[发明专利]一种基于极化特征的铁水流速检测方法

说明书

本发明公开了一种基于极化特征的铁水流速检测方法，通过采集高炉出铁口的铁水流的视频流，将视频流分解成以时间为序的帧图像序列，并对帧图像进行预处理，利用互相关法在预处理后的相邻帧图像中匹配极高光子特征，并计算极高光子特征在相邻帧图像间隔时间内移动的水平像素距离以及计算极高光子特征在世界坐标系中移动的实际水平距离，从而获得铁水流的流速，解决了现有对具有高温、高速、高光的铁水流的流速检测精度不高的技术问题，通过利用非侵入式获取高炉出口铁水流的高帧率视频流，以及实时精确提取极高光子特征，并求取极高光子特征在相邻帧图像间隔时间内移动的水平像素距离，从而实时高精度地检测具有高温、高速、高光的铁水流的流速。

技术领域

本发明主要涉及铁水流速检测技术领域，特指一种基于极化特征的铁水流速检测方法。

背景技术

钢铁行业中，高炉生产的稳定对于整个钢铁企业生产流程来说至关重要。高炉炼铁生产的工序能耗和生产成本都占到了钢铁企业生产的70％以上，然而，高炉内多种多相物质共存且相互作用，且诸多物理化学现象同时发生，在化工领域被认为是最复杂的冶金反应器之一，现有技术手段难以探知处于“黑箱”运行的高炉中内部的压力变化。检测高炉出铁口处铁水的流速能表征高炉炉内的压力，同时也能反映产出的金属和渣之间的比例关系，及时发现并排除异常工况，改善高炉透气性，保证高炉平稳顺行生产。因此，检测高炉出口处铁水的流速对于高炉生产节能减排、提质增效的意义尤为重要。

检测对象为高温高光的铁水，而且检测现场存在不可避免的震动及大量且分布不均的粉尘等强干扰因素，给检测带来极大的挑战。目前有关检测高温铁水流速的方法主要为非接触式测量法，非接触式有：图像法和数值模拟法。

图像法将十字丝标签贴在鱼雷罐的罐体上，通过对十字丝的图像处理,采用特征匹配方法进行粗定位，应用角点检测实现精确定位，获得了鱼雷罐车弹簧的下压移动距离，计算得到流入到鱼雷罐车中铁水的质量，并计算出实时铁水流量现场工人对于出铁口铁水的流量。但是这种的测量方法存在比较大的时滞性和不精确性，难以为高炉的稳定高效生产提供有效的指导意义。

数值模拟法通过建立高炉出铁口铁水出流的机理模型，利用数值模拟的方法计算出了高炉出铁的各阶段的铁水的流速值，但是该方法需要良好的假设环境及非已知的参数值，无法得到准确流速值。

高温高速铁水流速的检测挑战性极大，而且相关专利很少，且现有专利的缺陷较大。

专利公开号CN103480813A发明专利是一种连铸结晶器高温钢液流速测量装置及测量方法，该专利发明了一种对高温钢液流速测量装置，其工作原理是轴承通过固定轴固定在固定装置上，轴承上、下对称位置分别安装弹簧和测量杆，弹簧安装“T”型固定装置上，轴承安装轴承套，通过联轴器连接轴承套和角度位移感器，角度位移传感器由电源供电，记录测量杆在流动钢液中的实时偏转角度，并通过数据线传输到数据采集分析系统，将角度数据转化为钢液流速值。但该专利需要根据装置检测对象不同需要重新配准，使用前将装置预热至1200～1400℃，且检测量程较小，不能检测流速过大的流体，检测结束后装置不能直接检测下一个对象，在使用的可重复性上受到限制。

专利公开号CN104131126A发明专利是一种基于模糊模型的高炉熔渣流量检测方法，该专利建立高炉熔渣流量的模糊推理模型，结合第i时刻的渣面高度的大小对高炉熔渣流量的影响特性，设定关于第i时刻的渣面高度的模糊隶属函数，利用模糊推理模型与模糊隶属函数，建立高炉熔渣流量计算模型，使用高炉熔渣流量计算模型进行高炉实时熔渣总流量的在线检测。但该专利中的初始值是通过工艺人员由人工操作经验知识中获得的，人为因素影响较大，主观性强，且设计流程是一个开环，无法保证长期运行结果的准确性。

发明内容

本发明提供的基于极化特征的铁水流速检测方法，解决了现有对具有高温、高速、高光的铁水流的流速检测精度不高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的基于极化特征的铁水流速检测方法包括：