[发明专利]利用炉顶红外图像控制气流分布的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高炉炉顶红外成像技术领域，具体地指一种利用炉顶红外图像控制气流分布的方法。

技术背景

要确保高炉的稳定和顺行，就需要根据炉况的变化及时调整高炉的操作，高炉操作的主要内容是高炉的上、下部调剂，高炉上部调剂主要是通过高炉布料调整气流分布来完成的。

目前，很多高炉在进行布料（炉料布置）调剂时需要借助于炉顶红外图像信息，炉顶红外图像是随着炉况的变化随时在发生变化的，人很难在短时间内处理带有“噪声”的大量信息，如果能将红外图像进行必要的处理，就可以利用红外图像准确判断高炉气流的分布，从而为高炉的布料调剂提供准确的依据。要实现这个目标，需要解决以下几个问题，一个问题是选择有效的图像：由于高炉是一个连续生产的巨型对流反应器，炉顶红外信息是连续变化的，需要从连续变化的炉顶红外图像中自动选择有代表性的气流分布图形。另一个问题是处理红外图像：对选择出的炉顶红外图像进行处理，变成指数化的，可供高炉操作人员直接使用的参数信息。再一个问题是应用红外图像信息：按照高炉操作的要求，通过积累炉顶高炉操作参数和炉顶红外图像之间变化的规律，利用模式识别的技术，可以随时评估高炉气流的分布变化，并参考以前的高炉调剂经验自动选择合适的布料模式，真正实现高炉操作中布料的闭环调剂。

目前对于炉顶红外图像一般有下列几种图像处理方法，一种是直接对获取的图像进行连续播放，必要时保留相关录像，一种是对图像进行着色处理，通过将不同灰度级别的图像区域赋以不同的颜色,用不同的色彩来代表不同的温度区间,通过这种灰度和色彩的转换,可以更直观地显示高炉炉顶的温度分布特性，由于炉顶图像处于连续变化过程中，这种简单的图像转换难以反映过程变化信息,不能得到真实的温度分布信息。文献“陈令坤，《中国钢铁工业年会论文集》，2007年，成都”中探讨了一种对图像连续变化特征进行识别的技术，该方法以每小时为一个时间段，每6秒捕捉一幅图像，每小时可获得600幅图像，通过统计600幅图像的明暗分布特征，用曲线来表达不同时间段内图像变化的特征，利用该特征可以反映气流变化的特点，通过对比两个时间段内图像连续变化特征的差异，就可以评估炉顶气流变化的趋势，为布料调剂提供依据。实际的炉顶红外图像是一种综合图像，每一幅图像都同时反映了高炉中心和边缘的气流变化，然而，上述处理方法是对整幅图像进行处理，没有区分边缘及中心气流对图像生成的贡献，难以真正反映中心和变化气流的相对变化。

现有处理炉顶红外图像的方法，不论是直接着色法，还是对整幅图像的模式识别法都难以真实反应中心、边缘气流的连续变化状况。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种利用炉顶红外图像控制气流分布的方法，该方法实现了高炉运行状态的精准控制。

为实现此目的，本发明所设计的利用炉顶红外图像控制气流分布的方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：通过安装在高炉炉顶的红外摄像机摄取炉顶料面的红外温度分布图像，并将摄取的炉顶料面的红外温度分布图像保存在红外图像监控系统的计算机中；

步骤2：对炉顶料面的红外温度分布进行特征提取处理，从而获得圆形图像对应于高炉炉顶气流状况，处理的原则为气流大的高炉温区域所对应的图像亮度高，气流小的低炉温区域所对应的图像亮度低，然后将圆形图像划分为同芯的三部分，所述圆形图像中间小圆代表高炉炉顶中心气流，圆形图像中间环带代表高炉炉顶中间透气性较差的气流环带，圆形图像外环代表高炉炉顶边缘的气流；

步骤3：对圆形图像进行滤波处理，以去除由于高炉煤气中存在的大量灰尘给圆形图像叠加的噪音；

步骤4：在滤波处理后，获取一段时间的连续变化图像，然后在上述连续变化的图像中分别对上述圆形图像同芯的三部分进行灰度直方图的处理，再对所有的圆形图像同芯的三部分区域都进行图像的模式识别，将每个区域的特征图像找出来，以构成三个典型图像库，典型图像库中的典型图像反映了高炉炉顶中心气流、中间环带气流、边缘气流由弱到强的变化过程；上述特征图像的获取过程为：首先对每一幅圆形图像进行直方图分布的处理，然后建立由上述所有直方图构成的分类样本库，然后以直方图分布为标准，在所有处理过的直方图中，找出直方图的分布模式，这些直方图分布模式所对应的图像就是特征图像；