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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113718082A(43)申请公布日2021.11.30(21)申请号202110944596.0(22)申请日2021.08.17(71)申请人河南省冶金研究所有限责任公司地址450000河南省郑州市黄河北街4号附1号(冶金所)申请人河南省科学院(72)发明人程向明李炯张可周建军姜波王贺龙运晓静耿翠翠陈士强高岩徐红辉(74)专利代理机构洛阳公信知识产权事务所(普通合伙)41120代理人李现艳(51)Int.Cl.C21C5/28(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称基于火焰图像判断转炉炼钢终点温度的预测系统及方法(57)摘要本发明提供一种基于火焰图像判断转炉炼钢终点温度的预测系统及方法,其中,预测系统包括:用于连续获取原始的炉口火焰图像的图像获取单元,对连续获取的原始炉口火焰图像分别进行处理的图像处理模块,分别对当前炉口火焰特征数据集中的每个特征数据对应的炉内冶炼温度进行预测的温度预测模块以及基于温度变化曲线对应的冶炼终点温度来预测吹炼终点的终点预测模块,本发明采用火焰图像识别方式进行温度预测,安全便捷,可实现连续的温度检测和温度曲线的实时预测,火焰图像识别方式的使用提高了转炉终点温度准确率,与仅依靠人工经验判定冶炼终点相比,温度精度±15℃,二次吹炼比例下降了30%。CN113718082ACN113718082A权利要求书1/2页1.一种基于火焰图像判断转炉炼钢终点温度的预测系统,其特征在于,该预测系统包括:图像获取单元,用于连续获取原始的炉口火焰图像;图像处理模块,对连续获取的原始炉口火焰图像分别进行处理,得到每张原始炉口火焰图像对应的当前炉口火焰特征,汇总后得到当前炉口火焰特征数据集;温度预测模块,分别对当前炉口火焰特征数据集中的每个特征数据对应的炉内冶炼温度进行预测,得到基于时间的温度变化曲线;终点预测模块,基于温度变化曲线对应的冶炼终点温度来预测吹炼终点。2.根据权利要求1所述的一种基于火焰图像判断转炉炼钢终点温度的预测系统,其特征在于,图像处理模块采用HSI颜色空间参数对原始炉口火焰图像建立彩色空间模型,得到当前炉口火焰特征,该当前炉口火焰特征包括但不仅限于炉口火焰的轮廓特征和灰度值参数。3.根据权利要求1所述的一种基于火焰图像判断转炉炼钢终点温度的预测系统,其特征在于,该预测系统还包括用于对原始的炉口火焰图像进行预处理的预处理模块,该预处理步骤至少包括灰度化处理。4.根据权利要求1所述的一种基于火焰图像判断转炉炼钢终点温度的预测系统,其特征在于,所述图像获取单元为摄像机,图像处理模块、温度预测模块以及终点预测模块共同组成计算机系统,摄像机与计算机系统之间通过网络、USB线或串口方式连接。5.根据权利要求4所述的一种基于火焰图像判断转炉炼钢终点温度的预测系统,其特征在于,所述摄像机的镜头正对转炉吹炼过程中的观测孔位置,摄像机对原始炉口火焰图像的获取频率为2次/s。6.一种基于火焰图像判断转炉炼钢终点温度的预测方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、连续获取原始的炉口火焰图像;S2、对连续获取的原始炉口火焰图像分别进行处理,得到每张原始炉口火焰图像对应的当前炉口火焰特征,汇总后得到当前炉口火焰特征数据集;S3、分别对当前炉口火焰特征数据集中的每个特征数据对应的炉内冶炼温度进行预测,得到基于时间的温度变化曲线;S4、基于温度变化曲线对应的冶炼终点温度来预测吹炼终点。7.根据权利要求6所述的预测方法,其特征在于:所述步骤三,在生成温度变化曲线时,需要剔除掉明显错误的数据。8.根据权利要求6所述的预测方法,其特征在于:所述步骤三,在对当前炉口火焰特征数据集中的特征数据对应的炉内冶炼温度进行预测时,包括以下步骤:S3.1,提取多个炉口火焰特征向量;S3.2,对LSTM预测模型的输入变量进行归一化处理,具体使用series_to_supervised()函数来转换数据集,将数据转化为多个输入变量和1个输出变量;S3.3,将数据集随机分成训练集和测试集,训练集用于LSTM预测模型的训练学习,测试集用于LSTM预测模型的评估和测试,获得修正后的LSTM预测模型;S3.4,通过修正后的LSTM预测模型,来对当前炉口火焰特征数据集中的特征数据对应的炉内冶炼温度进行预测。2CN113718082A权利要求书2/2页9.根据权利要求8所述的预测方法,其特征在于:所述步骤S3.1,提取的炉口火焰特征向量包括但不仅限于亮度值、旋转不变LBP特征值和HOG特征值。10.根据权利要求8所述的预测方法,其特征在于:所述步骤S3.3,随机生成的训练集和测试集的比例为9∶1。3CN113718082A说明书1/4页基于火焰图像判断转炉炼钢终点温