對(duì)脫硫鐵水扒渣操作效果評(píng)價(jià)系統(tǒng)的研究

王家軍 董臣超 王雪寒 王宗鵬

摘要：介紹了脫硫鐵水表面扒渣操作效果評(píng)價(jià)系統(tǒng)的技術(shù)方案、實(shí)現(xiàn)的功能和評(píng)價(jià)方法研究的過程，對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用取得的效果進(jìn)行7簡(jiǎn)要介紹。

關(guān)鍵詞：脫硫鐵水 扒渣操作 效果評(píng)價(jià) 研究

前言

在煉鋼工藝中，為了提高入爐鐵水的質(zhì)量，通常在鐵水人爐前，增加鐵水脫硫工序。脫硫過程需加入輔料，脫硫后會(huì)在鐵水表面漂浮一層殘?jiān)?，在鐵水入爐前，需要用專用設(shè)備

扒渣機(jī)將料渣扒出，以防止渣中的硫再次混入鐵水。另外，在扒渣過程中，崗位人員需直接觀察鐵水表面進(jìn)行操作，長(zhǎng)時(shí)間操作會(huì)影響視力，進(jìn)而影響操作效果。再者，操作效果缺乏標(biāo)準(zhǔn)，有時(shí)難于判斷渣是否清除干凈，對(duì)扒渣的操作優(yōu)劣缺乏歷史追蹤手段?；谶@些問題，研究實(shí)施了脫硫鐵水扒渣操作效果評(píng)價(jià)系統(tǒng)。

1.技術(shù)方案

系統(tǒng)需要采用視頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)扒渣前后圖像的分析和存儲(chǔ)。同時(shí)，崗位人員可通過視頻完成操作，避免直接觀察鐵水表面的過程。扒渣前后圖像及分析結(jié)果存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，以備管理人員進(jìn)行查詢。系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖l所示。

其中，視頻攝像機(jī)選用具有強(qiáng)光抑制功能的設(shè)備。為確保視頻的實(shí)時(shí)效果，采用具有VIDEO OUT信號(hào)輸出接口攝像機(jī)，同時(shí)要求配有RJ45接口，便于與工控機(jī)連接。系統(tǒng)中配有工業(yè)用視頻顯示器，配有VIDEO接口，用同軸信號(hào)細(xì)纜連接于攝像機(jī)地VIDEO OUT接口，以確保視頻顯示的實(shí)時(shí)性效果。攝像機(jī)安裝的位置盡量照射到鐵水包的整個(gè)包口，使崗位人員能通過視頻看清整個(gè)包口表面。工控機(jī)用于采集扒渣前后圖像，并進(jìn)行圖像分析，得到扒渣效果的評(píng)價(jià)結(jié)果，信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，共查詢終端進(jìn)行查詢。開發(fā)平臺(tái)為C#.NET 2010，數(shù)據(jù)庫(kù)選用soLServer2008。

2.系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

對(duì)攝像機(jī)等硬件的設(shè)置，本文不進(jìn)行詳細(xì)描述。本文主要針對(duì)圖像分析和評(píng)價(jià)結(jié)果計(jì)算功能的實(shí)現(xiàn)做些介紹。

（1）鐵水包口位置的確定

首先按照坐標(biāo)范圍，去掉圖像上面的時(shí)間和下面的圖像名稱文字區(qū)域。將截取獲得的Bitmap RGB圖像轉(zhuǎn)化為灰度數(shù)據(jù)，采用的轉(zhuǎn)化公式為：

Gray -0.299*Red+0.587*Green+0.114*Blue

通過程序掃描圖像的灰度數(shù)據(jù)，根據(jù)灰度變化，當(dāng)連續(xù)6個(gè)灰度值大于經(jīng)驗(yàn)值140時(shí)，系統(tǒng)確認(rèn)為包口的區(qū)域。由于扒渣時(shí)鐵水包需要傾斜一定角度，圖像中鐵水上部有一段鐵水包的沿壁，沿壁的區(qū)域根據(jù)經(jīng)驗(yàn)做一定的高度去除。扒渣前后圖像包口位置的確定，采取相同的方法。系統(tǒng)確定的包口區(qū)域如圖2所示。

（2）扒渣效果評(píng)價(jià)

在扒渣過程中，鐵水包的角度可能會(huì)有小幅度的調(diào)整，這會(huì)導(dǎo)致扒渣前后包口的位置不完全重合。系統(tǒng)作圖像分析比較時(shí)，選取包口重合的部分。對(duì)扒渣前后兩幅圖像的評(píng)價(jià)，計(jì)算扒渣后的圖像各點(diǎn)灰度與扒渣前圖像各點(diǎn)灰度的差值，并根據(jù)對(duì)比的點(diǎn)數(shù)和差值的匯總數(shù)據(jù)計(jì)算得到圖像的平均灰度差。最后再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)獲得的最大灰度和最小灰度經(jīng)驗(yàn)值，計(jì)算得到灰度差的百分值，就得到了扒渣效果評(píng)價(jià)結(jié)果。

系統(tǒng)采用的計(jì)算公式為：

評(píng)價(jià)結(jié)果一平均灰度差/（最大灰度經(jīng)驗(yàn)值 除渣前灰度均值）*l100

其中最大灰度經(jīng)驗(yàn)值為220，平均灰度差和除渣前灰度均值通過采集計(jì)算得到。

（3）信息存儲(chǔ)及查詢

系統(tǒng)將扒渣前后的圖像和評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果等信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，供生產(chǎn)管理部門進(jìn)行歷史信息查詢和問題分析。歷史查詢提供按時(shí)間的數(shù)據(jù)查詢功能，列表顯示歷次扒渣的扒渣效率和扒渣前后圖像存儲(chǔ)位置，并且系統(tǒng)可設(shè)定歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)。

3.應(yīng)用效果

系統(tǒng)在某鋼鐵企業(yè)I50t車間脫硫工藝投入應(yīng)用，崗位人員可通過視頻顯示器完成扒渣操作，減輕了崗位人員的視覺疲勞。由于系統(tǒng)對(duì)操作結(jié)果自動(dòng)生產(chǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)崗位操作提供了指導(dǎo)。通過跟蹤實(shí)際脫硫扒渣情況，并對(duì)比未采用本系統(tǒng)的爐次，使生產(chǎn)中的鈍化石灰粉消耗、顆粒鎂消耗和石灰石消耗都得到降低。同時(shí)也使轉(zhuǎn)爐回硫量降低0.002%，扒渣鐵損降低約0.6kg/t，為企業(yè)生產(chǎn)帶來了一定效益。同時(shí)系統(tǒng)的歷史信息存儲(chǔ)查詢功能，對(duì)扒渣得操作過程起到了監(jiān)督作用，有利于確保崗位的操作效果。

結(jié)束語

在硬件配置方面，系統(tǒng)采用了常規(guī)的設(shè)備和裝置，便于系統(tǒng)后續(xù)運(yùn)維。在軟件開發(fā)方面，采用了相對(duì)簡(jiǎn)捷的圖像處理和分析方法，確保了系統(tǒng)響應(yīng)速度，也降低了對(duì)硬件功能的要求，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)研究的最初目標(biāo)，對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息化系統(tǒng)研究有一定的借鑒意義。

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