的三维坐标；
对所述目标预定位置的三维坐标与所述接触位置的三维坐标，进行坐标差计算，得到所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度。
14.根据权利要求12所述的矿热炉电极位置检测方法，其特征在于，包括：
获取所述目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度；及
基于所述目标电极在矿热炉炉体表面以上的延伸长度及所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度，得到所述目标电极当前的总长度。
15.根据权利要求13所述的矿热炉电极位置检测方法，其特征在于，包括：
确定所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度是否在预定深度内；
若所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度未在预定深度内，则调整所述目标电极在所述矿热炉内的入炉深度；
若所述矿热炉内的各电极均在所述预定深度内，则调整各电极在所述矿热炉内的入炉深度为相同深度。
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- 2023-11-09 CN CN202311484786.4A patent/CN117213356B/zh active Active
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