本发明专利技术在雷达数据的基础上提供实测数据和布料模型的数据融合进行料面监测方法。该方法包括：基于布料模型计算理论料面形状；对雷达等实测数据进行配准,将所述实测数据转化为高炉的料面数据；将所述料面数据进行一次融合，获得一次融合数据值；将所述一次融合数据值与理论料面形状进行再次融合，利用多种实际测量数据结果，将其转换为反应料面高度的数据，并结合高炉布料规律，将实测数据与理论计算数据相融合，使最终所得料面既符合高炉布料规律，又符合实际测量结果，大大提高了实际高炉料面信息量，为料面成像和料面监测提供了更加精准的信息。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金机械制造及自动化
的布料监测和控制方法，特别是一种基于高炉溜槽布料模型数据、雷达数据、机械探尺数据和十字测温热电偶数据进行融合，从而优化高炉布料的监测和控制方法。
技术介绍
高炉冶炼过程与炉内料面形状有着十分紧密的关系。通过监视料面形状可以很好地掌握冶炼的过程，进而得到准确的操作方式，然而高炉内部工作环境极其恶劣，直接检测料面情况非常不易。受高炉炉顶安装条件限制，高炉检测设备安装个数有限。如何利用有限的检测点描述料面形状是实现高炉料面成像和料面控制的重要问题。 目前用于高炉料面方面的技术主要有通过各类传感器对料面进行检测，然后利用得到的信息进行料面的重构等，但这种料面检测得到的信息一般很少且料面的重构也存在误差，单凭重构的料面无法达到料面监测的要求。中国技术专利CN200979439Y，《一种用于测量高炉炉内料面高度的雷达探尺》，其特点是用于测量高炉炉内料面高度的雷达探尺，它由雷达传感器和角度调整器组成；该专利实质在于设计了一个可调角度的波纹导波管，可以调节雷达入射的角度，但问题是波纹管在闻炉闻温闻压闻粉尘情况下，本身的密封和寿命就有问题，加上开的孔太大，对闻炉的寿命，实际的安装空间等都存在问题。中国专利技术专利CN101020933A，《高炉料面形状动态立体监测系统及检测方法》，其特点是为采用三维技术进行雷达成像的一种监测与测量方法。系统包括雷达测量单元，辅助安装单元，数据采集与成像单元，以及配套的高炉料面立体监测软件组成成像系统。该系统在系统组成，检测步骤，成像方法上提出了专利，并生成了所需3D图像的相关图像。申请号为CN201010290782的中国专利技术专利《一种基于多源异构数据融合的高炉料面成像系统》，其特点是将高炉雷达、机械探尺和十字测温热电偶这三处采集的数据通过数据传输设备送入包含机械探尺高度数据、高炉雷达高度数据、十字测温热电偶温度数据、以及炉身热电偶温度数据的系统数据库中，然后通过与炉外的数据融合系统进行比较和数据融合计算结果送入后续的可视化的三维显示系统。此专利技术考虑机械探尺、高炉雷达、十字测温热电偶方面的因素，合理优化布置高炉雷达的安装位置，进行了多源异构数据融合，最终获得更加准确的料面信息。上述现有技术均未考虑高炉布料规律，未考虑布料模型的先验知识，没有考虑把布料知识与测量消息相融合。申请号为CN201110002630的中国专利技术专利，《一种高炉布料料面偏析数值模拟方法》，其特点是采用反向求解过程，即先确定炉料填充曲面，再进行滑移曲面的迭代求解；以左右料线深度值，分别计算左右两边的三段法料面形状，保存料面方程；在左右料面方程的基础上，确定炉料填充曲面，并计算炉料填充量；以炉料填充量为目标值，迭代搜索、确定炉料滑移曲面，直到炉料滑移量与填充量相等，从而得到完整连续的滑移一填充曲面；将计算得到的炉料滑移曲面、填充曲面与原左右料面进行整合，形成整个炉喉直径范围的新料面，完成料面偏析修正。其缺点在于料面成像过程中忽略多点料面实测值。申请号为201110125524的中国专利技术专利，《基于多点雷达数据的无料钟高炉炉顶布料闭环控制方法》，其特点是利用多雷达数据和布料模型估计料面形状；建立矿焦比分布数学模型，利用矿焦比分布代替煤气流分布；建立期望矿焦比分布数学模型，根据炉况信息设置期望矿焦比分布；在基于雷达数据开发的布料模型上，设置最优的布料矩阵，使下次布料后形成的矿焦比分布达到期望；最后实现闭环控制及煤气流分布始终合理的目的。该方法的缺点在于实际测量信息过少，没有充分利用测量数据，无法准确反映真实料面情况。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述技术缺陷，在雷达数据的基础上提供一种融合测量和料面监测方法，本专利技术在前人研究的基础上提出了更加完整、更加系统、更加创新的料面监测方法，该方法充分利用多种实际测量数据结果，将其转换为反应料面高度的数据，并结合高 炉布料规律，将实测数据与理论计算数据相融合，使最终所得料面既符合高炉布料规律，又符合实际测量结果，大大提高了实际高炉料面信息量，为料面成像和料面监测提供了更加精准的信息，同时，该方法还在料面检测的基础上建立了完整的故障诊断、异常标记及料面分析模块，可为后期高炉分析和决策提供更加完整的信息。为此，本专利技术的第一个目的在于提出一种基于实测数据和布料模型的数据融合进行料面监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤a、基于布料模型计算理论料面形状；b、对实测数据进行配准，将所述实测数据转化为高炉的料面数据；C、将所述料面数据进行一次融合，获得一次融合数据值；d、将所述一次融合数据值与所述理论料面形状进行再次融合；优选地，所述实测数据包括多个高炉雷达数据、多个机械探尺数据和多个十字测温热电偶数据，转化后的所述高炉的料面数据包括雷达测量值、机械探尺测量值和十字测温配准值；步骤b具体为将高炉雷达数据转化为反映料面高度的雷达测量值，由机械探尺数据直接得到反映料面高度的机械探尺测量值，将十字测温热电偶数据进行时空配准，转化为十字测温配准值。优选地，所述将十字测温热电偶数据进行时空配准包括利用样条插值法对十字测温热电偶数据进行时间配准，再利用尺度压缩比例因子进行空间配准。优选地，步骤b和步骤c之间还包括对雷达测量值进行修正，基于修正后的雷达测量值利用最小二乘法拟合料面，并引入体积约束，使得新旧料面曲线所形成的曲面绕高炉中心线旋转而围成的体积与添加炉料的实际装入量相等；进行一次融合的所述料面数据包括所述拟合得到的拟合料面。优选地，步骤c具体为c I、计算机械探尺与第j环上每个十字测温热电偶的欧氏距离，将最小欧氏距离所属的机械探尺，作为对应j环的机械探尺；c2、获取第j环十字测温热电偶反应的料面高度Wj ；c3、将第j环上对应的所述拟合料面上的高度值IHj与所述料面高度Wj加权修正，获得修正后的j环料面高度值％；c4、将所述对应j环的机械探尺的测量值与所述j环料面高度值％进行加权修正，得到所述一次融合数据值。优选地,所述步骤d具体为dl、结合料线检测点位置、高炉布料规律及颗粒物质堆积特性重构高炉料线形状，其中，包括根据高炉炉料颗粒物质堆积特性，以及在高炉煤气流作用下，内、外堆角的变化，确定高炉炉料颗粒的堆积料面；d2、结合所述一次融合数据值和基于布料模型计算出的所述理论料面形状，以及高炉布料矩阵对布料冲击情况下颗粒物质的堆积形状的约束条件，得到堆尖位置，并获得生产条件下料线的平台位置和平台宽度；d3、过所述料线检测点及所述堆尖位置以所述堆积料面为约束做分段三次Hermite插值得到料线形状。优选地，所述步骤d后还包括步骤e :进行故障诊断、异常标记及料面分析，步骤e包括el、雷达故障标记，根据雷达的以往测量值，记录雷达以往正常值，当出现单一雷达值发生突变时，对雷达故障进行标记；e2、料面异常标记，当出现料面偏析、倾斜、局部塌陷时对料面进行报警与记录；e3、料面形状的分析统计，采集一段时间的雷达料面波动信息，自动或者人为地统计出料面的分类形状，作为炉长决策和调整布料的依据。本专利技术还提出一种基于实测数据和布料模型的数据融合进行料面监测系统，其特征在于，该系统包括以下模块数据输入和时空配准模块，用于输入布料参数，并基于布料模型计算理论料面形状；以及用于本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于实测数据和布料模型的数据融合进行料面监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a、基于布料模型计算理论料面形状；b、对实测数据进行配准,将所述实测数据转化为高炉的料面数据；c、将所述料面数据进行一次融合，获得一次融合数据值；d、将所述一次融合数据值与所述理论料面形状进行再次融合。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈先中，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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