用于强烟气粉尘环境的熔体成分检测系统、方法及介质与流程

1.本公开一般涉及成分检测技术领域，具体涉及一种用于强烟气粉尘环境的熔体成分检测系统、方法及介质。


背景技术：

2.在冶金行业中冶金熔体出炉时需要进行成分检测，以便判断当前产物是否合格，并确定是否与后续流程工艺吻合，从而指导相关物料配比设置。但是由于冶金现场熔体周围存在大量烟气和粉尘，同时表面漂浮炉渣，相关技术的直接测量方式受此不利影响，会造成检测结果不稳定，可靠性和准确性低。


技术实现要素：

3.鉴于相关技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种用于强烟气粉尘环境的熔体成分检测系统、方法及介质，能够提升检测结果的稳定性、可靠性以及准确性。
4.第一方面，本公开提供一种用于强烟气粉尘环境的熔体成分检测系统，所述熔体成分检测系统包括控制模块、取样模块、光学检测模块和数据处理模块，所述取样模块包括取样件；所述控制模块配置用于发送第一脉冲信号序列至所述取样模块，所述第一脉冲信号序列用于控制所述取样模块运动到取样位，使得所述取样件可深入熔体内部进行样品采集，并在取样完成后控制所述取样模块横向运动到检测位，所述检测位是指将所述取样件移出烟气和粉尘范围所对应的位置；以及，所述控制模块还配置用于发送第二脉冲信号序列至所述光学检测模块，所述第二脉冲信号序列用于控制所述光学检测模块获取所述取样件上附着物所对应的激光诱导击穿光谱，使得所述数据处理模块可根据所述激光诱导击穿光谱，确定熔体成分。
5.可选地，本公开一些实施例中所述取样模块还包括驱动单元、定位单元和运动单元；所述驱动单元配置用于驱动所述取样模块在所述取样位与所述检测位之间横向移动；所述定位单元配置用于对所述取样模块进行定位；所述运动单元配置用于控制所述取样件的运动参数。
6.可选地，本公开一些实施例中所述驱动单元的驱动方式包括电机驱动或者气缸驱动。
7.可选地，本公开一些实施例中所述运动参数包括运动状态，所述运动状态包括直线运动、旋转运动和螺旋运动中的至少一种。
8.可选地，本公开一些实施例中所述取样模块还包括清洁单元，所述清洁单元配置用于刮除所述取样件表面的所述附着物。
9.可选地，本公开一些实施例中所述清洁单元的清洁方式包括通过侧边具有倾角的半空心圆柱进行清洁、通过套筒进行清洁和通过敲击进行清洁中的至少一种。
10.可选地，本公开一些实施例中所述光学检测模块包括光源、光学检测单元和光谱探测单元；所述光源配置用于响应所述第二脉冲信号序列，发射脉冲激光；所述光学检测单元配置用于通过所述脉冲激光烧蚀所述取样件上所述附着物形成等离子体火花；所述光谱探测单元配置用于对所述等离子体火花进行探测，得到所述附着物对应的激光诱导击穿光谱。
11.可选地，本公开一些实施例中所述熔体成分检测系统还包括中央控制模块和通讯模块，所述通讯模块分别与所述中央控制模块和所述控制模块通信连接，所述中央控制模块配置用于对所述控制模块进行控制。
12.第二方面，本公开提供一种用于强烟气粉尘环境的熔体成分检测方法，所述熔体成分检测方法应用于第一方面中任意一项所述的熔体成分检测系统，所述熔体成分检测方法包括：控制模块发送第一脉冲信号序列至取样模块，所述第一脉冲信号序列用于控制所述取样模块运动到取样位，使得所述取样模块中的取样件可深入熔体内部进行样品采集，并在取样完成后控制所述取样模块横向运动到检测位，所述检测位是指将所述取样件移出烟气和粉尘范围所对应的位置；所述控制模块发送第二脉冲信号序列至光学检测模块，所述第二脉冲信号序列用于控制所述光学检测模块获取所述取样件上附着物所对应的激光诱导击穿光谱，使得数据处理模块可根据所述激光诱导击穿光谱，确定熔体成分。
13.第三方面，本公开提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现第二方面中所述的用于强烟气粉尘环境的熔体成分检测方法的步骤。
14.从以上技术方案可以看出，本公开实施例具有以下优点：本公开实施例提供了一种用于强烟气粉尘环境的熔体成分检测系统、方法及介质，通过控制取样模块中取样件在取样位和检测位之间进行横向移动，而该检测位是指将取样件移出烟气和粉尘范围所对应的位置，即在取样位时能够使用取样件深入熔体内部进行样品采集，并于取样完成后在没有烟气和粉尘的检测位对该取样件表面附着物进行检测，以确定熔体成分，由此可以有效避免熔体周围强烟气粉尘及表面漂浮炉渣的干扰，检测结果更为稳定和准确，可靠性强。
附图说明
15.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本公开实施例提供的一种用于强烟气粉尘环境的熔体成分检测系统的结构框图；图2为本公开实施例提供的一种强烟气粉尘环境的激光诱导击穿光谱与检测位的激光诱导击穿光谱对比示意图；图3为本公开实施例提供的一种取样模块的结构框图；图4为本公开实施例提供的另一种取样模块的结构框图；
图5为本公开实施例提供的一种光学检测模块的结构框图；图6为本公开实施例提供的另一种用于强烟气粉尘环境的熔体成分检测系统的结构框图；图7为本公开实施例提供的一种用于强烟气粉尘环境的熔体成分检测方法的流程示意图。
16.附图标记：100-熔体成分检测系统，101-控制模块，102-取样模块，1021-取样件，1022-驱动单元，1023-定位单元，1024-运动单元，1025-清洁单元，103-光学检测模块，1031-光源，1032-光学检测单元，1033-光谱探测单元，104-数据处理模块，105-中央控制模块，106-通讯模块。
具体实施方式
17.为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
18.本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
19.此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
20.需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为便于更好地理解本公开，下面通过图1至图7详细地阐述本公开实施例提供的用于强烟气粉尘环境的熔体成分检测系统、方法及介质。
21.请参考图1，其为本公开实施例提供的一种用于强烟气粉尘环境的熔体成分检测系统的结构示意图，该熔体成分检测系统100包括控制模块101、取样模块102、光学检测模块103和数据处理模块104，其中取样模块102包括取样件1021，比如取样件1021为取样杆。
22.实际使用时，控制模块101通过发送第一脉冲信号序列至取样模块102，该第一脉冲信号序列能够控制取样模块102运动到取样位，使得取样件1021可以深入熔体内部进行样品采集，并在取样完成后控制取样模块102横向运动到检测位，其中该检测位是指将取样件1021移出烟气和粉尘范围所对应的位置，这样设置的好处在于能够有效排除熔体周围强烟气粉尘及表面漂浮炉渣对后续检测结果的干扰。进一步地，控制模块101还通过发送第二脉冲信号序列至光学检测模块103，该第二脉冲信号序列能够控制光学检测模块103获取取样件1021上附着物所对应的激光诱导击穿光谱（laser-induced breakdown spectroscopy，libs），使得数据处理模块104可以根据激光诱导击穿光谱，确定熔体成分，这样设置的好处是无需制备样品，能够远程非接触在线检测，保障安全，同时可快速检测多
种元素，大幅提高了处理效率。进一步地，如图2所示，其为本公开实施例提供的一种强烟气粉尘环境的激光诱导击穿光谱与检测位的激光诱导击穿光谱对比示意图，其中深色为强烟气粉尘环境的激光诱导击穿光谱，浅色为检测位的激光诱导击穿光谱，从图2中可以显著看出检测位的激光诱导击穿光谱质量优于强烟气粉尘环境的激光诱导击穿光谱质量，有效避免了熔体周围强烟气粉尘和表面漂浮炉渣的不良影响，检测结果更为准确，可靠性强。
23.下面结合图3~图6所示，对熔体成分检测系统100的组成模块进行详细说明。
24.比如，请参考图3，本公开实施例中取样模块102除了包括取样件1021之外，还可以包括驱动单元1022、定位单元1023和运动单元1024。其中，驱动单元1022能够驱动取样模块102在取样位与检测位之间横向移动，定位单元1023能够对取样模块102进行精准地定位，而运动单元1024能够控制取样件1021的运动参数。示例性地，该驱动单元1022的驱动方式可以包括但不限于电机驱动或者气缸驱动；该运动参数可以包括但不限于运动方向、运动状态和运动速度中的至少一种，而运动状态可以包括但不限于直线运动、旋转运动和螺旋运动中的至少一种，这样设置的好处在于能够提高检测结果的代表性和可靠性，有效避免了单点检测所造成的偶然性，同时调整运动速度还能够使附着在取样件1021上的表层浮渣较少，降低对后续检测结果的不良干扰。
25.可选地，请参考图4，本公开一些实施例中取样模块102还可以包括清洁单元1025，该清洁单元1025能够自动地刮除取样件1021表面的附着物。示例性地，该清洁单元1025的清洁方式可以包括但不限于通过侧边具有倾角的半空心圆柱进行清洁、通过套筒进行清洁和通过敲击进行清洁中的至少一种，其中使用侧边具有倾角的半空心圆柱进行清洁能够提升清洁效率，节省时间成本。这样设置的好处是单次取样之后对取样件1021进行清洁，可避免该取样件1021表面的严重附着，同时在该取样件1021运动过程中实现自动刮除，方便快捷，以及延长了该取样件1021的使用寿命。
26.再如，请参考图5，本公开实施例中光学检测模块103可以包括光源1031、光学检测单元1032和光谱探测单元1033。其中，光源1031能够响应第二脉冲信号序列，发射脉冲激光；光学检测单元1032能够通过脉冲激光烧蚀取样件1021上附着物，形成等离子体火花；而光谱探测单元1033能够对等离子体火花进行探测，得到附着物对应的激光诱导击穿光谱。
27.又如，请参考图6，本公开一些实施例中熔体成分检测系统100还可以包括中央控制模块105和通讯模块106，其中通讯模块106分别与中央控制模块105和控制模块101通信连接，而中央控制模块105能够对控制模块101进行控制，由此可以远程操作，避免近距离接触，确保人员安全，同时自动化程度高。
28.本公开实施例提供了一种用于强烟气粉尘环境的熔体成分检测系统，通过控制取样模块中取样件在取样位和检测位之间进行横向移动，而该检测位是指将取样件移出烟气和粉尘范围所对应的位置，即在取样位时能够使用取样件深入熔体内部进行样品采集，并于取样完成后在没有烟气和粉尘的检测位对该取样件表面附着物进行检测，以确定熔体成分，由此可以有效避免熔体周围强烟气粉尘及表面漂浮炉渣的干扰，检测结果更为稳定和准确，可靠性强。
29.基于前述实施例，本公开实施例提供一种用于强烟气粉尘环境的熔体成分检测方法，该熔体成分检测方法可以应用于图1~图6对应实施例的熔体成分检测系统100中。请参考图7，该熔体成分检测方法具体包括如下步骤：
s101，控制模块发送第一脉冲信号序列至取样模块，该第一脉冲信号序列用于控制取样模块运动到取样位，使得取样模块中的取样件可深入熔体内部进行样品采集，并在取样完成后控制取样模块横向运动到检测位，该检测位是指将取样件移出烟气和粉尘范围所对应的位置。
30.示例性地，控制模块101首先向取样模块102发出脉冲信号，控制取样模块102通过驱动单元1022和定位单元1023的共同作用运动到取样位；其次向运动单元1024发出脉冲信号，控制取样件1021向下运动到取样件前端浸入熔体内部，并停留数秒，以保证良好的附着，之后控制该取样件1021向上运动，其中该取样件1021的运动速度优选为表面浮渣残留较少时所对应的速度；进而，再次向取样模块102发出脉冲信号，控制取样模块102横向运动到检测位进行待检。
31.s102，控制模块发送第二脉冲信号序列至光学检测模块，该第二脉冲信号序列用于控制光学检测模块获取取样件上附着物所对应的激光诱导击穿光谱，使得数据处理模块可根据激光诱导击穿光谱，确定熔体成分。
32.示例性地，当取样件1021处于检测位时，控制模块101首先向光学检测模块103中的光源1031发出脉冲信号，用以发射脉冲激光，其次通过光学检测单元1032烧蚀取样件1021上附着物，形成等离子体火花，进而再次向光谱探测单元1033发出脉冲信号，得到附着物对应的激光诱导击穿光谱，之后数据处理模块104对获得的激光诱导击穿光谱进行处理和分析，确定出熔体成分信息。
33.需要说明的是，本实施例中与其它实施例中相同步骤和相同内容的说明，可以参照其它实施例中的描述，此处不再赘述。
34.本公开实施例提供了一种用于强烟气粉尘环境的熔体成分检测方法，通过控制取样模块中取样件在取样位和检测位之间进行横向移动，而该检测位是指将取样件移出烟气和粉尘范围所对应的位置，即在取样位时能够使用取样件深入熔体内部进行样品采集，并于取样完成后在没有烟气和粉尘的检测位对该取样件表面附着物进行检测，以确定熔体成分，由此可以有效避免熔体周围强烟气粉尘及表面漂浮炉渣的干扰，检测结果更为稳定和准确，可靠性强。
35.作为另一方面，本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，用于存储程序代码，该程序代码可以执行前述图7对应实施例的用于强烟气粉尘环境的熔体成分检测方法的步骤。
36.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
37.在本公开所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者
全部模块来实现本实施例方案的目的。
38.另外，在本公开各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。而集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
39.基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本公开各个实施例用于强烟气粉尘环境的熔体成分检测方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory， rom）、随机存取存储器（random access memory，ram）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
40.需要说明的是，以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。