高炉出渣铁状态在线检测方法技术

本发明专利技术提供了一种高炉出渣铁状态在线检测方法，所述高炉出渣铁状态在线检测方法包括：安装成像装置，采集高炉炉前出铁状态和出渣状态的原始视频图像；将采集的原始视频图像传回采集站，对原始视频图像数据化并进行数据分析处理，得到分析结果；展示分析结果。本发明专利技术用于高炉冶炼生产实践，实时掌握高炉炉前出渣铁状况，实现高炉炉前精细化操作和管理。

On-line Detection Method of Blast Furnace Slag-discharging Iron Status

【技术实现步骤摘要】
高炉出渣铁状态在线检测方法
本专利技术涉及冶金领域，具体涉及高炉出渣铁检测方法，特别是一种高炉出渣铁状态在线检测方法。
技术介绍
在高炉冶炼过程中，从炉顶不断加入的高炉原燃料经过一系列的气-固-液三相反应连续生成铁水和炉渣存积在炉缸里，当炉缸内渣铁不能及时排除，随着存储量增加，炉缸内空间减少，导致出现高炉风压升高、透气性恶化等现象，甚至导致风口烧损、炉况失常等恶性事故。炉前作业的主要任务就是保证良好的铁口状态和炉前设备状态(开口机、液压炮、渣处理设备)，炉内的渣铁能及时的从炉缸内排出，而高炉炉前出渣铁状态的检测是判断高炉渣铁排放是否及时顺畅的依据。目前，一般高炉炉前出铁状态信息中的开堵铁口时间、来渣时间以人工录入为主，繁琐费时，而且受现场工作人员工作状态变化等因素影响，录入信息时有不准或遗漏，导致统计铁次、出渣率、铁次管理、铁口管理等的基础分析数据不准确，结果亦不可信，无法分析当时高炉的出渣铁状态，不能满足大高炉炉前生产数字化、精细化管理要求。综上所述，现有技术中存在以下问题：高炉炉前出渣铁信息的获取过程中存在不及时、不准确的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种准确、快捷、高效的高炉炉前出渣铁信息在线检测方法，以解决高炉炉前出渣铁信息的获取过程中存在不及时、不准确、人为因素多等问题。为此，本专利技术提出一种高炉出渣铁状态在线检测方法，所述高炉出渣铁状态在线检测方法包括：安装成像装置，采集高炉炉前出铁状态和出渣状态的原始视频图像；将采集的原始视频图像传回采集站，对原始视频图像数据化并进行数据分析处理，得到分析结果；展示分析结果。进一步的，所述高炉出渣铁状态在线检测方法具体包括：步骤A:在高炉出铁场和运渣皮带上方安装成像装置和照明装置，依据需要检测的铁口和皮带渣量来调整设定摄像头方位；步骤B:用成像装置得到的高炉出铁场和/或运渣皮带上每一帧视频图像，视频图像的格式为RGB格式，存储在采集站；成像装置每秒拍摄24帧视频图像；步骤C:对采集站采集到的每一帧视频图像进行HSV色彩模型转换并保存；步骤D:对经过HSV色彩模型转换的每一帧视频图像进行图像滤波和像素矩阵方阵化处理，得到每一帧图像的像素矩阵灰度特征值并保存；步骤E:求解统计每一帧图像的像素矩阵灰度特征值，得到每一帧图像的灰度特征值的最大连通面积并保存；步骤F:将采集站保存的时间连续的20帧图像的灰度特征值最大连通面积进行K值计算：K为高炉出渣铁趋势值，无量纲，其中x(i)就是1到20组成的数组，x(i)＝[1,2,3,…,20]；tzmj(i)为对应20帧图像的灰度特征值最大连通面积，单位为像素；avg(x,20)代表x(i)从1取到20的平均数；avg(tzmj,20)指所取的20个连通面积的平均数，步骤G:根据K值计算结果，判断高炉出渣铁状态。进一步的，统计当前帧以前的20帧图像的K值>a1的个数countk1，当countk1>b1且tzmj>c1时，判断为开铁口状态；统计当前帧以前的20帧图像的K值>a2的个数countk2，当countk2>b2且tzmj<c2时，判断为堵铁口状态；统计当前帧以前的20帧图像的K值>a3的个数countk3，当countk3>b3且tzmj>c3时，判断为来渣状态；堵口状态和出完渣状态同步。进一步的，步骤D包括：对出铁、出渣信号不明显的图像特征进行剪切滤波处理。进一步的，步骤D还包括：将剪切滤波后的图像像素矩阵补齐为方阵。进一步的，步骤E包括：选取每一帧图像的像素矩阵灰度特征的色调、饱和度、明度进行先膨胀后腐蚀的闭运算，求得所述灰度特征值的最大连通面积。其中，膨胀就是对图像高亮部分进行“领域扩张”，效果图拥有比原图更大的高亮区域；腐蚀是原图中的高亮区域被蚕食，效果图拥有比原图更小的高亮区域。进一步的，通过OpenCV的形态学变换morphologyEx函数实现，函数中输入闭运算参数实现膨胀后腐蚀用于去除图像中的暗点。本专利技术用摄像头或成像装置代替人眼，克服了传感器不耐高温的缺点，测量准确，不存在人眼疲劳以及人为失误的问题，而且能够进行数字化存储，进行实时在线检测，减轻了工人的操作强度，提高了操作的可靠性，能够用于高炉冶炼生产实践，实时掌握高炉炉前出渣铁状况，实现高炉炉前精细化操作和管理。附图说明图1为本专利技术的工作流程框图；图2为本专利技术出铁场摄像头读取的原始的RGB图像经过颜色空间函数转换为HSV色彩模型的结果图；图3为对图2出铁信号特征不明显的图像特征进行剪切滤波处理；图4为图3经过HSV色彩模型转换的图像再通过HSV各颜色通道的阈值设定，把符合阈值的区域设定值为255，不符合阈值的区域设定为0，最终实现图像二值化(黑白化)后的结果；图5为本专利技术运渣皮带摄像头读取的原始的RGB图像经过颜色空间函数转换为HSV色彩模型的结果图；图6为对图2出渣信号特征不明显的图像特征进行剪切滤波处理；图7为图6经过HSV色彩模型转换的图像再通过HSV各颜色通道的阈值设定，把符合阈值的区域设定值为255，不符合阈值的区域设定为0，最终实现图像二值化(黑白化)后的结果。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术。如图1所示，本专利技术在线检测方法，由高炉出铁场和水渣运输皮带上方安装成像装置和照明装置提供原始视频图像，采集模块将视频信号传回采集站，通过特定的算法将视频信号数据化并进行数据分析处理，将其计算结果信息展示到系统上，实现高炉炉前出铁状态和出渣状态的实时跟踪，具体步骤如下：在高炉出铁场和运渣皮带上方安装成像装置和照明装置，依据需要检测的铁口和皮带渣量来调整设定摄像头方位；通过图像采集模块，如图2和图5所示，经过周期图像提取软件获得每秒24帧图像数据，得到每一帧图像格式为RGB格式的图像。对采集站采集到的图像进行HSV色彩模型转换，得到HSV格式图像；转换后的HSV格式图像进行去死角模糊化处理，使图像信息更加准确；其中，如图3和图6所示，对进行HSV色彩模型转换的图像进行图像滤波和像素矩阵方阵化处理。因出铁、出渣图像的主要特征处于图像的中间部分，对出铁、出渣信号不明显的图像特征进行剪切滤波处理。并将剪切滤波后的图像像素矩阵补齐为方阵。如图4和图7所示，求解统计每一帧图像的像素矩阵灰度特征值，将图3和图6中的图像，通过HSV各颜色通道的阈值设定，把符合阈值的区域设定值为255(即白色)，不符合阈值的区域设定为0(即黑色)，最终实现图像二值化(黑白化)后的结果。然后对图4和图7所示选取特征的色调、饱和度、明度进行先膨胀后腐蚀的闭运算，求得灰度特征值的最大连通面积，即求得图4和图7中白色面积的最大数值(因为高炉出渣铁状态下，钢水或渣铁的HSV数值是要达到一定数值的，或者，高炉出渣铁状态下，钢水或渣铁的色调、饱和度、明度是区别于背景或非出渣铁状态的，体现在灰度特征值上，就是钢水或渣铁为白色区域)。例如，选取每一帧图像的像素矩阵灰度特征的色调、饱和度、明度进行先膨胀后腐蚀的闭运算，求得所述灰度特征值的最大连通面积。其中，膨胀就是对图像高亮部分进行“领域扩张”，效果图拥有比原图更大的高亮区域；腐蚀是原图中的高亮区域被蚕食，效果图拥有比原图更小的高亮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高炉出渣铁状态在线检测方法，其特征在于，所述高炉出渣铁状态在线检测方法包括：安装成像装置，采集高炉炉前出铁状态和出渣状态的原始视频图像，格式为RGB格式；将采集的原始视频图像传回采集站，对原始视频图像数据化，由RGB格式转换为HSV格式，并进行数据分析处理，得到分析结果；展示分析结果。

【技术特征摘要】
1.一种高炉出渣铁状态在线检测方法，其特征在于，所述高炉出渣铁状态在线检测方法包括：安装成像装置，采集高炉炉前出铁状态和出渣状态的原始视频图像，格式为RGB格式；将采集的原始视频图像传回采集站，对原始视频图像数据化，由RGB格式转换为HSV格式，并进行数据分析处理，得到分析结果；展示分析结果。2.如权利要求1所述的高炉出渣铁状态在线检测方法，其特征在于，所述高炉出渣铁状态在线检测方法具体包括：步骤A:在高炉出铁场和运渣皮带上方安装成像装置和照明装置，依据需要检测的铁口和皮带渣量来调整设定摄像头方位；步骤B:用成像装置得到的高炉出铁场和/或运渣皮带上每一帧视频图像，视频图像的格式为RGB格式，存储在采集站；成像装置每秒拍摄24帧视频图像；步骤C:对采集站采集到的每一帧视频图像进行HSV色彩模型转换并保存；步骤D:对经过HSV色彩模型转换的每一帧视频图像进行图像滤波和像素矩阵方阵化处理，得到每一帧图像的像素矩阵灰度特征值并保存；步骤E:求解统计每一帧图像的像素矩阵灰度特征值，得到每一帧图像的灰度特征值的最大连通面积并保存；步骤F:将采集站保存的时间连续的20帧图像的灰度特征值最大连通面积进行K值计算：K为高炉出渣铁趋势值，无量纲，其中x(i)就是1到20组成的数组，x(i)＝[1,2,3,…,20]；tzmj(i)为对应20帧图像的灰度特征值最大连通面积，单位为像素；avg(x,20)代表x(i)从1取到20的平均数；avg(tzmj,20)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏玉，郑雷，苏志祁，莫朝兴，祝和利，唐志宏，潘晶，李明亮，陆建华，邹优虎，邓顺，覃江能，颜宵飞，
申请(专利权)人：柳州钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45