[发明专利]一种炼铁高炉渣皮数字孪生系统及方法

说明书

本发明涉及高炉炼铁三维可视化技术领域，尤其涉及一种炼铁高炉渣皮数字孪生系统及方法，包括3D建模仿真模块、操作动画模型演示模块、仿真画面检测模块、自动警告反馈模块、互检反馈模块和渣皮数字孪生模块。本发明可以结合3D建模仿真系统显示的数据采集、大数据的处理和人工智能的3D建模分析，实现对当前状态的评估、对过去发生问题的诊断，以及对未来趋势的预测，并给予分析的结果，仿真展示各种可能性，提供更全面的决策支持。本发明可以通过数字化的手段，将原先无法保存的专家经验进行数字化，并提供了保存、复制、修改和转移的能力，适合广泛推广。

技术领域

本发明涉及高炉炼铁三维可视化技术领域，尤其涉及一种炼铁高炉渣皮数字孪生系统及方法。

背景技术

高炉炼铁是目前钢铁企业生产生铁的主要方式，高炉体积巨大，存在很多辅助系统，一座大型高炉每分钟监测的数据量多达上千条，而且高炉生产过程是一个多变量、时变的复杂工业过程，炉体封闭，利用常规的检查设备和检测方法获得高炉内部物理和化学变化比较困难，所以，目前对于高炉炉况渣皮数字变化的判断与操作方式主要依靠的是操作人员的经验，通过有经验的操作人员现场对炉况渣皮数字变化进行判断，并给出对应的处理方案。对于大型高炉，操作人员一旦判断失误，就会造成渣皮数字变化的影响，而面对渣皮数字变化异常若没有及时采用有效的处理措施，就会造成巨大的经济损失。所以现有技术难以按时间先后形象化的展示过时操作高炉渣皮数字的变化形状和趋势，不能在线自动对过时操作高炉渣皮数字进行分析，不能在线进行数据自动采集、聚类分析、经济指标、操作方针的计算和保存，导致不能及时提取某种操作高炉渣皮数字的历史操作方针，以及由操作方针引起的操作高炉渣皮数字变化情况，不能适应在线控制操作高炉渣皮数字的需要，不能在线对当前操作高炉渣皮数字进行分类，因而无法以操作高炉渣皮数字的类别为基础，借鉴同类别操作高炉渣皮数字的历史操作对对当前操作提供指导。

发明内容

本发明提出的一种炼铁高炉渣皮数字孪生系统及方法，解决了上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种炼铁高炉渣皮数字孪生系统，包括3D建模仿真模块、操作动画模型演示模块、仿真画面检测模块、自动警告反馈模块、互检反馈模块和渣皮数字孪生模块；

所述3D建模仿真模块根据高炉设计CAD图纸并在三维软件中建立全三维渣皮模型，再通过仿真软件系统演示效果；

所述操作动画模型演示模块通过仿真软件系统可以操作各个方向或者各个角度动画模型演示效果；

所述仿真画面检测模块通过仿真软件系统可以对画面各位置进行检测；

所述自动警告反馈模块用于对自动报警信息的可视化展示及反馈；

所述互检反馈模块用于对高炉渣皮上料、冷切壁体、炉内冶炼、出铁、煤气除尘、送风和喷煤业务流程进行互检后将当前设备数据存储至数据库，并将设备数据以三维模型仿真的形式进行展示；

所述渣皮数字孪生模块用于对高炉渣皮监控设备返回的数据进行智能处理、全域感知、运行监测，并整合长久积累的数据进行运算。

优选的，所述3D建模仿真模块包括手动仿真演示模块和自动仿真演示模块；

所述手动仿真演示模块用于操作人员在三维立体空间查看高炉渣皮区域的工作境况；

所述自动仿真演示模块用于操作人员设置的固定路径对高炉上料、布料、炉内冶炼、出铁、煤气除尘、送风、喷煤作业区域进行循环仿真演示。

优选的，所述操作动画模型演示模块包括高炉全景模型动画、上料系统模型动画、炉顶系统模型动画、冷切壁体温度模型动画、渣铁系统模型动画、水温差模型动画和煤气除尘系统模型动画；

所述高炉全景模型动画用于概览整个高炉生产周期的冶炼过程，以达到监控及巡检的目的；