[发明专利]一种高炉料线提取方法

说明书

本发明提供一种高炉料线提取方法，能够提升高炉料线提取的精确性、泛化性及实时性。所述方法包括：采集高炉现场雷达回波信号，其中，雷达系统发出的雷达波能覆盖高炉径向料面各个区域；生成所述雷达回波信号的信号时序频谱图；对所述信号时序频谱图进行数据增强并获取料线标注结果，根据数据增强后的信号时序频谱图和料线标注结果，建立料线分割数据库；构建模块化全卷积网络模型，根据建立的料线分割数据库训练所述模块化全卷积网络模型；实时采集待检测的高炉雷达回波信号并生成信号时序频谱图，根据训练好的模块化全卷积网络模型，对所述信号时序频谱图进行料线分割提取。本发明涉及高炉料线监测领域。

技术领域

本发明涉及高炉料线监测领域，特别是指一种高炉料线提取方法。

背景技术

炼铁行业中，对高炉料面进行测量与优化控制以调整布料是提高生产效率和节能减排的关键，获取精确真实的料面信息有利于高炉布料策略的调整，保证炉内物料和炉内煤气流的合理分布，因此实时准确地获得高炉内料面形状信息具有重要的意义。目前，高频微波雷达作为高炉复杂环境下较为理想的测量传感器，在高炉料面探测中被广泛使用。通过快速傅里叶变换对采集到的雷达回波信号进行时频变换获取信号频谱，最后通过频谱上料面回波对应的峰值谱线号与雷达测量距离之间的线性关系计算出待测料线的距离值。

但现场采集到的回波信号在频谱上的能量分布主要由布料溜槽、十字测温装置、真实物料回波和强背景噪声组成，属非线性、非平稳信号，真实的料面回波常常被掩盖其中，难以识别。目前雷达信号处理算法的基本模式是根据离散傅里叶变换得到信号频率的粗略估计，再利用离散频谱校正算法进行精细估计。该模式建立在寻峰的基础上，对雷达回波信号有很高的要求，且该模式是对各组雷达信号进行独立处理，缺乏更深层次的挖掘隐含在各组雷达信号之间的中的真实料面连续变化的规律信息，存在严重的信息泄露。面对高炉恶劣环境，现有算法容易出现料线失踪和局部跳变等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高炉料线提取方法，以解决现有技术所存在的检测料线时易出现料线失踪和局部跳变的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种高炉料线提取方法，包括：

采集高炉现场雷达回波信号，其中，雷达系统发出的雷达波能覆盖高炉径向料面各个区域；

生成所述雷达回波信号的信号时序频谱图；

对所述信号时序频谱图进行数据增强并获取料线标注结果，根据数据增强后的信号时序频谱图和料线标注结果，建立料线分割数据库；

构建模块化全卷积网络模型，根据建立的料线分割数据库训练所述模块化全卷积网络模型；

实时采集待检测的高炉雷达回波信号并生成信号时序频谱图，根据训练好的模块化全卷积网络模型，对所述信号时序频谱图进行料线分割提取。

进一步地，所述采集高炉现场雷达回波信号包括：

根据高炉采用的无钟式溜槽旋转布料方式及雷达系统的安装原则，在高炉炉顶布设相应雷达系统，满足高炉径向料面全覆盖；

在高炉生产过程中连续实时采集雷达回波信号。

进一步地，所述生成所述雷达回波信号的信号时序频谱图包括：

对采集到的雷达回波信号进行时频转变、归一化、时序展开及灰度映射，生成所述雷达回波信号的信号时序频谱图。

进一步地，所述对采集到的雷达回波信号进行时频转变、归一化、时序展开及灰度映射，生成所述雷达回波信号的信号时序频谱图包括：

通过快速傅里叶变换对雷达回波信号进行时频转换，获取雷达回波信号的幅值频谱；

根据炉顶雷达与料面之间的距离，对各组雷达回波信号的幅值频谱进行区间截取，并对幅值进行归一化处理；