基于分层递阶融合算法的高炉料面煤气流分布软测量方法

高炉能否稳顺、高产和低耗运行与煤气流的分布密切相关, 本文针对料面煤气流分布难以直接检测的问题, 提出了一种基于多源信息分层递阶融合的高炉料面煤气流分布软测量方法. 首先, 将多源信息配准为同一时间和空间的尺度; 然后, 采用数据级融合分别建立能够反映煤气径向和轴向分布的高炉料面温度场模型和高炉布料模型; 最后, 利用模糊决策级融合算法计算出高炉料面煤气流分布状态. 现场数据仿真表明本文的检测方法有效, 能够准确地反映高炉料面的煤气流分布状态, 为高炉操作提供必要的指导.     

高炉炉喉煤气流形态三维模型重建

高炉炉喉煤气流分布是表征高炉生产状况的重要因素且无法直接检测;本文提出一种基于炉顶摄像检测的高炉炉喉煤气流形态三维模型重建方法.首先建立检测系统的硬件结构,其次对煤气流形态图像预处理后,采用边缘检测算法提取图像特征,并提出基于方向链码的边缘跟踪算法,计算煤气流形态的图像坐标;最后结合摄像机内部参数并利用坐标系三维变化关系以及坐标映射关系,计算煤气流形态在三维空间的坐标,从而重建煤气流形态的三维模型.通过仿真对比高炉布料后煤气流形态发展的4个阶段的三维模型变化,估计气流形态的变化,从而估计高炉内部的煤气流分布状况,对指导高炉布料操作以及高炉稳顺运行奠定了基础.     

基于分数阶的多向微分算子的高炉料面轮廓自适应检测

高炉料面图像含有丰富的高炉炉况信息,高炉料面轮廓能直接反映料面的凹凸起伏、煤气流分布以及炉况等信息,但高炉料面图像具有对比度低、细节不明显和有强亮斑等特点,使得高炉料面轮廓检测十分困难.本文提出一种新型的高炉料面轮廓检测方法:1）对高炉料面图像进行预处理,增强图像动态范围和图像边缘信息;2）采用分数阶的多向微分算子提取一组料面轮廓可行域;3）用自适应方法确定最佳分数阶阶次,获得可行域中最优的料面轮廓曲线;4）用改进的Canny算子对其进行修正和补偿,得到连续准确的料面轮廓曲线.理论研究和实验结果表明,该方法可准确获取平滑的高炉料面轮廓,对高炉操作人员及时有效调控布料具有很好的参考价值.     

红外热图像仪

高炉冶炼过程是在上升煤气流和下降炉料的相向运动中进行的。而高炉操作者控制冶炼过程的基本目的就是控制这个“运动”，从而促使高炉冶炼达到高产、优质、低耗、顺行的目的。对于炉料下降的过程可以通过“料尺”进行检测，而对于煤气流到目前为止还没有直接检测的设备。但是高炉炉顶物料表面的温度状况确切反应了上升煤气流的状况，因此可以通过测量炉顶物料表面的温度分布来间接检测上升煤气流。即物料表面温度高的部位其煤气流就“活跃”，反之，其煤气流就“不活跃”。这个工艺要求促进了高炉炉顶热图像仪和十字测温技术的诞生和发展。…     

基于图像处理的中心煤气流分布识别方法

研究中心煤气流分布准确识别的问题.利用传统算法进行中心煤气流识别,在数据采集的过程中容易受到高炉内复杂环境因素的干扰,导致原料运动规律发生改变,从而无法准确描述料层中物质的运动状态,难以建立准确的机理模型,最终降低了中心煤气流分布识别的准确性.为了避免上述缺陷,提出了一种基于模糊聚类算法的中心煤气流分布识别方法.利用小波空域变换方法,对采集的图像进行滤波处理,从而提高了中心煤气流分布识别的准确性.利用模糊聚类方法,对中心煤气流分布情况进行准确的识别.实验结果表明,利用本文算法进行中心煤气流分布识别,可以极大地提高识别的准确性,从而满足实际冶金生产的需求.     

基于专家评估和信息融合的高炉料面温度场智能建模

高炉料面温度分布对于高炉操作有着重要的指导意义.本文针对高炉目前无法准确全面了解料面温度分布的情况,挖掘现场已有数据,依据可信度理论,建立红外图像可信度评估的专家规则;根据评估结果,分别采用依靠红外图像的机理模型信息融合方法和不依靠红外图像的神经网络信息融合方法,建立基于专家评估和多源信息的高炉料面温度场模型.在某钢铁企业2 200 m3高炉应用结果表明,该模型可以更为准确,直观地反映料面温度分布,实现了对料面温度分布的实时检测,为复杂冶金过程控制和监控提供了有效的解决方法.     

基于数据驱动的高炉料面优化决策模型研究

高炉炼铁是一个典型的高能耗、高排放、高污染的工业环节.合理的炉料分布能够形成更加合理的煤气流分布,使得炉内的化学反应更加充分,对高炉长期稳顺运行和节能减排具有重要作用.本文针对基于经验的料面形状决策不能根据炉况变化做出准确和及时的调控的缺陷,提出了基于数据驱动的高炉料面形状优化决策模型.首先,基于现场采集的数据,在考虑高炉生产实际情况约束和变量上下限约束的情况下,建立了以煤气利用率为评价函数的料面优化模型.然后,为了提高模型的精度和决策性能,提出了一种误差补偿超限学习机(extreme learning machine,ELM)方法用于建立料面优化过程模型,以减少模型与实际生产过程之间的误差.在此基础上,采用带有约束条件的自适应粒子群算法对模型进行求解.最后,通过仿真实验验证了所建模型和优化方法的有效性,实验结果表明所构建的高炉料面优化决策模型能够及时根据生产情况的变化给出合理的料面形状,满足现场生产的需求,使高炉高效稳定运行.     

高炉温度场的红外图像识别检测方法及应用

针对高炉炉内温度场的分布及高炉布料的情况,提出了一种基于红外图像处理的高炉温度场检测方法。它通过红外图像处理来建立温度场分布模型,结合十字测温进行温度定标,实现了高炉温度场分布在线监视,为指导高炉布料提供了一种有效的途径。基于图像处理的温度检测技术具有非接触、低成本、易维护、实时性的特点,使其在冶金、建材、热电厂等场合有着广泛的应用前景。     

基于信息融合的高炉料面分布模型与应用

针对高炉炉内料面的分布特征，分析了对料面特征有影响的各种因素．通过对各类影响料面分布的测量参数的信息融合获取料面特征，建立了高炉料面分布模型．在某钢铁企业的2200m3高炉中得到了实际应用，实现了对高炉炉内料面分布的在线监测．     

高炉煤气流分布过程的多算法融合预测模型

在高炉生产中,准确的预测高炉煤气流分布状况将有助于保证高炉的稳定顺行.针对传统高炉煤气流预测模型的缺陷,本文提出了一种将带遗传因子的自回归移动平均模型(FF-ARMAX)和基于限定记忆的正则化极限学习机(RFMLS-RELM)相结合的高炉煤气流多步预测模型.在数据预处理方面,建立FF-ARMAX模型消除原始数据中的测量误差,同时采用傅里叶变换法消除数据中叠加的环境噪声.最后采用RFMLS-RELM算法进行多步预测,对比试验表明,该算法在应用于煤气流预测时,预测精度更高,适用于对煤气流分布状况的多步预测.多步预测实验结果表明,该模型虽然仍旧无法完全解决预测误差随预测步数的增加而不断叠加的问题,但相较于其他传统预测模型能够实现更好的预测效果和更高的预测精度,为高炉操作人员分析炉况提供了有效的帮助和支持.     

基于数据驱动多输出ARMAX建模的高炉十字测温中心温度在线估计

高炉（Blast furnace,BF）炼铁中,十字测温作为炉顶温度和煤气流分布监测的最主要手段,对高炉的安全、稳定和高效运行起着重要作用.然而,由于高炉炉顶中心部位温度较高,造成十字测温装置中心位置传感器极易损坏,并且更换周期长,因而无法及时判断炉顶煤气流分布.针对这一实际工程问题,本文基于时间序列建模思想,集成采用多输出自回归移动平均（Multi-output autoregressive moving average,M-ARMAX）建模、因子分析、Pearson相关分析、基于赤池信息准则（Akaike information criterion,AIC）与模型拟合优度联合定阶等混合技术,提出一种模型结构简单、精度较高且易于工程实现的十字测温中心温度在线估计方法.首先,提出利用因子分析与Pearson相关分析相结合的稳健特征选择方法选取多输出建模输入变量.然后,采用样本均值消去法预处理采集的高炉样本数据,使其成为离散随机数.基于离散随机数,建立算法简单、易于工程实现的M-ARMAX温度模型:为了克服传统基于AIC阶数确定造成模型阶次高、结构复杂的问题,提出在AIC准则基础上进一步引入模型拟合优度来选取模型最小阶,可保证模型估计精度的同时降低模型阶次;同时,采用可快速收敛的递推最小二乘算法辨识M-ARMAX模型参数,并用残差分析方法检验模型.工业试验和比较分析表明:建立的M-ARMAX模型能够根据实时数据同时对十字测温装置多个中心温度点进行准确和稳定估计,且模型估计误差符合高斯白噪声特性.     

多眼红外传感器检测目标温度分布技术研究

大量的工业生产测试设备及家用电器需要对目标温度进行多点精确测量,尤其是温度分布情况.本文研究使用多眼单列红外传感器对目标表面温度分布测量的方法.它使用步进电机控制传感器视场对目标温度扫描,采集环境温度对目标温度值进行补偿,数据通过放大及模数转换后经|<'2>C接口送人主机进行算法补偿,并及作为处理器进行判断的依据.实践...     

高炉料面的分类与案例匹配算法

本文基于改进的k-means算法及分级案例库匹配技术提出一种研究高炉料面和煤气流关系的方法.为了获取煤气流分布情况,首先提出了改进的基于新型有效性指标评价的k-means算法,并将该算法与其它多种算法进行比较,证明了该方法的高效性和准确性.继而在此基础上提出了案例库匹配技术,从而获得与当前料面最为匹配的历史料面.最后,将匹配算法与改进的灰色相似性匹配算法和欧式近邻匹配算法进行比较.结果表明,分级匹配算法具有更高的分辨率和效率.在多次试验中匹配准确率高达92.5%,比其他几种算法更加准确,更适合研究料面与煤气流关系,指导布料操作.     

配电室温度场与湿度场的建模与仿真分析

考虑到变电站配电室内配电设备对环境温度和湿度有较严苛要求,因此有必要研究配电室内温度和湿度分布规律,有助于提高配电设备可靠性。按照与温度计算有关的能量传递方程和与湿度计算有关的气体扩散方程,由理论计算公式分析可知直接计算涉及多变量的耦合,求解难度大。本文采用有限元分析软件ANSYS对配电室的温度场和湿度场进行仿真计算,首先根据实际的典型配电室建立仿真计算模型,并高精度划分有限元网格。其次根据现场运行情况整定计算仿真需要的计算参数,利用仿真计算模型得到了室内温度场和湿度场的水平面分布情况。通过改变风机流量,分析了风机流量变化对配电柜内部温度的影响效果,总结了配电室内温度场与湿度场的分布规律。     

燃气总温传感器的设计

研究了总温传感器的滞止理论,并在此基础上设计了一种滞止罩结构。为了初步验证滞止罩设计的合理性,采用数值方法对总温传感器滞止罩进行流固耦合模拟,获得了滞止罩内燃气流的速度分布及滞止罩内传感器测量端表面的温度分布,系统分析从数值模拟中提取的数据,得到的结果表明该设计能提高传感器对高速高焓燃气温度测量的准确度。     

基于声波传感器的工业炉内温度分布测量

为了利用声学法测量工业炉内温度分布 ,论述了一种利用声波传感器获得炉内声波飞行时间的测量数据 ,并在此基础上利用最小二乘方法对工业炉内温度分布进行重建的温度场测量方法 ,给出了该方法的测量原理并通过仿真考察了该方法对不同温度分布函数的重建效果 ,证明了该方法的可行性。     

利用图像比色法进行激光熔池温度场实时检测的研究

本文将红外图像比色法应用于金属零件激光成形过程中的熔池温度场检测．阐述了测温原理和硬件图像采集系统的构成,完成了滤光片波长选择并进行了仿真,叙述了软件测温实现过程．试验结果证明了该测温系统瞬时求取温度分布的有效性,温度场实时检测的实现为激光加工过程的闭环控制打下了基础．