基于多源信息融合的高爐料面溫度場在線檢測系統(tǒng)研究及其應(yīng)用.pdf

1、鋼鐵產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，涉及面廣，產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用。高爐是鋼鐵生產(chǎn)流程中的最關(guān)鍵設(shè)備，也是能源、資源消耗和環(huán)境污染的大戶。高爐的順行、穩(wěn)定、高效生產(chǎn)，關(guān)系到整個鋼鐵公司乃至整個社會的經(jīng)濟(jì)效益。
　　 高爐爐喉煤氣流分布是影響高爐生產(chǎn)狀況的主要的因素之一，對于保持高爐的穩(wěn)定運行和指導(dǎo)高爐優(yōu)化操作起著十分重要的作用。高爐料面溫度場能夠準(zhǔn)確地反映爐喉煤氣流分布狀況，本文針對單一檢測信

2、息不能準(zhǔn)確反映高爐料面溫度場的問題，運用信息融合技術(shù)、圖像處理技術(shù)、人工智能技術(shù)、軟測量技術(shù)等進(jìn)行“基于多源信息融合的高爐料面溫度場在線檢測系統(tǒng)”的研究，在某鋼鐵公司2200m3高爐上實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。應(yīng)用表明，系統(tǒng)能準(zhǔn)確反映高爐料面溫度場分布，為高爐布料操作和爐況診斷等提供了實時準(zhǔn)確的指導(dǎo)，保證高爐穩(wěn)順優(yōu)化運行，取得了顯著的效益。
　　 本文的主要研究工作和創(chuàng)新點包括以下4個方面：
　　 (1)基于異類信息提取和多源信息融

3、合的料面溫度場檢測方案本文在充分研究高爐生產(chǎn)工藝，煤氣流形成與分布原理基礎(chǔ)上，通過建立高爐紅外圖像、十字測溫、礦焦比以及料線等多源檢測信息與料面溫度場之間的灰色關(guān)聯(lián)度模型，確定影響高爐料面溫度場的過程檢測參數(shù)和特征量。采用高爐生產(chǎn)過程多源信息采集、多尺度異類信息特征提取和多源信息融合三個層次，確定高爐料面溫度場在線檢測方案。該方案能夠充分利用高爐現(xiàn)有檢測設(shè)備和儀器，有效計算和提取異類多尺度信息特征，合理融合各可信特征信息，為高爐生產(chǎn)過程

4、狀態(tài)檢測提供了新的有效手段。
　　 (2)高爐料面溫度不同尺度異類檢測信息的特征提取技術(shù)首先針對多源檢測信息在空間和時間尺度上的差異，采用基于空間幾何關(guān)系的空間配準(zhǔn)法和基于最小二乘的時間配準(zhǔn)方法，將多尺度信息統(tǒng)一在同一時間和空間維度上。其次，提取了不同尺度異類檢測信息的特征，包括在對紅外攝像機(jī)光學(xué)定標(biāo)的基礎(chǔ)上，提取了像素點與料面的幾何對應(yīng)關(guān)系，采用遺傳最大模糊熵算法提取了圖像二值特征，采用專家規(guī)則提取了圖像爐心位置和圖像等灰度線

5、；采用空間插值方法，提取了十字測溫平面溫度分布；通過高爐布料模型的計算，提取了與料面溫度分布有關(guān)聯(lián)的高爐軸向礦焦比。
　　 (3)基于可信度理論和卡爾曼濾波方法的高爐料面溫度場多源信息融合技術(shù)在提取多源異類信息特征的基礎(chǔ)上，首先分別通過各種單一異類信息估計料面溫度，包括采用熱力學(xué)原理，通過十字測溫平面溫度估計料面溫度；采用多點動態(tài)定標(biāo)方法，通過紅外圖像估計料面溫度；采用模糊推理方法，通過礦焦比估計料面溫度；采用熱傳導(dǎo)原理，通過爐

6、墻熱電偶估計料面邊緣溫度。其次分別采用可信度理論和卡爾曼濾波方法融合以上估計值，計算出料面中部區(qū)域和邊緣區(qū)域溫度，建立完整準(zhǔn)確的高爐料面溫度場。
　　 (4)建立高爐料面溫度場在線檢測系統(tǒng)，在典型高爐上應(yīng)用利用紅外攝像儀、圖像采集卡、工業(yè)以太網(wǎng)通信設(shè)備和工業(yè)控制計算機(jī)等硬件設(shè)備，采用VC++6.0進(jìn)行應(yīng)用軟件開發(fā)，實現(xiàn)了多源信息的采集、特征提取和信息融合，開發(fā)了具有友好人機(jī)接口和互聯(lián)性的高爐料面溫度場在線檢測系統(tǒng)。針對某鋼鐵公司