RU2814807C1 - Метод автоматического обнаружения рабочего состояния, его система и среда хранения летки для доменной печи - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области металлургической автоматизации. Способ автоматического обнаружения рабочего состояния летки для доменной печи, содержащий этапы на которых устанавливают камеры как инфракрасного спектра, так и видимого света; собирают изображения с камер, калибруют положения летки в инфракрасной камере и идентифицируют температуру указанного положения летки. Когда машина для пробивания летки начинает открывать летку, записывают текущее время. Когда машина для пробивания летки выходит из положения летки, определяют температуру положения летки. Если температура в положении летки повышается до первого порогового интервала железного потока, то считают, что летка уже открыта, записывают текущее время и рассчитывают разницу между временем начала работы машины для пробивания летки и временем открытия летки. Записывают время, когда пушка вращается до положения летки. После ухода пушки из положения летки, определяют температуру положения летки. Если температура положения летки снижается до второго порогового интервала для затвердевания железного потока, то считают, что летка уже забита, и время записывают как время закрывания летки. На основе изображений контролируют цвет канавки. Если вся шлаковая канавка окрашивается в красный или красно-желтый цвет, считают, что выпуск шлака производится через летку, и записывают время выпуска шлака через летку. Технический результат - повышение точности измерений и уменьшение затрат на работу доменной печи. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится к области технологии автоматизации металлургии, в частности к методу автоматического обнаружения рабочего состояния, его системе и среде хранения летки для доменной печи.

Предпосылки создания изобретения

Управление выходом железа из доменной печи в сталелитейной промышленности является важной частью повседневной работы доменной печи, однородность времени выпуска железа и время выпуска шлака являются важными знаками для оценки нормальной работы летки для доменной печи, поэтому автоматическая идентификация времени выпуска железа является основой для автоматизации производства предприятия и информатизации управления.

В настоящее время общепринятым на металлургических заводах способом записи времени открытия, закрытия летки и времени выпуска шлака является искусственное суждение, потом вводится соответствующее время на компьютере. Из-за быстрого темпа работы и большого содержания работы на доменной печи часто невозможно записать в первое время, что приводит к тому, что время записи будет неточным и др.

Автоматический контроль состояния летки получен из распознавания режимов, все они являются конкретными применениями технологии компьютерного зрения в различных отраслях. Компьютерное зрение заключается в использовании различных систем формирования изображений вместо органов зрения в качестве входной информации. Компьютер заменяет мозг человека для завершения обработки и объяснения. Конечная цель компьютерного зрения заключается в изучении того, что компьютеры могут воспринимать и понимать мир, как люди, а также иметь способность самостоятельной адаптации к окружающей среде. В настоящее время появляется все больше сценариев применения компьютерного зрения на металлургических предприятиях, что не только снижает затраты труда предприятий, но и обеспечивает своевременность информации. Но для традиционной технологии изображений требуется разработка большого количества искусственных характеристик. Некоторые характеристики в сложных производственных условиях могут быть прикрыты определенными предметами и механизмами, что создает такие проблемы, как низкая степень идентификации. Вопрос о том, как преодолеть недостатки существующих технологий, является в настоящее время проблемой, которую необходимо решить в области технологий автоматизации металлургической промышленности.

Сущность изобретения

Учитывая недостаток имеющихся технологий, настоящее изобретение направлено на то, чтобы представить способ автоматического обнаружения рабочего состояния летки для доменной печи, его систему и среду хранения, осуществить автоматическую запись времени выпуска железа и времени выпуска шлака, повысить точность и одновременно уменьшить затраты труда.

Для достижения вышеуказанных целей в настоящем изобретении предусмотрен способ автоматического обнаружения рабочего состояния летки для доменной печи, включающий следующие этапы:

S1: устанавливают инфракрасные камеры и камеры видимого света в положении, обращенном к летке, для сбора изображений;

S2: собирают изображения с камеры видимого света для идентификации расположения машины для пробивания летки и пушки в изображении видимого света;

S3: собирают изображения с инфракрасной камеры, калибруют положения летки в инфракрасной камере и идентифицируют температуру указанного положения летки;

S4: в случае, когда машина для пробивания летки вращается до положения летки, машина для пробивания летки начинает открывать летку, а также записывают текущее время, т. е. время начала работы машины для пробивания летки;

S5: в случае, когда машина для пробивания летки выходит из положения летки, определяют температуру положения летки;

S6: по определению температуры в положении летки на этапе S5: если температура в положении летки повышается до первого порогового интервала железного потока, то считают, что летка уже открыта, записывают текущее время, т. е. время открытия летки, и рассчитывают разницу между временем начала работы машины для пробивания летки и временем открытия летки, причем указанная разница является продолжительностью открытия летки;

S7: в случае, когда пушка вращается до положения летки, сохраняют время в данный момент, а спустя время пушка уходит из положения летки, после чего определяют температуру положения летки;

S8: по определению температуры положения летки на этапе S7: если температура положения летки снижается до второго порогового интервала для затвердевания железного потока, то считают, что летка уже забита, и время, уже сохраненное на этапе S7, записывают как время закрывания летки;

S9: извлекают изображения спектра видимого света из положения шлаковой канавки для контроля их цвета; в случае, когда вся шлаковая канавка окрашивается в красный или красно-желтый составляющий цвет, считают, что выпуск шлака производится через летку, и текущее время записывают как время выпуска шлака через летку.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, собирают изображения с камеры видимого света на вышеуказанном этапе S2, а также идентифицируют расположение машины для пробивания летки и пушки на изображении спектра видимого света посредством обученной нейронной сети YOLO.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления, диапазон сбора изображений камеры видимого света покрывает рабочее положение машины для пробивания летки и пушки, а также всю шлаковую канавку.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления, вышеуказанный первый пороговый интервал составляет 1200-1500 °C.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления, вышеуказанный второй пороговый интервал составляет менее 1000 °C.

Для достижения вышеуказанных целей в настоящем изобретении также предусмотрена система автоматического обнаружения рабочего состояния летки для доменной печи, содержащая инфракрасные камеры, камеры видимого света и серверы;

указанная камера видимого света и инфракрасная камера расположены в положении, обращенном к летке, и их используют для мониторинга потока железа и действия связанного с ним оборудования, а также для сбора видеопотока для передачи на сервер;

на указанном сервере работает компьютерная программа, которую используют для выполнения вышеизложенного способа автоматического обнаружения рабочего состояния летки для доменной печи.

Для достижения вышеуказанных целей в настоящем изобретении также предусмотрен компьютерный энергонезависимый носитель информации, хранящий компьютерную программу, которую используют для выполнения вышеизложенного способа автоматического обнаружения рабочего состояния летки для доменной печи.

Технический результат:

В настоящем изобретении представлен способ автоматического обнаружения рабочего состояния летки для доменной печи, который осуществляется путем сочетания технических и технологических знаний распознавания изображений для автоматической записи времени выпуска железа и времени выпуска шлака, повышения точности и уменьшения затрат труда.

Описание графических материалов

На чертеже - Схема процесса метода автоматического обнаружения рабочего состояния летки для доменной печи в настоящем изобретении.

Конкретные способы осуществления

Для дальнейшего описания вариантов осуществления в настоящем изобретении предусмотрена приложенная фигура. Данная приложенная фигура является частью сведений, раскрывающих сущность настоящего изобретения, в основном предназначены для описания вариантов осуществления и могут быть приведены вместе с соответствующим описанием в инструкции для объяснения принципа действия вариантов осуществления. С помощью ссылки на данные содержания обычный технический персонал в данной области может понять другие возможные способы осуществления и преимущества настоящего изобретения. Компоненты на фигуре не представлены пропорционально, а аналогичные символы компонентов обычно используются для представления аналогичных компонентов.

Настоящее изобретение дополнительно объясняется в сочетании с приложенной фигурой и конкретным способом осуществления.

В настоящем изобретении предусмотрен способ автоматического обнаружения рабочего состояния летки для доменной печи.

Включая следующие этапы:

S1: Установить инфракрасные камеры и камеры видимого света в положении, обращенном к летке, для сбора изображений.

S2: Сбор изображений с камеры видимого света для идентификации расположения машины для пробивания летки и пушки в изображении видимого света.

S3: Сбор изображений с инфракрасной камеры, калибровка положения летки в инфракрасной камере и идентификация температуры указанного положения летки.

S4: В случае, когда машина для пробивания летки вращается в положение летки, машина для пробивания летки начинает открывать летку, а также записать текущее время, т.е. время начала работы машины для пробивания летки t₁.

S5: В случае, когда машина для пробивания летки уходит из положения летки, следует определить температуру положения летки.

S6: По определению температуры в положении летки на шаге S5: если температура в положении летки повышается до первого порогового интервала железного потока, то считается, что летка уже открыта, записать текущее время, т.е. время открытия летки t₂ , в то же время рассчитать разницу между временем начала работы машины для пробивания летки t₁ и временем открытия летки t₂, указанной разницей является продолжительность открытия летки.

S7: В случае, когда пушка вращается в положение летки, хранить время в данный момент, а через некоторое время пушка уходит из положения летки, после того определить температуру положения летки.

S8: По определению температуры положения летки на шаге S7: если температура положения летки снижается до второго порогового интервала для затвердевания железного потока, то считается, что летка уже забита, то записать время уже храненное на шаге S7, т.е. время закрывания летки t₃.

S9: Извлечение изображений спектра видимого света из положения шлаковой канавки для контроля их цвета. В случае, когда вся шлаковая канавка превращается в красный или красно-желтый составляющий цвет, то считается, что выпуск шлака производится через летку, записать текущее время, т.е. время выпуска шлака через летку t₄.

Оптимизационный вариант: сбор изображений с камеры видимого света на вышеуказанном шаге S2, а также идентификация расположения машины для пробивания летки и пушки на изображении спектра видимого света осуществляется с помощью обученной нейронной сети YOLO.

Перед выполнением автоматического обнаружения рабочего состояния летки для доменной печи необходимо сначала провести обучение нейронных сетей для распознавания изображений и калибровку положения, как показано на рисунке 1, включая следующие шаги.

Сбор большого количества изображений спектра видимого света, калибровка положения машины для пробивания летки, пушки и летки, а также формирование набора данных.

Построение таких нейронных сетей, как YOLO, а также использование вышеуказанных наборов данных для обучения нейронных сетей.

Сбор инфракрасных изображений и калибровка положения летки для доменной печи в инфракрасной камере.

После выполнения вышеуказанных подготовительных работ выполнить автоматическое обнаружение рабочего состояния летки для доменной печи, с помощью нейронной сети и инфракрасной камеры проверить действие и температуру связанных частей, записать момент времени, когда требование выполняется.

Оптимизационный вариант: диапазон сбора изображений камеры видимого света покрывает рабочее положение машины для пробивания летки и пушки, а также всю шлаковую канавку, что позволяет выполнить наблюдение за леткой для доменной печи с помощью одной камеры видимого света.

Оптимизационный вариант: вышеуказанный первый пороговый интервал составляет 1200-1500 °C; В данном температурном диапазоне железный поток находится в жидком состоянии; Данный интервал может быть умеренно отрегулирован в зависимости от соотношения железа и его сплава.

Далее, вышеуказанный второй пороговый интервал составляет менее 1000 °C; В данном температурном диапазоне железный поток находится в нежидком состоянии.

В настоящем изобретении также предусмотрена система автоматического обнаружения рабочего состояния летки для доменной печи, характеризующаяся следующими особенностями: включая инфракрасные камеры, камеры видимого света и серверы.

Указанная камера видимого света и инфракрасная камера расположены в положении, обращенном к летке, и используются для мониторинга потока железа и действия связанного с ним оборудования, а также для сбора видеопотока для передачи на сервер.

На указанном сервере работает компьютерная программа, которая используется для выполнения вышеизложенного метода автоматического обнаружения рабочего состояния летки для доменной печи.

Компьютерная программа хранится на компьютерных энергонезависимых носителях информации; Данные компьютерные энергонезависимые носители информации могут быть механическими жесткими дисками, твердотельными дисками, встроенной памятью Flash, внешними флеш-дисками, CD-дисками и другими устройствами на локальном или облачном сервере; Данная компьютерная программа может быть вызвана и запущена по крайней мере одним процессором на локальном сервере (например, в системе промышленного ПК) или облачном сервере, а также используется для выполнения вышеизложенного метода автоматического обнаружения рабочего состояния летки для доменной печи.

Несмотря на то, что данное изобретение конкретно показано и представлено в сочетании с оптимизационным вариантом, технические специалисты в данной области должны понимать, что в соответствии с духом и сферой применения настоящего изобретения, приведенным в прилагаемой формуле изобретения, могут быть внесены различные изменения в настоящее изобретение как по форме, так и по деталям, все они находятся в пределах защиты настоящего изобретения.

Claims (18)

1. Способ автоматического обнаружения рабочего состояния летки для доменной печи, включающий следующие этапы:

S1: устанавливают инфракрасные камеры и камеры видимого света в положении, обращенном к летке, для сбора изображений;

S2: собирают изображения с камеры видимого света для идентификации расположения машины для пробивания летки и пушки в изображении видимого света;

S3: собирают изображения с инфракрасной камеры, калибруют положения летки в инфракрасной камере и идентифицируют температуру указанного положения летки;

S4: в случае, когда машина для пробивания летки вращается до положения летки, машина для пробивания летки начинает открывать летку, а также записывают текущее время, т.е. время начала работы машины для пробивания летки;

S5: в случае, когда машина для пробивания летки выходит из положения летки, определяют температуру положения летки;

S6: по определению температуры в положении летки на этапе S5: если температура в положении летки повышается до первого порогового интервала железного потока, то считают, что летка уже открыта, записывают текущее время, т.е. время открытия летки, и рассчитывают разницу между временем начала работы машины для пробивания летки и временем открытия летки, причем указанная разница является продолжительностью открытия летки;

S7: в случае, когда пушка вращается до положения летки, сохраняют время в данный момент, а спустя время пушка уходит из положения летки, после чего определяют температуру положения летки;

S8: по определению температуры положения летки на этапе S7: если температура положения летки снижается до второго порогового интервала для затвердевания железного потока, то считают, что летка уже забита, и время, уже сохраненное на этапе S7, записывают как время закрывания летки;

S9: извлекают изображения спектра видимого света из положения шлаковой канавки для контроля их цвета; в случае, когда вся шлаковая канавка окрашивается в красный или красно-желтый составляющий цвет, считают, что выпуск шлака производится через летку, и текущее время записывают как время выпуска шлака через летку.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что собирают изображения с камеры видимого света на вышеуказанном этапе S2, а также идентифицируют расположение машины для пробивания летки и пушки на изображении спектра видимого света посредством обученной нейронной сети YOLO.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диапазон сбора изображений камеры видимого света покрывает рабочее положение машины для пробивания летки и пушки, а также всю шлаковую канавку.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вышеуказанный первый пороговый интервал составляет 1200-1500 °C.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вышеуказанный второй пороговый интервал составляет менее 1000 °C.

6. Система автоматического обнаружения рабочего состояния летки для доменной печи, содержащая инфракрасные камеры, камеры видимого света и серверы;

указанная камера видимого света и инфракрасная камера расположены в положении, обращенном к летке, и их используют для мониторинга потока железа и действия связанного с ним оборудования, а также для сбора видеопотока для передачи на сервер;

на указанном сервере работает компьютерная программа, которую используют для выполнения вышеизложенного способа автоматического обнаружения рабочего состояния летки для доменной печи по любому из пп. 1-5.

7. Компьютерный энергонезависимый носитель информации, хранящий компьютерную программу, которую используют для выполнения вышеизложенного способа автоматического обнаружения рабочего состояния летки для доменной печи по любому из пп. 1-5.