一种炉风口AI自动断煤方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种炉风口AI自动断煤方法及系统，包括：获取炉风口成像视频，在实时风口视频中抽取帧图像；对图像进行预处理，识别分析预处理后的图像样本数据，得到风口状态类型；基于风口状态类型，进行风口自动断煤控制。本发明专利技术通过判断风口异常状态，自动实现停煤操作，保证了风口小套的使用寿命，有效避免了因小套被煤粉磨损烧坏而引起休风的情况；进一步的，通过风口AI计算图像温度数据，再结合渣铁温度趋势，模拟高炉黑盒温度，为炉温向温向凉提供参考数据依据，避免了炉凉，保证高炉稳定运行。运行。运行。

【技术实现步骤摘要】
一种炉风口AI自动断煤方法及系统


[0001]本专利技术涉及自动化的
，尤其涉及一种炉风口AI自动断煤方法及系统。

技术介绍

[0002]现有的炼铁厂高炉风口已安装风口成像设备，能够实时采集并显示风口成像的视频，通过风口成像设备的接入，技术人员可以在显示器上观察风口工作状况，但由于风口数量众多，实时数据海量，无法提供图像数据智能分析、报警、记录的功能，导致对风口情况进行监测和诊断时，无法使喷煤分配器自动停止喷煤，使得风口小套易磨损；综合高炉风口亮度和渣铁温度趋势功能对高炉炉温向温向凉进行预警，也是高炉冶炼急需解决的问题。

技术实现思路

[0003]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0004]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0005]因此，本专利技术提供了一种炉风口AI自动断煤方法及系统解决现有的高炉风口监测无法进行智能分析、报警、记录导致高炉风口小套被磨损，以及炉凉影响高炉稳定运行的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种炉风口AI自动断煤方法，包括：
[0008]获取炉风口成像视频，在实时风口视频中抽取帧图像；
[0009]对所述图像进行预处理，识别分析所述预处理后的图像样本数据，得到风口状态类型；
[0010]基于所述风口状态类型，进行风口自动断煤控制。
[0011]作为本专利技术所述的炉风口AI自动断煤方法的一种优选方案，其中：所述抽取帧图像包括：基于获取的炉风口成像视频，以每秒钟为目标时间，在所述风口视频中任意截取预设帧数图像，作为图像识别的输入图像样本数据。
[0012]作为本专利技术所述的炉风口AI自动断煤方法的一种优选方案，其中：对所述图像进行预处理，包括：将所述图像缩放到固定尺寸，计算图像像素并对图像做正规划，将每个像素点的灰度值映射到0
‑
1之间；
[0013]图像像素的均值表示为：
[0014][0015]其中，w和h分别表示图像的宽和高，i为第一坐标，j为第二坐标，p
ij
表示在坐标i，j的像素值，mean表示整张图像所有像素的均值；
[0016]图像像素的方差表示为：
[0017][0018]其中，std表示整张图像所有像素的方差；
[0019]每个像素点的灰度值，表示为：
[0020]P
ij
norm＝(P
ij
‑
mean)/std
[0021]其中，p
ij
表示在坐标i，j的像素值，mean表示整张图像所有像素的均值，std表示整张图像所有像素的方差。
[0022]作为本专利技术所述的炉风口AI自动断煤方法的一种优选方案，其中：识别分析所述预处理后的图像样本数据，包括：
[0023]将截取的任意帧图像，以三个帧图像作为样本数据输入至三个共享权值的Bilinear cnn网络中，利用三个相同结构的网络特征输出计算损失函数，将计算的损失函数结合，对网络进行微调训练得到双线性深度卷积神经网络模型
[0024]基于注意力机制的双线性深度卷积神经网络模型，任意抽取帧图像，送入单个分支Bilinear cnn网络，
[0025]通过softmax层得到风口故障类别的概率，取其中概率值最大的类别作为风口状况类型。
[0026]作为本专利技术所述的炉风口AI自动断煤方法的一种优选方案，其中：基于所述风口状态类型，进行风口自动断煤控制，包括：所述风口状况类型至少包括风口煤枪烧穿，风口挂渣以及风口落大块；
[0027]当炉风口出现风口煤枪烧穿、风口挂渣、风口落大块的异常状态时，数据采集站实时读取数据库数据，对异常数据进行清洗处理；
[0028]对异常状态的风口，通过OPC通讯将该风口的停煤指令发送至煤枪PLC中，实现自动停煤。
[0029]第二方面，本专利技术提供了一种炉风口AI自动断煤系统，包括：图像获取单元、识别单元以及控制单元；
[0030]图像获取单元，用于获取炉风口成像视频，在实时风口视频中抽取帧图像；
[0031]识别单元，用于对所述图像进行预处理，识别分析所述预处理后的图像样本数据，得到风口状态类型；
[0032]控制单元，用于基于所述风口状态类型，进行风口自动断煤控制。
[0033]作为本专利技术所述的炉风口AI自动断煤系统的一种优选方案，其中：所述图像获取单元包括显示模块以及图像采集模块；
[0034]所述图像采集模块在高炉风口吹管处获取炉风口成像视频，根据视频成像需求调整显示模块用于识别单元进行图像识别；
[0035]所述识别单元包括图像处理模块，图像识别模块以及数据库；
[0036]所述图像处理模块将接收到的风口成像视频进行图片抽帧处理，并对处理后的图片发送至图像识别模块进行图像识别分析，所述图像识别分析结果存储至数据库。
[0037]作为本专利技术所述的炉风口AI自动断煤系统的一种优选方案，其中：控制单元包括数据采集模块，数据处理模块以及煤枪点位信号模块；
[0038]所述数据采集模块实时读取数据库中的异常数据，并将读取到的数据送入数据处理模块进行数据清洗，筛选出正确识别且需要停煤处理的异常风口号；
[0039]所述数据采集模块与煤枪点位信号模块相互连接，所述数据采集模块将数据处理模块筛选出的异常风口号，通过煤枪点位信号模块向对应的PLC点位发送停煤指令信号，风口煤枪PLC系统接收到停煤指令后，进行停煤操作；当达到预置间隔时间后，数据采集模块通过煤枪点位信号模块向对应已经停煤的PLC点位发送恢复喷煤的指令信号，恢复炉口喷煤。
[0040]第三方面，本专利技术提供了一种计算设备，包括：
[0041]存储器和处理器；
[0042]所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述炉风口AI自动断煤方法的步骤。
[0043]第四方面，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述炉风口AI自动断煤方法的步骤。
[0044]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术通过判断风口异常状态，自动实现停煤操作，保证了风口小套的使用寿命，有效避免了因小套被煤粉磨损烧坏而引起休风的情况，提高了；进一步的，通过风口AI计算图像温度数据，再结合渣铁温度趋势，模拟高炉黑盒温度，为炉温向温向凉提供参考数据依据，避免了炉凉，保证高炉稳定运行。
附图说明
[0045]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种炉风口AI自动断煤方法，其特征在于，包括：获取炉风口成像视频，在实时风口视频中抽取帧图像；对所述图像进行预处理，识别分析所述预处理后的图像样本数据，得到风口状态类型；基于所述风口状态类型，进行风口自动断煤控制。2.如权利要求1所述的炉风口AI自动断煤方法，其特征在于，所述抽取帧图像包括：基于获取的炉风口成像视频，以每秒钟为目标时间，在所述风口视频中任意截取预设帧数图像，作为图像识别的输入图像样本数据。3.如权利要求2所述的炉风口AI自动断煤方法，其特征在于，对所述图像进行预处理，包括：将所述图像缩放到固定尺寸，计算图像像素并对图像做正规划，将每个像素点的灰度值映射到0
‑
1之间；图像像素的均值表示为：其中，w和h分别表示图像的宽和高，i为第一坐标，j为第二坐标，p
ij
表示在坐标i，j的像素值，mean表示整张图像所有像素的均值；图像像素的方差表示为：其中，std表示整张图像所有像素的方差；每个像素点的灰度值，表示为：P
ij
norm＝(P
ij
‑
mean)/std其中，p
ij
表示在坐标i，j的像素值，mean表示整张图像所有像素的均值，std表示整张图像所有像素的方差。4.如权利要求3所述的炉风口AI自动断煤方法，其特征在于，识别分析所述预处理后的图像样本数据，包括：将截取的任意帧图像，以三个帧图像作为样本数据输入至三个共享权值的Bilinear cnn网络中，利用三个相同结构的网络特征输出计算损失函数，将计算的损失函数结合，对网络进行微调训练得到双线性深度卷积神经网络模型；基于注意力机制的双线性深度卷积神经网络模型，任意抽取帧图像，送入单个分支Bilinear cnn网络；通过softmax层得到风口故障类别的概率，取其中概率值最大的类别作为风口状况类型。5.如权利要求4所述的炉风口AI自动断煤方法，其特征在于，基于所述风口状态类型，进行风口自动断煤控制，包括：所述风口状况类型至少包括风口煤枪烧穿，风口挂渣以及风口落大块；当炉风口出现风口煤枪烧穿、风口挂渣、风口落大块的异常状态时，数据采集站实时读取数据库数据，对异常数据进行清洗处理；
对异常状态的风口，通过OPC通讯将该风口的停煤指令发送至煤枪...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建文，林锋，胡良，黄树生，李宏玉，邱未名，全建，龙逸莲，
申请(专利权)人：柳州钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：