本發(fā)明涉及冶金智能化控制，特別是指一種基于實(shí)時(shí)模擬和監(jiān)測的冶金反應(yīng)器的智能調(diào)控方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、冶金反應(yīng)器如高爐、一種用于鐵水脫硫（kanbara?reactor，kr）攪拌器、轉(zhuǎn)爐、結(jié)晶器、電解槽等作為冶金工業(yè)的化學(xué)反應(yīng)載體和容器，在冶金工業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，如何控制冶金反應(yīng)器高效和穩(wěn)定的生產(chǎn)是冶金工業(yè)降本增效的關(guān)鍵。當(dāng)前，冶金反應(yīng)器生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)調(diào)控多是人工根據(jù)各類傳感器現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)測到的信息如溫度、吹氧量等做出判斷，但現(xiàn)有的傳感器監(jiān)測到的信息十分有限，僅能監(jiān)測小部分區(qū)域內(nèi)的少部分物理信息，無法完成整個(gè)冶金反應(yīng)器全域內(nèi)詳細(xì)物理場的監(jiān)測，僅通過少量的監(jiān)測信息難以準(zhǔn)確的反映出冶金反應(yīng)器內(nèi)部整體的運(yùn)行情況，導(dǎo)致在此基礎(chǔ)上進(jìn)行人工調(diào)控難以穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)冶金反應(yīng)器性能的高效利用。

2、仿真模擬是指利用計(jì)算機(jī)求解冶金反應(yīng)器內(nèi)部各物理量的偏微分方程得到各物理場信息的方法，通過耦合多種物理場可以實(shí)現(xiàn)冶金反應(yīng)器的高精度模擬，得到的結(jié)果對冶金反應(yīng)器的調(diào)控具有重要的指導(dǎo)作用。該方法相較于傳感器監(jiān)測能獲得冶金反應(yīng)器全域內(nèi)詳細(xì)的物理場信息，但缺點(diǎn)是仿真模擬的效率較低，且當(dāng)冶金反應(yīng)器的生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，無法快速求解變化后冶金反應(yīng)器內(nèi)的物理場信息。

3、冶金反應(yīng)器的計(jì)算模型更改復(fù)雜，難以考慮冶金反應(yīng)器爐齡增長對幾何模型的影響，初始幾何模型模擬得到的結(jié)果能準(zhǔn)確反映冶金反應(yīng)器前期內(nèi)部各物理場信息，但無法準(zhǔn)確反映不同爐齡下冶金反應(yīng)器內(nèi)部物理場信息。

4、在現(xiàn)有技術(shù)中，缺乏一種基于實(shí)時(shí)仿真模擬監(jiān)測且能準(zhǔn)確反映反應(yīng)器內(nèi)物理場信息的冶金反應(yīng)器的高效智能調(diào)控方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的，冶金反應(yīng)器生產(chǎn)過程僅能監(jiān)測小部分區(qū)域內(nèi)的少部分物理信息，且無法準(zhǔn)確反映冶金反應(yīng)器內(nèi)部物理場信息，導(dǎo)致在此基礎(chǔ)上進(jìn)行人工調(diào)控難以穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)冶金反應(yīng)器性能的高效利用的技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于實(shí)時(shí)模擬和監(jiān)測的冶金反應(yīng)器的智能調(diào)控方法及裝置。所述技術(shù)方案如下：

2、一方面，提供了一種基于實(shí)時(shí)模擬和監(jiān)測的冶金反應(yīng)器的智能調(diào)控方法，該方法由智能調(diào)控設(shè)備實(shí)現(xiàn)，該方法包括：

3、在熔煉過程中，通過監(jiān)測設(shè)備，對冶金反應(yīng)器進(jìn)行nmax爐次數(shù)據(jù)采集，獲取冶金熔體裝入冶金反應(yīng)器前的第一圖像數(shù)據(jù)、冶金熔體裝入冶金反應(yīng)器前的冶金反應(yīng)器的第一幾何參數(shù)、冶金熔體裝入冶金反應(yīng)器后的第二圖像數(shù)據(jù)、冶金熔體裝入冶金反應(yīng)器后的冶金反應(yīng)器的第二幾何參數(shù)、熔體物性參數(shù)、第一工藝參數(shù)和物理場監(jiān)測數(shù)據(jù)；

4、使用所述第一圖像數(shù)據(jù)以及所述第一幾何參數(shù)中na爐次數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)集a；根據(jù)所述第二圖像數(shù)據(jù)、所述第二幾何參數(shù)和所述熔體物性參數(shù)中na爐次數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)集b；

5、根據(jù)所述數(shù)據(jù)集a，使用3dgs算法進(jìn)行模型構(gòu)建，獲得圖像參數(shù)識(shí)別模型a；基于opencv，根據(jù)所述數(shù)據(jù)集b進(jìn)行模型構(gòu)建，獲得凈空高度預(yù)測模型b；

6、基于所述圖像參數(shù)識(shí)別模型a以及所述凈空高度預(yù)測模型b，根據(jù)所述第一圖像數(shù)據(jù)以及所述第二圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到熔體凈空高度、反應(yīng)器幾何結(jié)構(gòu)的拓?fù)浞桨?、反?yīng)器幾何模型和反應(yīng)器幾何模型的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格；

7、基于所述反應(yīng)器幾何模型、所述結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和預(yù)設(shè)的冶金行業(yè)規(guī)范，根據(jù)所述熔體物性參數(shù)、所述第一工藝參數(shù)和所述物理場監(jiān)測數(shù)據(jù)，使用cfd軟件進(jìn)行仿真模擬，獲得多物理場模擬數(shù)據(jù)；

8、根據(jù)所述多物理場模擬數(shù)據(jù)、所述反應(yīng)器幾何模型、所述熔體物性參數(shù)、所述熔體凈空高度和所述第一工藝參數(shù)構(gòu)建na組數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集c以及nmax組數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集d；使用所述數(shù)據(jù)集c，對第一深度學(xué)習(xí)預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練，獲得多物理場預(yù)測模型c；

9、將所述數(shù)據(jù)集d輸入所述多物理場預(yù)測模型c進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)測，獲得多物理場預(yù)測數(shù)據(jù)；根據(jù)所述多物理場預(yù)測數(shù)據(jù)、所述反應(yīng)器幾何模型、所述熔體物性參數(shù)、所述熔體凈空高度和所述第一工藝參數(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)集e；使用所述數(shù)據(jù)集e，對第二深度學(xué)習(xí)預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練，獲得工藝參數(shù)尋優(yōu)模型d；

10、通過監(jiān)控設(shè)備，獲得當(dāng)前爐次的冶金熔體裝入冶金反應(yīng)器前的第三圖像數(shù)據(jù)、冶金熔體裝入冶金反應(yīng)器后的第四圖像數(shù)據(jù)、當(dāng)前爐次物理場數(shù)據(jù)和目標(biāo)物理場數(shù)據(jù)；基于預(yù)設(shè)的物理場閾值范圍，根據(jù)所述當(dāng)前爐次的冶金熔體裝入冶金反應(yīng)器前的第三圖像數(shù)據(jù)、冶金熔體裝入冶金反應(yīng)器后的第四圖像數(shù)據(jù)、所述熔體物性參數(shù)、當(dāng)前爐次物理場數(shù)據(jù)和目標(biāo)物理場數(shù)據(jù)，通過所述圖像參數(shù)識(shí)別模型a、凈空高度預(yù)測模型b、多物理場預(yù)測模型c和工藝參數(shù)尋優(yōu)模型d進(jìn)行反應(yīng)器工藝參數(shù)調(diào)控，獲得第二工藝參數(shù)；根據(jù)所述第二工藝參數(shù)進(jìn)行冶金反應(yīng)器調(diào)控。

11、另一方面，提供了一種基于實(shí)時(shí)模擬和監(jiān)測的冶金反應(yīng)器的智能調(diào)控裝置，該裝置應(yīng)用于基于實(shí)時(shí)模擬和監(jiān)測的冶金反應(yīng)器的智能調(diào)控方法，該裝置包括：

12、訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集模塊，用于在熔煉過程中，通過監(jiān)測設(shè)備，對冶金反應(yīng)器進(jìn)行nmax爐次數(shù)據(jù)采集，獲取冶金熔體裝入冶金反應(yīng)器前的第一圖像數(shù)據(jù)、冶金熔體裝入冶金反應(yīng)器前的冶金反應(yīng)器的第一幾何參數(shù)、冶金熔體裝入冶金反應(yīng)器后的第二圖像數(shù)據(jù)、冶金熔體裝入冶金反應(yīng)器后的冶金反應(yīng)器的第二幾何參數(shù)、熔體物性參數(shù)、第一工藝參數(shù)和物理場監(jiān)測數(shù)據(jù)；

13、數(shù)據(jù)集構(gòu)建模塊，用于使用所述第一圖像數(shù)據(jù)以及所述第一幾何參數(shù)中na爐次數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)集a；根據(jù)所述第二圖像數(shù)據(jù)、所述第二幾何參數(shù)和所述熔體物性參數(shù)中na爐次數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)集b；所述na為冶金反應(yīng)器當(dāng)前爐齡的熔煉爐次最大值nmax的三分之一；

14、第一模型訓(xùn)練模塊，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)集a，使用3dgs算法進(jìn)行模型構(gòu)建，獲得圖像參數(shù)識(shí)別模型a；基于opencv，根據(jù)所述數(shù)據(jù)集b進(jìn)行模型構(gòu)建，獲得凈空高度預(yù)測模型b；

15、拓?fù)浞桨笜?gòu)建模塊，用于基于所述圖像參數(shù)識(shí)別模型a以及所述凈空高度預(yù)測模型b，根據(jù)所述第一圖像數(shù)據(jù)以及所述第二圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到熔體凈空高度、反應(yīng)器幾何結(jié)構(gòu)的拓?fù)浞桨浮⒎磻?yīng)器幾何模型和反應(yīng)器幾何模型的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格；

16、多物理場模擬模塊，用于基于所述反應(yīng)器幾何模型、所述結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和預(yù)設(shè)的冶金行業(yè)規(guī)范，根據(jù)所述熔體物性參數(shù)、所述第一工藝參數(shù)和所述物理場監(jiān)測數(shù)據(jù)，使用cfd軟件進(jìn)行仿真模擬，獲得多物理場模擬數(shù)據(jù)；

17、第二模型訓(xùn)練模塊，用于根據(jù)所述多物理場模擬數(shù)據(jù)、所述反應(yīng)器幾何模型、所述熔體物性參數(shù)、所述熔體凈空高度和所述第一工藝參數(shù)構(gòu)建na組數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集c以及nmax組數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集d；使用所述數(shù)據(jù)集c，對第一深度學(xué)習(xí)預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練，獲得多物理場預(yù)測模型c;

18、第三模型訓(xùn)練模塊，用于將所述數(shù)據(jù)集d輸入所述多物理場預(yù)測模型c進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)測，獲得多物理場預(yù)測數(shù)據(jù)；根據(jù)所述多物理場預(yù)測數(shù)據(jù)、所述反應(yīng)器幾何模型、所述熔體物性參數(shù)、所述熔體凈空高度和所述第一工藝參數(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)集e；使用所述數(shù)據(jù)集e，對第二深度學(xué)習(xí)預(yù)測模型進(jìn)行訓(xùn)練，獲得工藝參數(shù)尋優(yōu)模型d；

19、冶金反應(yīng)器調(diào)控模塊，用于通過監(jiān)控設(shè)備，獲得當(dāng)前爐次的冶金熔體裝入冶金反應(yīng)器前的第三圖像數(shù)據(jù)、冶金熔體裝入冶金反應(yīng)器后的第四圖像數(shù)據(jù)、當(dāng)前爐次物理場數(shù)據(jù)和目標(biāo)物理場數(shù)據(jù)；基于預(yù)設(shè)的物理場閾值范圍，根據(jù)所述當(dāng)前爐次的冶金熔體裝入冶金反應(yīng)器前的第三圖像數(shù)據(jù)、冶金熔體裝入冶金反應(yīng)器后的第四圖像數(shù)據(jù)、所述熔體物性參數(shù)、當(dāng)前爐次物理場數(shù)據(jù)和目標(biāo)物理場數(shù)據(jù)，通過所述圖像參數(shù)識(shí)別模型a、凈空高度預(yù)測模型b、多物理場預(yù)測模型c和工藝參數(shù)尋優(yōu)模型d進(jìn)行反應(yīng)器工藝參數(shù)調(diào)控，獲得第二工藝參數(shù)；根據(jù)所述第二工藝參數(shù)進(jìn)行冶金反應(yīng)器調(diào)控。

20、另一方面，提供一種智能調(diào)控設(shè)備，所述智能調(diào)控設(shè)備包括：處理器；存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可讀指令，所述計(jì)算機(jī)可讀指令被所述處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如上述基于實(shí)時(shí)模擬和監(jiān)測的冶金反應(yīng)器的智能調(diào)控方法中的任一項(xiàng)方法。

21、另一方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有至少一條指令，所述至少一條指令由處理器加載并執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)上述基于實(shí)時(shí)模擬和監(jiān)測的冶金反應(yīng)器的智能調(diào)控方法中的任一項(xiàng)方法。

22、本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果至少包括：

23、本發(fā)明提出了一種基于實(shí)時(shí)模擬和監(jiān)測的冶金反應(yīng)器的智能調(diào)控方法，結(jié)合圖像識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)與仿真模擬的方法，使用了幾何圖像識(shí)別技術(shù)和參數(shù)化自動(dòng)建模與網(wǎng)格劃分的技術(shù)，獲得了大量的模擬數(shù)據(jù)；利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)了冶金反應(yīng)器的實(shí)時(shí)仿真模擬預(yù)測，在此基礎(chǔ)上完成了冶金反應(yīng)器內(nèi)部多物理場的動(dòng)態(tài)監(jiān)測；建立了深度學(xué)習(xí)尋優(yōu)預(yù)測模型實(shí)現(xiàn)了冶金反應(yīng)器的智能調(diào)控。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)冶金反應(yīng)器多物理場的實(shí)時(shí)模擬和冶金反應(yīng)器的智能調(diào)控，解決了生產(chǎn)過程中冶金反應(yīng)器內(nèi)物理場監(jiān)測信息獲取困難，仿真模擬效率低無法實(shí)時(shí)獲取以及冶金反應(yīng)器調(diào)控依賴經(jīng)驗(yàn)，調(diào)控困難等問題。本發(fā)明是一種基于實(shí)時(shí)仿真模擬監(jiān)測且能準(zhǔn)確反映反應(yīng)器內(nèi)物理場信息的冶金反應(yīng)器的高效智能調(diào)控方法。