基于高爐數(shù)據(jù)與風(fēng)口圖像的爐溫綜合預(yù)測.pdf

1、高爐煉鐵是一個(gè)非常復(fù)雜的工業(yè)過程，具有如下特征：大時(shí)滯、多場耦合、動(dòng)態(tài)分布參數(shù)、間歇式和連續(xù)式操作模式并存、強(qiáng)非線性、多變量耦合和變量類型混雜等。這些復(fù)雜的運(yùn)行特征隨生產(chǎn)條件變化而變化，受原料成分、運(yùn)行工況、設(shè)備狀態(tài)等多種不確定因素的干擾，難以用精確的數(shù)學(xué)模型描述。
　　在高爐煉鐵過程中爐溫的預(yù)測意義重大。爐溫過高會(huì)導(dǎo)致焦比升高，生產(chǎn)成本增高，并降低高爐壽命；爐溫過低會(huì)導(dǎo)致爐內(nèi)反應(yīng)熱不足，生鐵產(chǎn)量降低，甚至有可能會(huì)引發(fā)高爐事故。影

2、響爐溫的工藝參數(shù)非常多，許多參數(shù)無法實(shí)時(shí)檢測，很多參數(shù)對爐溫的影響是滯后的，如果等到爐溫發(fā)生明顯變化時(shí)再采取操作方針去調(diào)節(jié)爐溫，此時(shí)爐溫的波動(dòng)就已經(jīng)形成了。高爐操作者必須能夠?qū)t溫的變化趨勢做出提前的判斷，這樣才能采用合適的操作手段保持爐溫的穩(wěn)定。
　　操作人員可以通過觀查高爐風(fēng)口的明亮程度了解爐缸的熱狀況，風(fēng)口窺視孔CCD輻射圖像灰度變化反映了風(fēng)口輻射強(qiáng)度大小，可以較準(zhǔn)確的表征風(fēng)口回旋區(qū)的熱狀態(tài)?，F(xiàn)有研究存在以下問題：一方面，由

3、于高爐的復(fù)雜性導(dǎo)致生產(chǎn)條件和爐況不斷波動(dòng)，現(xiàn)有的預(yù)測模型在原料、生產(chǎn)和操作條件發(fā)生改變時(shí)無法準(zhǔn)確預(yù)測，需要根據(jù)某一高爐特定的生產(chǎn)條件建立與之對應(yīng)的爐溫預(yù)測模型；另一方面，高爐是一個(gè)“黑箱”系統(tǒng)，風(fēng)口窺視孔是高爐下部唯一能夠直接觀察到高爐內(nèi)部熱狀態(tài)的手段，高爐操作者對風(fēng)口圖像信息十分關(guān)注并將其作為預(yù)測爐溫的重要依據(jù)。但之前的研究很少考慮這一因素對爐溫預(yù)測的影響。
　　本文首先介紹了在節(jié)能減排的大背景下爐溫預(yù)測的重要性以及國內(nèi)外研究進(jìn)

4、展，之后對高爐煉鐵工藝、重要參數(shù)以及風(fēng)口圖像與爐溫預(yù)測的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的描述，在此基礎(chǔ)上著重闡明本文的研究工作：首先提取風(fēng)口圖像，使用數(shù)字圖像處理方法計(jì)算得出風(fēng)口圖像平均灰度值，利用最小二乘法建立爐溫預(yù)測模型；接著將采集的高爐數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)選取和數(shù)據(jù)預(yù)處理，基于數(shù)據(jù)建立爐溫預(yù)測模型；最后綜合利用高爐數(shù)據(jù)與風(fēng)口圖像，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對高爐爐溫進(jìn)行綜合預(yù)測，并使用遺傳算法對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高預(yù)測的準(zhǔn)確性。仿真結(jié)果證明該方