[发明专利]一种高炉炉顶料面测量系统及方法

权利要求书

1.一种高炉炉顶料面测量系统，包括高炉探尺装置，其特征在于，所述高炉炉顶料面测量系统还含有升降传动机构、旋转传动机构、激光测距仪及终端显示界面；升降传动机构固定在高炉炉顶中央，旋转传动机构安设在升降传动机构下部，安装在旋转传动机构上的激光测距仪与垂线方向形成夹角γ，升降传动机构下部探入在高炉内，激光测距仪与终端显示界面通过无线数据传输通讯。

2.根据权利要求1所述的高炉炉顶料面测量系统，其特征在于，所述激光测距仪激光发射窗口设有自动清洗装置。

3.一种应用权利要求1所述高炉炉顶料面测量系统的方法，其特征在于，具体方法和步骤为：

（1）测量参数设定

a、设定激光测距仪与垂直方向的夹角γ：高炉炉缸的半径为r，激光测距仪最后停留位置到料面的垂直距离为d，则γ=arctan(r/d)；

b、根据高炉探尺装置测量的料面高度设定激光测距仪随升降传动机构下探的深度，设定原则是使激光测距仪与料面高度之间的距离在0.5～0.8米；

c、设定激光测距仪随旋转传动机构旋转的速度：以能够测量到圆周方向内的料面高度为准，以激光测距仪每m秒完成一点的测量,在圆周方向上采集n个数据,采集一圈料面高度需要时间为m×n秒,则旋转传动机构旋转的速度设定为每秒旋转2π/(m·n)；

d、设定激光测距仪随升降传动机构上升的时机和上升距离间隔D：激光测距仪随升降传动机构上升的时机，即为激光测距仪随旋转传动机构旋转的时间(m×n)秒后开始上升；上升距离间隔D要满足在激光测距仪的有效范围内完成对最远端即靠近炉墙的高炉料面的高度的测量，由扫描料面的圈数j决定，D=d/(j-1)；

（2）、料面位置测量

a、高炉布料机构开始布第一批物料；

b、高炉探尺装置检测炉内物料下放的料面位置，并计算激光测距仪下探深度；升降传动机构带动激光测距仪下降到高炉探尺装置计算的下探深度；

c、激光测距仪随旋转传动机构旋转一周，完成对料面最内圈的扫描测量，并发送数据到终端显示界面，利用三角函数原理计算并显示料面测量结果；

d、激光测距仪随升降传动机构上升后，停止在设定高度，然后激光测距仪随旋转传动机构旋转一周，完成对料面第二圈的扫描测量，并发送数据到终端显示界面；

e、按照步骤d反复进行测量，直到完成对靠近炉墙的高炉料面的测量，一批料的料面测量结束，激光测距仪随升降传动机构上升到原始位置；

f、由高炉布料机构开始布下一批料，重复步骤a-e，完成对该批料的测量，并发送数据到终端显示界面；

上述步骤c-f中，当数据通过无线通讯发送到终端显示界面后，终端显示界面会对测量数据的有效性进行验证，剔除掉无效数据，剔除的依据是：

设激光测距仪随旋转传动机构旋转一周扫描料面测得的数据X为：

X=（X₁,X₂,X₃,X₄,X₅,……X_n）

E为n个数据的平均值：E=1n(X1+X2+X3+X4+...+Xn)]]>

设测量数据偏差(Xi)=ABS(Xi-E)E]]>

其中i=1,2,3,…,n；ABS为取绝对值；

如果σ(X_i)≥0.25，说明该数据与真实数据偏差较大，不能真实的反映料面的实际情况，因此把该数据作为干扰数据剔除出数据集；同时用均值E代替该数据。