[发明专利]基于人工智能的炼铁高炉流嘴异常检测方法及系统

说明书

本发明涉及人工智能技术领域，具体涉及一种基于人工智能的炼铁高炉流嘴异常检测方法及系统。该方法利用语义分割网络提取含有铁水罐和摆动流嘴的第一图像；获取第一图像的3D点云数据；分析摆动流嘴和铁水罐中心点的最大距离，得到合理摆动角范围；获取摆动流嘴在三维坐标下的运动速度；分析摆动流嘴Z方向的运动速度，得到摆动流嘴的震动程度；当震动程度在震动阈值内时，分析摆动流嘴Y方向的运动速度，得到摆动流嘴的准确性指标、及时性指标和稳定性指标；获取摆动流嘴的摆动异常程度。结合摆动流嘴的震动程度、准确性指标、及时性指标和稳定性指标来能够准确检测出摆动流嘴在试运行期间的异常摆动现象，减少人工资源，降低高炉出铁的安全隐患。

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，具体涉及一种基于人工智能的炼铁高炉流嘴异常检测方法及系统。

背景技术

摆动流嘴是炼铁大中型高炉出铁场的专用设备，一般安装在出铁场下面，起作用是把经铁水沟流出的铁水注入到铁场平台下的任意一个铁水罐中。因摆动流嘴故障不能准确及时地把铁水注入到出铁场下方的铁水罐中，将造成跑铁水、烧铁水罐、烧轨道等等事故，迫使高炉出铁人员全压堵住铁口，危险因素很大。因此，保证摆动流嘴设备的正常使用成为高炉安全稳定运行的重要条件。

高炉出铁之前都先要检查摆动流嘴的状态，现有技术都是在摆动流嘴试运行过程中，通过人工检查摆动流嘴的摆动方向是否正常切换和限位是否正常，同时还要判断摆动流嘴边上附着的渣铁是否妨碍摆动流嘴的摆动。

发明人在实践中，发现上述现有技术存在以下缺陷：在摆动流嘴试运行过程中，通过人工检测摆动流嘴的摆动方向，会由于人工检测的主观性，使得摆动流嘴的试运行结果出现误差，进而会对高炉出铁过程造成影响。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于人工智能的炼铁高炉流嘴异常检测方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

第一方面，本发明一个实施例提供给了一种基于人工智能的炼铁高炉流嘴异常检测方法，该方法包括以下具体步骤：

利用语义分割网络得到包含铁水罐和摆动流嘴的第一图像；

获取所述第一图像中所述铁水罐和所述摆动流嘴的3D点云数据；

利用所述3D点云数据，计算在摆动的安全距离阈值内，所述摆动流嘴到所述铁水罐罐口的中心点的最大距离，以得到所述最大距离对应的合理摆动角范围；

根据所述3D点云数据，利用改进的光流法获得所述摆动流嘴在三维坐标下的运动速度；

根据预设时间内所述摆动流嘴的所述运动速度在三维坐标下Z方向的速度变化，利用在该方向上的运动速度、运动方向的变化次数及其运动时间预测震动程度；

当所述震动程度小于震动阈值时，根据所述预设时间内所述摆动流嘴在三维坐标下Y方向的速度变化，通过判断所述摆动流嘴的速度为0时对应的摆动角度是否在所述合理摆动角范围内以得到所述摆动流嘴的准确性指标，通过判断摆动时间是否在时间阈值内以得到所述摆动流嘴的及时性指标，通过摆动过程中速度突变量、摆动偏移角以及极限摆动角以得到所述摆动流嘴的稳定性指标；所述

摆动偏移角为所述摆动流嘴回程时刻的位置与所述Y方向的夹角；所述极限摆动角为所述摆动流嘴摆动的极限角度；

根据所述摆动流嘴的所述震动程度、所述准确性指标、所述及时性指标和所述稳定性指标得到摆动异常程度。

进一步地，所述改进的光流法的光流约束方程为：

其中，表示相邻两帧所述第一图像的3D点云数据之间的差值；V_x,V_y，V_z分别是点(x，y，z)处沿x轴、y轴、z轴的速度矢量；是所述第一图像在所述3D点云数据中所述点(x，y，z)的梯度。