冶炼熔体混杂状况的监测方法、装置、系统以及电子设备与流程

1.本发明涉及冶炼技术领域，尤其涉及一种冶炼熔体混杂状况的监测方法、装置、系统以及电子设备。


背景技术：

2.金属冶炼过程中利用渣物料和目标物料分层的原理，通过不同的排放口排出相应的物料，但是炉内分层位置无法精确判定或者分离不彻底，从而导致渣物料排放过程中带出目标物料，或者目标物料排放中带出渣物料。
3.以铜冶炼为例，物料混杂会导致离线检测结果的代表性变差，从而影响工艺调控，并且混入过多冰铜的炉渣进行水淬时会发生爆炸，造成安全事故。因此无论从经济效益还是安全生产方面来看混杂状况监测都很重要，而相关技术中无快速有效的技术手段解决这一问题。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种冶炼熔体混杂状况的监测方法，以快速有效地对混杂状况进行监测。
5.本发明的第二个目的在于提出一种电子设备。
6.本发明的第三个目的在于提出一种冶炼熔体混杂状况的监测装置。
7.本发明的第四个目的在于提出一种冶炼熔体混杂状况的监测系统。
8.为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种冶炼熔体混杂状况的监测方法，所述方法包括：获取标准光谱数据；在冶炼熔体排放过程中进行连续光谱采集，得到采集光谱数据；将所述采集光谱数据与所述标准光谱数据进行相关系数计算，并根据计算结果中的最大值得到所述冶炼熔体的混杂状况。
9.为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电子设备，包括存储器、处理器和存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述的冶炼熔体混杂状况的监测方法。
10.为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种冶炼熔体混杂状况的监测装置，所述装置包括：获取模块，用于获取标准光谱数据；采集模块，用于在冶炼熔体排放过程中进行连续光谱采集，得到采集光谱数据；比对模块，用于将所述采集光谱数据与所述标准光谱数据进行相关系数计算，并根据计算结果中的最大值得到所述冶炼熔体的混杂状况。
11.为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种冶炼熔体混杂状况的监测系统，包括：激光诱导击穿光谱仪，用于在冶炼熔体排放过程中进行连续光谱采集；上述的冶炼熔体混杂状况的监测装置。
12.根据本发明实施例的冶炼熔体混杂状况的监测方法、装置、系统以及电子设备，通过获取标准光谱数据；在冶炼熔体排放过程中进行连续光谱采集，得到采集光谱数据；将采
集光谱数据与标准光谱数据进行相关系数计算，并根据计算结果中的最大值得到冶炼熔体的混杂状况。由此，可以实现快速有效地对混杂状况进行监控。
13.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
14.图1是本发明一个实施例的冶炼熔体混杂状况的监测方法的流程图；图2是本发明一个示例的目标物料光谱图；图3是本发明一个示例的炉渣光谱图；图4是本发明实施例的冶炼熔体混杂状况的监测装置的结构框图；图5是本发明实施例的冶炼熔体混杂状况的监测系统的结构框图。
具体实施方式
15.下面参考附图描述本发明实施例的冶炼熔体混杂状况的监测方法、装置、系统以及电子设备，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。参考附图描述的实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。
16.图1是本发明一个实施例的冶炼熔体混杂状况的监测方法的流程图。
17.如图1所示，冶炼熔体混杂状况的监测方法包括：s11，获取标准光谱数据。
18.具体地，在需要进行冶炼之前，首先获取待冶炼物的标准光谱数据，该标准光谱数据指向目标物料。
19.其中，上述标准光谱数据可以包括目标物料标准光谱数据和炉渣标准光谱数据。此时，为了获取上述标准光谱数据，可以获取n个目标物料浓度下的目标物料光谱数据和炉渣光谱数据，其中，n为大于1的整数；从n对目标物料光谱数据和炉渣光谱数据中选择m份；针对所选择的每一份，对其中的目标物料光谱数据、炉渣光谱数据分别进行求光谱强度均值运算，得到m对目标物料光谱和炉渣光谱；将m条目标物料光谱作为目标物料标准光谱数据，并将m条炉渣光谱作为炉渣标准光谱数据。
20.上述从n对目标物料光谱数据和炉渣光谱数据中选取m份，可以为将上述n对目标物料光谱数据和炉渣光谱数据中按照目标物料浓度从高到低或从低到高的顺序分成m份，从而对每一份中的目标物料光谱数据、炉渣光谱数据分别进行求光谱强度均值运算，得到m对目标物料光谱和炉渣光谱。上述m的取值范围为18~22，例如可以取20。上述目标物料光谱可以参见图2所示的具体示例，上述炉渣光谱可以参见图3所示的具体示例，其中，横坐标是索引，指向对波段的编号，在该示例中，采用1到6141对每个波段进行编号，纵坐标为光强度，单位为任意单位，将m个如图2所示的目标物料光谱组合为集合a，即可得到目标物料标准光谱数据，将m个如图3所示的炉渣光谱组合为集合b，即可得到炉渣标准光谱集合。
21.可选地，上述标准光谱数据的获取方法也可为在实验室对标准固体样品融化处理后，利用libs（laser-induced breakdown spectroscopy，激光诱导击穿光谱仪）系统获取光谱建立标准数据库。
22.s12，在冶炼熔体排放过程中进行连续光谱采集，得到采集光谱数据。
23.s13，将采集光谱数据与标准光谱数据进行相关系数计算，并根据计算结果中的最大值得到冶炼熔体的混杂状况。
24.具体地，假设上述采集光谱数据包括h条光谱，则将采集光谱数据中的每条光谱分别与目标物料标准光谱数据中的每条光谱进行相关系数计算，得到h个第一相关系数集合；将采集光谱数据中的每条光谱分别与炉渣标准光谱数据中的每条光谱进行相关系数计算，得到h个第二相关系数集合。h的取值范围为900~1100，例如可以为1000。
25.进一步地，针对每个第一相关系数集合，获取该第一相关系数集合中的第一相关系数最大值，并针对每个第二相关系数集合，获取该第二相关系数集合中的第二相关系数最大值，从而根据h个第一相关系数最大值和h个第二相关系数最大值，对采集光谱数据中的光谱进行分类，并根据分类结果得到冶炼熔体的混杂状况。
26.在本发明的一个实施例中，上述根据h个第一相关系数最大值和h个第二相关系数最大值，对采集光谱数据中的光谱进行分类，包括：针对每对第一相关系数最大值和第二相关系数最大值；若第一相关系数最大值大于预设相关系数阈值，则将对应的光谱分类为第一类光谱；若第二相关系数最大值大于预设相关系数阈值，则将对应的光谱分类为第二类光谱；若第一相关系数最大值和第二相关系数最大值均小于等于预设相关系数阈值，则将对应的光谱分类为第三类光谱。上述预设相关系数阈值的取值范围为0.8~0.9，例如可以为0.85。
27.上述根据分类结果得到冶炼熔体的混杂状况，包括：根据下式得到混杂因子：，，其中，为渣混杂因子，为全混杂因子，分别第一类光谱、第二类光谱、第三类光谱中包含的光谱数量。
28.在得到混杂因子之后，即可根据渣混杂因子和全混杂因子得到混杂状况，该混杂状况为除目标物料以外其他物料所占的比重。
29.下面结合一个具体示例对本发明实施例进行详细说明，该具体示例包括如下步骤。
30.步骤1：利用libs系统获取不同浓度的熔体冰铜以及炉渣的libs光谱数据。
31.步骤2：将获取的冰铜光谱以及炉渣光谱按照cu浓度高低分为20份。
32.步骤3：将每份数据中的所有光谱进行平均，则得到20条不同cu浓度的冰铜特征光谱和炉渣特征光谱，并将冰铜特征光谱和炉渣特征光谱构建为集合a和集合b。
33.步骤4：现场冶炼熔体排放过程中进行连续光谱采集，采集到的每条光谱分别与集合a，b中的每条特征光谱进行相关系数计算，则的到相关系数集合a，b。
34.步骤5：设置相关系数阈值为0.85。
35.步骤6：分别求解集合a和集合b的最大值，记为，。
36.步骤7：若大于0.85该条光谱加入集合，若大于0.85则该条光谱
加入，若均小于0.85则加入集合。
37.步骤8：步骤4中每采集1000条光谱时输出一次混杂状况，混杂因子的计算公式为：，，其中代表渣混杂因子，为全混杂因子，分别为集合的长度。
38.综上，本发明实施例的冶炼熔体混杂状况的监测方法，通过获取标准光谱数据；在冶炼熔体排放过程中进行连续光谱采集，得到采集光谱数据；将采集光谱数据与标准光谱数据进行相关系数计算，并根据计算结果中的最大值得到冶炼熔体的混杂状况。由此，可以实现快速有效地对混杂状况进行监控。
39.进一步地，本发明提出一种电子设备。
40.在本发明实施例中，电子设备包括存储器、处理器和存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述的冶炼熔体混杂状况的监测方法。
41.本发明实施例的电子设备，通过实现上述的冶炼熔体混杂状况的监测方法，可以通过获取标准光谱数据；在冶炼熔体排放过程中进行连续光谱采集，得到采集光谱数据；将采集光谱数据与标准光谱数据进行相关系数计算，并根据计算结果中的最大值得到冶炼熔体的混杂状况。由此，可以实现快速有效地对混杂状况进行监控。
42.进一步地，本发明提出一种冶炼熔体混杂状况的监测装置。
43.图4是本发明实施例的冶炼熔体混杂状况的监测装置的结构框图。
44.如图4所示，冶炼熔体混杂状况的监测装置100，包括：获取模块101、采集模块102、比对模块103。
45.具体地，获取模块101，用于获取标准光谱数据；采集模块102，用于在冶炼熔体排放过程中进行连续光谱采集，得到采集光谱数据；比对模块103，用于将采集光谱数据与标准光谱数据进行相关系数计算，并根据计算结果中的最大值得到冶炼熔体的混杂状况。
46.需要说明的是，本发明实施例的冶炼熔体混杂状况的监测装置的其他具体实施方式，可以参见上述的冶炼熔体混杂状况的监测方法。
47.本发明实施例的冶炼熔体状况的监测装置，通过获取标准光谱数据；在冶炼熔体排放过程中进行连续光谱采集，得到采集光谱数据；将采集光谱数据与标准光谱数据进行相关系数计算，并根据计算结果中的最大值得到冶炼熔体的混杂状况。由此，可以实现快速有效地对混杂状况进行监控。
48.进一步地，本发明提出一种冶炼熔体混杂状况的监测系统。
49.图5是本发明实施例的冶炼熔体混杂状况的监测系统的结构框图。
50.如图5所示，冶炼熔体混杂状况的监测系统10，包括：激光诱导击穿光谱仪200，用于在冶炼熔体排放过程中进行连续光谱采集；上述冶炼熔体混杂状况的监测装置100。
51.本发明实施例的冶炼熔体混杂状况的监测系统，通过上述冶炼熔体混杂状况的监测装置，可以通过获取标准光谱数据；在冶炼熔体排放过程中进行连续光谱采集，得到采集
光谱数据；将采集光谱数据与标准光谱数据进行相关系数计算，并根据计算结果中的最大值得到冶炼熔体的混杂状况。由此，可以实现快速有效地对混杂状况进行监控。
52.需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。
53.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（pga），现场可编程门阵列（fpga）等。
54.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
55.在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
56.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。