本發(fā)明涉及智能控制，具體涉及硫酸鉀曼海姆爐自動(dòng)燃燒系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、曼海姆爐是一種用于生產(chǎn)硫酸鹽等化工產(chǎn)品的關(guān)鍵設(shè)備。它通過高溫反應(yīng)和特定的工藝過程，將原料在爐內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且精密，具備高效的加熱和反應(yīng)系統(tǒng)，對(duì)溫度、壓力等條件控制嚴(yán)格，在硫酸鉀等產(chǎn)品生產(chǎn)中起著不可或缺的作用。

2、申請(qǐng)?zhí)枮?01911018664.x的發(fā)明專利中公開了一種中頻爐溫度控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：s1，獲取所述中頻爐中的待加熱材料的當(dāng)前溫度；s2，計(jì)算所述當(dāng)前溫度與目標(biāo)溫度的差值；s3，基于所述當(dāng)前溫度和所述差值，在所述中頻爐歷史數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行匹配，得到第一輸入電功率；s4，對(duì)所述第一輸入電功率進(jìn)行調(diào)整，得到第二輸入電功率，s5，根據(jù)所述第二輸入電功率控制所述中頻爐的電源功率：s6，重復(fù)s1至s5，直至加熱完成：其中，所述步驟s4包括：

3、獲取當(dāng)前時(shí)刻的前一預(yù)設(shè)時(shí)間段的第三輸入電功率和實(shí)際上升溫度；計(jì)算所述第三輸入電功率所對(duì)應(yīng)的理論上升溫度；計(jì)算所述理論上升溫度與實(shí)際上升溫度的比值；基于所述比值，對(duì)所述第一輸入電功率進(jìn)行調(diào)整，得到所述第二輸入電功率。

4、該申請(qǐng)?jiān)谟诮鉀Q：“現(xiàn)有的中頻爐控制系統(tǒng)具有可靠性低、反應(yīng)速度慢、抗干擾能力弱等特點(diǎn)，且存在電源頻繁啟動(dòng)中的失敗風(fēng)險(xiǎn)”的問題。

5、然而，針對(duì)曼海姆爐而言，目前其在生產(chǎn)硫酸鉀的過程中，溫度控制大都基于設(shè)定值、人工觀測(cè)儀表手動(dòng)控制作為主要的控制手段，此種方法對(duì)于曼海姆爐全局溫控而言，響應(yīng)效率、控制精度低，且應(yīng)對(duì)頻繁的溫度調(diào)控場(chǎng)景，顯然不適用；

6、為此，我們提出了一種硫酸鉀曼海姆爐自動(dòng)燃燒系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了硫酸鉀曼海姆爐自動(dòng)燃燒系統(tǒng)，解決了上述背景技術(shù)中提出的技術(shù)問題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、硫酸鉀曼海姆爐自動(dòng)燃燒系統(tǒng)，包括：感知層、分析層及控制層；

4、爐內(nèi)溫度圖像通過感知層連續(xù)采集，感知層在采集爐內(nèi)溫度圖像后，同步對(duì)爐內(nèi)溫度圖像進(jìn)行儲(chǔ)存，分析層進(jìn)一步于感知層中調(diào)取儲(chǔ)存的爐內(nèi)溫度圖像，基于爐內(nèi)溫度圖像分析爐內(nèi)溫度失衡區(qū)域，基于爐內(nèi)溫度失衡區(qū)域分析結(jié)果設(shè)置曼海姆爐表面的通風(fēng)口及溫度控制工位控制策略，控制層接收分析層中設(shè)置的通風(fēng)口及溫度控制工位控制策略，基于控制策略控制通風(fēng)口及溫度控制工位運(yùn)行，并同步跳轉(zhuǎn)至感知層運(yùn)行階段；

5、所述分析層包括分析模塊、選擇模塊及策略模塊，分析模塊用于接收感知層中儲(chǔ)存的爐內(nèi)溫度圖像，基于爐內(nèi)溫度圖像分析爐內(nèi)溫度失衡程度，選擇模塊用于接收爐內(nèi)溫度失衡程度分析結(jié)果，基于爐內(nèi)溫度失衡程度分析結(jié)果選擇爐內(nèi)溫度失衡區(qū)域，策略模塊用于接收選擇模塊選擇的爐內(nèi)溫度失衡區(qū)域，結(jié)合爐內(nèi)溫度失衡區(qū)域設(shè)置曼海姆爐表面的通風(fēng)口及溫度控制工位控制策略；

6、所述分析模塊中爐內(nèi)溫度失衡程度分析邏輯表示為：

7、

8、式中：d為基于一組爐內(nèi)溫度圖像確定的爐內(nèi)溫度失衡程度；n為爐內(nèi)溫度圖像中扇形爐內(nèi)溫度圖像的集合；sim(i,i+1)為第i組扇形爐內(nèi)溫度圖像及第i+1組扇形爐內(nèi)溫度圖像的相似度；d為爐內(nèi)溫度失衡程度；dmax、dmin為基于式(1)求取的各組爐內(nèi)溫度失衡程度中的最大值與最小值；m為基于式(1)求取的爐內(nèi)溫度失衡程度的集合；dj為第j組爐內(nèi)溫度失衡程度的值；

9、其中，表對(duì)的求均，sim(i,i+1)中，兩組用于計(jì)算相似度的扇形爐內(nèi)溫度圖像，始終為相鄰的兩組扇形爐內(nèi)溫度圖像，中，dj與dj+1各自對(duì)應(yīng)的爐內(nèi)溫度圖像基于時(shí)序，始終為相鄰的兩組爐內(nèi)溫度圖像，爐內(nèi)溫度失衡程度d越大，表示爐內(nèi)各區(qū)域溫度越不均衡，反之，表示爐內(nèi)各區(qū)域溫度越均衡。

10、更進(jìn)一步地，所述感知層包括傳感模組、邏輯模塊及儲(chǔ)存模塊，傳感模組用于感知爐內(nèi)溫度，獲取爐內(nèi)溫度圖像，邏輯模塊用于設(shè)定傳感模組運(yùn)行邏輯，將傳感模組運(yùn)行邏輯反饋至傳感模組，控制傳感模組基于設(shè)定邏輯運(yùn)行，儲(chǔ)存模塊用于實(shí)時(shí)接收傳感模組運(yùn)行獲取的爐內(nèi)溫度圖像，對(duì)爐內(nèi)溫度圖像進(jìn)行儲(chǔ)存；

11、其中，傳感模組由若干組熱成像傳感器所集成，若干組所述熱成像傳感器不少于三組，若干組所述熱成像傳感器呈圓周陣列分布于爐內(nèi)頂壁，每一組所述熱成像傳感器的溫度感知范圍與爐內(nèi)橫截面所在區(qū)域重合，所述儲(chǔ)存模塊對(duì)爐內(nèi)溫度圖像進(jìn)行儲(chǔ)存時(shí)，同步獲取爐內(nèi)溫度圖像于傳感模組中感知時(shí)間戳，進(jìn)一步基于感知時(shí)間戳對(duì)對(duì)應(yīng)爐內(nèi)溫度圖像進(jìn)行標(biāo)記，再于儲(chǔ)存模塊中儲(chǔ)存。

12、更進(jìn)一步地，所述傳感模組中各熱成像傳感器基于邏輯模塊設(shè)定邏輯同步運(yùn)行，并在每次運(yùn)行后對(duì)獲取的爐內(nèi)溫度圖像進(jìn)行分割及重建，以得到一組新的爐內(nèi)溫度圖像，記作真實(shí)爐內(nèi)溫度圖像，儲(chǔ)存模塊的接收目標(biāo)即傳感模組中分割、重建得到的真實(shí)爐內(nèi)溫度圖像；

13、所述爐內(nèi)溫度圖像的分割及重建邏輯表示為：

14、以爐內(nèi)圓周周長除以熱成像傳感器部署數(shù)量得到一組表示長度的值，基于長度值在爐內(nèi)溫度圖像邊緣拾取分割點(diǎn)，使每兩組相鄰分割點(diǎn)間圖像邊緣輪廓部分的中點(diǎn)與熱成像傳感器部署位置重合，且每兩組相鄰分割點(diǎn)間熱成像傳感器部署數(shù)量唯一，基于分割點(diǎn)與爐內(nèi)溫度圖像的中心點(diǎn)連線，對(duì)爐內(nèi)溫度圖像進(jìn)行分割，得到若干組扇形爐內(nèi)溫度圖像，在每一爐內(nèi)溫度圖像基于分割操作得到的若干組扇形爐內(nèi)溫度圖像中，拾取爐內(nèi)溫度圖像來源熱成像傳感器部署位置所在的扇形爐內(nèi)溫度圖像，以若干組拾取的扇形爐內(nèi)溫度圖像相互拼接，以重建真實(shí)爐內(nèi)溫度圖像；

15、其中，若干組拾取的扇形爐內(nèi)溫度圖像相互拼接階段，基于其對(duì)應(yīng)熱成像傳感器部署位置進(jìn)行排列。

16、更進(jìn)一步地，所述邏輯模塊中設(shè)定的傳感模組運(yùn)行邏輯，即對(duì)傳感模組的運(yùn)行頻率進(jìn)行設(shè)定，所述邏輯模塊中設(shè)定的傳感模組運(yùn)行邏輯由系統(tǒng)端用戶自定義；

17、所述儲(chǔ)存模塊運(yùn)行同步遍歷內(nèi)部儲(chǔ)存的爐內(nèi)溫度圖像，對(duì)每一爐內(nèi)溫度圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，并以轉(zhuǎn)換所得灰度圖像迭代轉(zhuǎn)換來源爐內(nèi)溫度圖像；

18、所述儲(chǔ)存模塊中儲(chǔ)存的爐內(nèi)溫度圖像于分析層運(yùn)行階段，實(shí)時(shí)對(duì)內(nèi)部儲(chǔ)存的最新一組爐內(nèi)溫度圖像進(jìn)行拷貝，進(jìn)一步對(duì)內(nèi)部所有儲(chǔ)存的爐內(nèi)溫度圖像向分析層反饋，僅保留備份的爐內(nèi)溫度圖像；

19、所述儲(chǔ)存模塊中爐內(nèi)溫度圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像的邏輯表示為：

20、

21、式中：g(a)為爐內(nèi)溫度圖像中像素a的目標(biāo)灰度值；t為像素a的溫度；tmax、tmin為爐內(nèi)溫度圖像最高溫度與最低溫度；λ為修正；

22、其中，修正λ∈(0.9，0.99)，修正λ的取值服從，像素a距離制備硫酸鉀所用原料于爐內(nèi)溫度圖像中的距離越近，修正λ取值越大，反之，修正λ取值越小，基于上式對(duì)爐內(nèi)溫度圖像中各像素進(jìn)行目標(biāo)灰度值的求取，以獲取爐內(nèi)溫度圖像的灰度圖像。

23、更進(jìn)一步地，所述sim(i,i+1)通過下式進(jìn)行求取，公式為：

24、

25、式中：u為扇形爐內(nèi)溫度圖像中像素的集合；h(i)v為第i組扇形爐內(nèi)溫度圖像中第v組相似度的灰度值；h(i+1)v為第i+1組扇形爐內(nèi)溫度圖像中第v組相似度的灰度值；γ為調(diào)整因子；

26、其中，表對(duì)的求均，表對(duì)的求均，調(diào)整因子γ取值為1或-1，且服從時(shí)，調(diào)整因子γ＝1，時(shí)，調(diào)整因子γ＝-1。

27、更進(jìn)一步地，所述選擇模塊中設(shè)定有爐內(nèi)溫度失衡區(qū)域選擇觸發(fā)閾值，選擇模塊在接收到爐內(nèi)溫度失衡程度分析結(jié)果后，以分析結(jié)果與爐內(nèi)溫度失衡區(qū)域選擇觸發(fā)閾值比對(duì)，決策是否執(zhí)行爐內(nèi)溫度失衡區(qū)域的選擇操作，在決策結(jié)果為否時(shí)，跳轉(zhuǎn)至分析模塊運(yùn)行階段，在決策結(jié)果為是時(shí)：

28、基于各組爐內(nèi)溫度圖像中各扇形爐內(nèi)溫度圖像來源熱成像傳感器進(jìn)行區(qū)分，在每一分組中計(jì)算各扇形爐內(nèi)溫度圖像的灰度平均值，進(jìn)一步計(jì)算最大灰度平均值與最小灰度平均值的差值，設(shè)定選擇閾值，以各組差值與選擇閾值比對(duì)，對(duì)處于選擇閾值內(nèi)的差值的來源扇形爐內(nèi)溫度圖像分組的對(duì)應(yīng)區(qū)域進(jìn)行選擇，選擇區(qū)域記作爐內(nèi)溫度失衡區(qū)域。

29、更進(jìn)一步地，所述策略模塊中設(shè)置的曼海姆爐表面的通風(fēng)口及溫度控制工位控制策略為：

30、與溫度失衡區(qū)域最近的通風(fēng)口開啟或關(guān)閉；

31、與溫度失衡區(qū)域最近的溫度控制工位執(zhí)行溫度調(diào)節(jié)操作：

32、c＝(hnorr-hnow)×k；

33、式中：c為目標(biāo)調(diào)節(jié)溫度；hnow為當(dāng)前溫度失衡區(qū)域灰度值；hnorr為硫酸鉀制備標(biāo)準(zhǔn)灰度值；k為溫度變化與灰度值變化的比例；

34、其中，hnow＜hnorr，與溫度失衡區(qū)域最近的通風(fēng)口開啟，hnow＞hnorr，與溫度失衡區(qū)域最近的通風(fēng)口關(guān)閉，溫度變化與灰度值變化的比例k為先驗(yàn)測(cè)定的已知值。

35、更進(jìn)一步地，所述控制層包括接收模塊、等待模塊及跳轉(zhuǎn)模塊，接收模塊用于分析層中策略模塊設(shè)置的曼海姆爐表面的通風(fēng)口及溫度控制工位控制策略，基于控制策略控制曼海姆爐運(yùn)行，等待模塊用于設(shè)置延遲觸發(fā)時(shí)間，應(yīng)用延遲觸發(fā)時(shí)間控制跳轉(zhuǎn)模塊運(yùn)行，跳轉(zhuǎn)模塊用于系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)，跳轉(zhuǎn)至感知層運(yùn)行；

36、其中，等待模塊中設(shè)置的延遲觸發(fā)時(shí)間應(yīng)用于曼海姆爐基于控制策略運(yùn)行開始時(shí)間戳，曼海姆爐基于控制策略運(yùn)行開始時(shí)間戳累積計(jì)時(shí)到達(dá)延遲觸發(fā)時(shí)間后，跳轉(zhuǎn)模塊觸發(fā)運(yùn)行。

37、更進(jìn)一步地，所述等待模塊中設(shè)置的延遲觸發(fā)時(shí)間服從：

38、

39、式中：t為延遲觸發(fā)時(shí)間；t0為延遲觸發(fā)時(shí)間基數(shù)；gd為爐內(nèi)溫度失衡區(qū)域總量；gall為一幅爐內(nèi)溫度圖像中扇形爐內(nèi)溫度圖像的總量；

40、其中，延遲觸發(fā)時(shí)間基數(shù)t0由系統(tǒng)用戶自定義，且延遲觸發(fā)時(shí)間基數(shù)t0不小于三秒。

41、更進(jìn)一步地，所述分析模塊通過局域網(wǎng)絡(luò)交互連接有儲(chǔ)存模塊，所述儲(chǔ)存模塊通過局域網(wǎng)絡(luò)交互連接有邏輯模塊及傳感模組，所述分析模塊通過局域網(wǎng)絡(luò)交互連接有選擇模塊及策略模塊，所述策略模塊通過局域網(wǎng)絡(luò)交互連接有接收模塊，所述接收模塊通過局域網(wǎng)絡(luò)交互連接有等待模塊及跳轉(zhuǎn)模塊。

42、采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已知的公有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

43、本發(fā)明提供一種硫酸鉀曼海姆爐自動(dòng)燃燒系統(tǒng)，該系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，通過熱成像感知技術(shù)，對(duì)爐內(nèi)溫度圖像進(jìn)行捕捉，從而根據(jù)捕捉到的爐內(nèi)溫度圖像分析爐內(nèi)溫度失衡區(qū)域，進(jìn)而基于分析結(jié)果，對(duì)曼海姆爐的通風(fēng)口及溫度控制工位進(jìn)行智能控制，使得曼海姆爐的溫度由此種方式得到適應(yīng)性管控，為硫酸鉀的燒制提供均衡的反應(yīng)環(huán)境，并以此較大限度的降低了曼海姆爐人工管理成本，為曼海姆爐的溫控提供響應(yīng)效率更高、控制精度更高的管理效果。