[发明专利]一种基于多源异构数据融合的高炉料面成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属冶炼高炉用的设备，尤其涉及一种采用多源异构数据融合的对高炉内的料面进行检测、成像的检测装置。

背景技术

钢铁工业是国民经济的基础工业之一，而在钢铁生产过程中的高炉冶炼工序与炉内料面形状有着十分紧密的关系。必须实时准确地获得高炉内三维料面形状信息对于调节布料方式、控制高炉煤气分布、判断炉况有着十分重要的作用，进而，使得炉缸活跃、高炉顺行、降低焦比、节约能源、稳定高产、减少炉壁侵蚀和延长高炉寿命，对高炉炼铁生产效益的提高有着十分重要的价值。

目前现有技术下的检测高炉料面的方法主要有机械探尺测量法、间接料面判断法、高炉视频监测系统、红外成像技术、激光扫描测量法和较为先进的微波雷达料位测量技术，现逐一进行说明：

1.机械探尺测量法，机械探尺在不同料面位置对料面高度进行直接接触式测量。通常采用2-3个机械探尺，进行不同位置的料面高度检测，只能获得2-3个点的料面高度，不能反映整个料面形状。所需测量时间较长，不能连续测量，且布料过程中不能测量。

2.间接料面判断法，高炉炉长在料面未知的情况下，普遍采用的料面形状估计的方法。通过十字测温热电偶监测煤气流温度分布，间接地推测出料面大致分布情况。这种方法只能定性的判断料面的分布，不能得出料面形状。

3.高炉视频监测系统，在高温下由炉内摄像头摄像，用人眼直接观察显示终端上获得的数字图像。这种方法在光线较暗或料位很低的情况下，看不见炉内料面的情况。特别在布料过程中，图像全黑，完全不能判断料面形状。

4.红外成像技术，这种技术与间接料面判断法相似，都是通过温度来判断料面的分布情况。该技术对料面表面的红外图像进行处理，能够检测出高炉内料面的温度分布，并用彩色图像区分出来，以测定原料的分布均匀性。同样，该技术只能定性判断料面的分布情况，不能获得料面形状，并且容易受到高炉内粉尘以及高温气流的干扰，不宜用于短时实时监测。

5.激光扫描测量法，激光检测法是非接触式测量技术。利用炉顶安装的激光扫描装置对料面进行扫描，利用扫描到的数据点进行三维重建。这种方法极易受到粉尘、水雾等恶劣条件的干扰，在开炉时有很好的检测效果，但在高炉正常冶炼过程中，高温多粉尘的炉内条件限制了激光的检测。

6.微波雷达料位测量技术。采用微波雷达技术，可以在完全黑暗的情况下，准确描述出料面各点的高度，进而得出料面形状。在正常的生产阶段，可以直接测量数据，能够很好地克服高炉内部各种不利因素的影响。该系统可以测量100米的有效距离，因此可以全程跟踪料面的下降过程，保证安全生产，但该技术的缺陷在于设备成本极高，且不易维护。

公开号1844409，公开日2006年10月11日的中国专利：基于红外图像的温度场与料面分布检测方法及监测系统，其特点是：利用红外图像和高炉状态信息，建立高炉温度场模型与料面分布模型系统。它可以在线反映高炉煤气流变化趋势和料面分布变化，利用专家经验对信息进行融合，并以机械探尺测量的数据修正料面形状。

但在现实应用中，由于其拟合出的料面精度不够，无法在线实时测量。

公开号101256069，公开日2008年09月03日的中国专利：以激光测距技术量测高炉料面外形及料流轨迹的方法，其特点是利用高炉料面上方的激光扫描仪以激光扫描手段获得高炉内部料面的点信息，再由电脑重建三维模型。在静态无粉尘情形下可以取得较好效果。

但是该专利仍然没有解决高炉正常运行时，高温多粉尘的恶劣条件对激光测量影响的问题，不适合高炉运行时的实时监测。

公开号101598589，公开日2009年12月09日的中国专利：一种巡回测量高炉料面的装置，其特点是：雷达探尺安装在可沿固定架上某点旋转的斜杆上，利用机械装置的移动旋转等使雷达能够测量高炉料面的各点。

该专利虽然有利用一台雷达测量出高炉径向的料面形状和下降速度的优点，但是需要一套额外的机械移动装置，而现实中在高炉炉顶上现场的机械维护很困难且危险系数大，不利于长久监测。

公开号101334475，公开日2008年12月31日的中国专利：利用雷达数据融合估计目标仰角的方法，其特点是：利用2台雷达的数据进行融合测量目标仰角。

该专利虽然采用了对同构数据进行融合的方法，但未利用异构数据的有用信息，且无法应用高炉设备领域。