本技術(shù)涉及金屬連鑄監(jiān)測(cè)，具體涉及一種金屬連續(xù)鑄造過(guò)程的在線監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、連續(xù)鑄造是一種將金屬液體通過(guò)強(qiáng)制冷卻方式轉(zhuǎn)化為鑄坯的過(guò)程。相比于傳統(tǒng)的鑄造方式，連續(xù)鑄造的工藝流程更短，且自動(dòng)化程度更高、生產(chǎn)力更高、能源和成本的節(jié)省效果更好。在金屬的連續(xù)鑄造過(guò)程中，縱裂紋是連續(xù)鑄造板坯較為常見(jiàn)也危害較大的一種缺陷。當(dāng)板坯發(fā)生了縱裂紋缺陷，輕則增大精整量，提高成本；重則會(huì)導(dǎo)致黏結(jié)泄露事故，不僅會(huì)導(dǎo)致整個(gè)連續(xù)鑄造生產(chǎn)流程中斷，還會(huì)對(duì)結(jié)晶器和二冷區(qū)等連續(xù)鑄造設(shè)備造成損壞。由于縱裂紋缺陷形成于結(jié)晶器內(nèi)部，是因?yàn)榕鳉な艿降睦鋮s不均勻所導(dǎo)致，因此通過(guò)對(duì)結(jié)晶器的運(yùn)行參數(shù)分析，來(lái)對(duì)連續(xù)鑄造過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)成為了一種常見(jiàn)的缺陷檢測(cè)方式。

2、熱電偶測(cè)溫法通過(guò)在結(jié)晶器銅板上埋設(shè)一定數(shù)量的熱電偶，以獲取銅板的溫度變化情況，通過(guò)對(duì)溫度變化情況進(jìn)行分析來(lái)對(duì)縱裂紋進(jìn)行預(yù)報(bào)，方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性高且易于維護(hù)。然而，僅依賴溫度變化作為連續(xù)鑄造過(guò)程的監(jiān)測(cè)指標(biāo)存在局限性，現(xiàn)有技術(shù)在對(duì)金屬連鑄過(guò)程的健康狀態(tài)分析時(shí)的特征提取較為單一，僅僅依靠溫度數(shù)據(jù)對(duì)金屬連鑄過(guò)程的健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，難以全面反映連續(xù)鑄造過(guò)程的復(fù)雜工況，導(dǎo)致誤差較大，從而降低對(duì)金屬連鑄過(guò)程健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)的精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本技術(shù)的目的在于提供一種金屬連續(xù)鑄造過(guò)程的在線監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、第一方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種金屬連續(xù)鑄造過(guò)程的在線監(jiān)測(cè)方法，該方法包括以下步驟：

3、獲取金屬連鑄過(guò)程中預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)所有采集時(shí)刻下各類摩擦力數(shù)據(jù)；

4、獲取金屬連鑄過(guò)程中每個(gè)采集時(shí)刻結(jié)晶器上所有熱電偶的溫度數(shù)據(jù)的溫度均值，所有采集時(shí)刻的溫度均值組成溫度序列；

5、各預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)各類摩擦力數(shù)據(jù)組成各類摩擦力序列，根據(jù)各類摩擦力序列與其他所有同類摩擦力序列的相關(guān)性，各類摩擦力序列的一階差分序列與其他各同類摩擦力序列的一階差分序列的差異，以及各類摩擦力序列與其他所有同類摩擦力序列關(guān)于最大幅值的差異，確定各類摩擦力序列的一致性指數(shù)；

6、對(duì)溫度序列劃分得到的多個(gè)溫度子序列聚類，得到兩個(gè)聚類簇，基于每個(gè)聚類簇中各個(gè)溫度子序列中所有相鄰元素間差異的平均分布情況，確定每個(gè)聚類簇的整體變化指數(shù)；

7、基于兩個(gè)聚類簇的整體變化指數(shù)的差異，以及每個(gè)聚類簇中所有溫度子序列與另一聚類簇中所有溫度子序列的差異，確定金屬連鑄過(guò)程的溫度波動(dòng)指數(shù)；

8、基于與整體變化指數(shù)最大的聚類簇中所有溫度子序列對(duì)應(yīng)位序相同的摩擦力數(shù)據(jù)所在摩擦力序列的一致性指數(shù)的分布情況，以及所有所述一致性指數(shù)的離散程度，結(jié)合所述溫度波動(dòng)指數(shù)，確定金屬連鑄過(guò)程的異常指數(shù)，以對(duì)金屬連鑄過(guò)程的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

9、優(yōu)選的，所述各類摩擦力序列的一致性指數(shù)的確定方法為：

10、摩擦力數(shù)據(jù)包括摩擦拉力數(shù)據(jù)和摩擦壓力數(shù)據(jù)，各預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)所有摩擦拉力數(shù)據(jù)組成各摩擦拉力序列，各預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)所有摩擦壓力數(shù)據(jù)組成各摩擦壓力序列，分析各摩擦拉力序列與其他所有摩擦拉力序列的相關(guān)性的均值，記為各摩擦拉力序列的第一均值；

11、基于各摩擦拉力序列的一階差分序列與其他所有摩擦拉力序列的一階差分序列的差異，確定各摩擦拉力序列的第一差異均值；

12、基于各摩擦拉力序列與其他所有摩擦拉力序列關(guān)于最大幅值的差異，確定各摩擦拉力序列的第二差異均值；

13、各摩擦拉力序列的第一均值與各摩擦拉力序列的一致性指數(shù)成正相關(guān)關(guān)系，各摩擦拉力序列的第一差異均值及第二差異均值均與各摩擦拉力序列的一致性指數(shù)成負(fù)相關(guān)關(guān)系；

14、針對(duì)各摩擦壓力序列，按照各摩擦拉力序列的一致性指數(shù)的獲取方法，得到各摩擦壓力序列的一致性指數(shù)。

15、優(yōu)選的，所述各摩擦拉力序列的第一差異均值為各摩擦拉力序列的一階差分序列與其他所有摩擦拉力序列的一階差分序列的差異取均值。

16、優(yōu)選的，所述各摩擦拉力序列的第二差異均值為各摩擦拉力序列中最大摩擦拉力數(shù)據(jù)與其他所有摩擦拉力序列中最大摩擦拉力數(shù)據(jù)的差異取均值。

17、優(yōu)選的，所述每個(gè)聚類簇的整體變化指數(shù)為各溫度子序列的一階差分序列中所有元素絕對(duì)值的均值。

18、優(yōu)選的，所述金屬連鑄過(guò)程的溫度波動(dòng)指數(shù)的表達(dá)式為：式中，e表示金屬連鑄過(guò)程的溫度波動(dòng)指數(shù)，fm,n表示第m個(gè)聚類簇的整體變化指數(shù)和第n個(gè)聚類簇的整體變化指數(shù)的差異；表示第m個(gè)聚類簇中第i個(gè)溫度子序列與第n個(gè)聚類簇中第j個(gè)溫度子序列的差異；m表示第m個(gè)聚類簇中所有溫度子序列的數(shù)量；n表示第n個(gè)聚類簇中所有溫度子序列的數(shù)量。

19、優(yōu)選的，所述金屬連鑄過(guò)程的異常指數(shù)的確定方法為：

20、基于與整體變化指數(shù)最大的聚類簇中所有溫度子序列對(duì)應(yīng)位序相同的摩擦力數(shù)據(jù)所在摩擦力序列的一致性指數(shù)的分布情況，確定金屬連鑄過(guò)程的平均一致度；

21、金屬連鑄過(guò)程的異常指數(shù)表達(dá)式為：式中，k表示金屬連鑄過(guò)程的異常指數(shù)；l表示金屬連鑄過(guò)程中所有摩擦力序列的一致性指數(shù)的離散程度；e表示金屬連鑄過(guò)程的溫度波動(dòng)指數(shù)；r表示金屬連鑄過(guò)程的平均一致度。

22、優(yōu)選的，所述金屬連鑄過(guò)程的平均一致度的確定方法為：

23、將整體變化指數(shù)最大的聚類簇，記為檢測(cè)聚類簇，金屬連鑄過(guò)程的平均一致度為與檢測(cè)聚類簇中所有溫度子序列對(duì)應(yīng)位序相同的摩擦力數(shù)據(jù)的一致性指數(shù)的均值。

24、優(yōu)選的，所述對(duì)金屬連鑄過(guò)程的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括：

25、若金屬連鑄過(guò)程的異常指數(shù)的歸一化值大于或等于預(yù)設(shè)數(shù)值，則金屬連鑄過(guò)程異常，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)出預(yù)報(bào)，反之，金屬連鑄過(guò)程正常。第二方面，本技術(shù)實(shí)施例還提供了一種金屬連續(xù)鑄造過(guò)程的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述任意一項(xiàng)所述一種金屬連續(xù)鑄造過(guò)程的在線監(jiān)測(cè)方法的步驟。

26、本技術(shù)至少具有如下有益效果：

27、本技術(shù)通過(guò)分析各摩擦力序列與部分其他摩擦力序列的相關(guān)性，各摩擦力序列中所有摩擦力數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)與部分其他各摩擦力序列中所有摩擦力數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)的差異，以及各摩擦力序列與部分其他摩擦力序列關(guān)于幅值的差異，確定金屬連鑄過(guò)程中各類摩擦力序列的一致性指數(shù)，以判斷連鑄機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)；通過(guò)分析金屬連鑄過(guò)程中每個(gè)聚類簇中各個(gè)溫度子序列中所有溫度均值的變化趨勢(shì)，確定每個(gè)聚類簇的整體變化指數(shù)；基于兩個(gè)聚類簇的整體變化指數(shù)的差異，以及每個(gè)聚類簇中所有溫度子序列與另一聚類簇中所有溫度子序列的差異，確定金屬連鑄過(guò)程的溫度波動(dòng)指數(shù)，判斷金屬連鑄過(guò)程中鑄坯是否存在縱裂紋缺陷等問(wèn)題；綜合對(duì)摩擦力數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)的分析，確定金屬連鑄過(guò)程的異常指數(shù)，以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)潛在設(shè)備故障或過(guò)程失控，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)。

28、本技術(shù)考慮到現(xiàn)有熱電偶測(cè)溫法只通過(guò)溫度變化進(jìn)行連續(xù)鑄造過(guò)程監(jiān)測(cè)，從而導(dǎo)致誤差較大的問(wèn)題，因此通過(guò)對(duì)鋁板材連續(xù)鑄造過(guò)程中的多維數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合分析，更為全面的對(duì)連續(xù)鑄造過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提高了對(duì)金屬連鑄過(guò)程的健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)的精度。