一种处理煤气流中心动态跟踪及煤气利用率监测方法

摘要

本发明公开了一种处理煤气流中心动态跟踪及煤气利用率监测方法，包括：步骤一，数据采集与处理；步骤二，红外图像处理；步骤三，温度场定标；步骤四，煤气流中心动态跟踪；步骤五，煤气利用率监测。本发明的优点是：实现简单，通过对采集的红外图像处理、结合测温数据及高炉设计数据进行温度场定标，实现对料面煤气流中心落点分布的动态跟踪，以及对煤气流中心分布特征及对应煤气利用率进行分类，确定煤气流中心变化与高炉煤气利用率之间的关系，实现对煤气利用率的实时监测，能够实时准确的识别煤气流中心的动态变化情况以及与对应煤气利用率之间的关系，使高炉布料操作实现在线监测及可视化控制，具有准确率高、实时性强的优点。

主权项

一种处理煤气流中心动态跟踪及煤气利用率监测方法，其特征在于，包括：步骤一，数据采集与处理：在线采集一个月内，720小时的红外视频生产数据、十字测温数据及每小时的平均煤气利用率，经过图像提取获得每秒24帧的红外图像数据；步骤二，红外图像处理：对步骤一获得的红外图像数据进行批量叠加处理，得到每小时3600帧煤气流的红外图像，对叠加后的红外图像进行均值、中值滤波处理，滤除噪声和脉冲干扰，采用全阈值分割的方法对滤波后的图像进行特征提取，得到煤气流中心所在的亮度带区域；步骤三，温度场定标：对拍摄的高炉内部料面进行旋转计算，并结合十字测温热电偶完成空间定标，得到高炉物理中心及十字测温热电偶在红外图像中的位置，统计热电偶附近的灰度值建立温度与灰度的数学模型，确定温度灰度的对应关系；步骤四，煤气流中心动态跟踪：具体过程通过以下步骤实现：a.根据温度与灰度的对应关系得到图像高温区域的阈值，通过图像特征提取得到煤气流中心所在区域，根据图像位图流格式，对图像中亮度带区域的所有横、纵坐标分别取均值，提取每秒的煤气流中心点坐标；b.根据十字热电偶及高炉物理中心在图像上的具体位置，以图像纵向上的两个十字测温热电偶之间的像素数为短半轴，横向上的两个十字测温热电偶之间的像素数为长半轴，以高炉物理中心在图像上的位置为中心，作出反映实际炉喉料面的椭圆图形，将提取的每秒煤气流中心点标记在椭圆上，进行煤气流中心偏移操作：椭圆从里到外分为第一、二、三圈，把落在第一圈内的点设为“煤气流中心无偏移”，落在第二圈内的点设为“煤气流中心偏移较小”，而落在第三圈内的点设为“煤气流中心偏移较大”；c.进行煤气流中心占有率计算，计算煤气流中心分别落在不同椭圆区域的占有率，对煤气流中心的动态变化进行统计量化：其中N_t为第t个小时提取煤气流中心点总个数,N_it为第t个小时落在第i圈内的中心点个数,r_it为第t个小时落在第i圈煤气流中心的占有率，用向量表征第t个小时高炉煤气流中心的分布状态；步骤五，煤气利用率监测：利用模糊C均值聚类对每小时的煤气流中心偏移度与对应的煤气利用率η_t组成的720个向量进行模糊分类，聚类损失函数为：利用多元函数求极值的方法得到：其中，c为预定的类别数目，为聚类中心，是第i个样本对于第j类的隶属度函数。