一種高性能爐前鐵水管理分析系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本系統(tǒng)涉及的技術(shù)領(lǐng)域?yàn)榉治黾皽y量控制技術(shù)，具體涉及一種對爐前鐵液多種參 數(shù)的快速檢測的管理分析系統(tǒng)。 二.
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著機(jī)械零件對強(qiáng)度性能要求的不斷提高，一些新型鑄鐵材料的研制與 應(yīng)用受到了廣泛的重視，其中以高強(qiáng)度球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵發(fā)展速度尤為迅速。高強(qiáng)度球 墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)是爐前的球化處理和蠕化處理工藝，而對這些爐前處理 影響最大的因素是鐵液的質(zhì)量。因此，如何實(shí)現(xiàn)對爐前鐵液的快速檢測成為高強(qiáng)度鑄鐵材 料生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。本公司完成了新一代高性能爐前鐵水管理分析系統(tǒng)的研制這些高強(qiáng)度 鑄鐵材料的生產(chǎn)過程中，如何獲得優(yōu)質(zhì)的鐵液是十分重要的前提條件，所以加強(qiáng)鐵液質(zhì)量 的檢測就成為材料生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。 三.

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有鑄鐵生產(chǎn)過程中對鐵液質(zhì)量檢測存在的問題，提供 了一種一種高性能爐前鐵水管理分析系統(tǒng)。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種高性能爐前鐵水管理分析系統(tǒng)，其組成包括：熱分析傳感器、信號放大調(diào)理電 路、藍(lán)牙發(fā)送模塊、藍(lán)牙接收模塊、數(shù)據(jù)采集卡、虛擬儀器、計(jì)算機(jī)、Internet網(wǎng)絡(luò)、GPRS網(wǎng) 絡(luò)、手機(jī)；其特征在于：熱分析傳感器安裝于鐵水爐爐體上，并將溫度模擬信號傳送至信號 放大調(diào)理電路經(jīng)信號調(diào)理后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并通過藍(lán)牙發(fā)送模塊傳送至藍(lán)牙接收模塊，數(shù) 據(jù)采集卡讀取藍(lán)牙接收模塊中接收的溫度數(shù)字信號并傳送至虛擬儀器中，計(jì)算機(jī)讀取虛擬 儀器中的溫度信息并通過灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對鐵水爐中的補(bǔ)加量和碳、硅成分含量進(jìn)行預(yù) 測，計(jì)算機(jī)通過Internet網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)經(jīng)由云計(jì)算算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和計(jì)算，手機(jī)通過GPRS 網(wǎng)絡(luò)訪問云計(jì)算算法并實(shí)現(xiàn)鐵水管理分析系統(tǒng)信息的遠(yuǎn)程計(jì)算和顯示，如圖1所示。
[0006] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本系統(tǒng)的優(yōu)勢在于：
[0007] 1)虛擬儀器用戶可以隨心所欲地根據(jù)自己的需求，設(shè)計(jì)自己的儀器系統(tǒng)，滿足多 種多樣的應(yīng)用需求；且其利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的強(qiáng)大功能，結(jié)合相應(yīng)的硬件，大大突破了傳統(tǒng)儀 器在數(shù)據(jù)采集、顯示、傳送、處理等方面的限制，使用戶可以方便地對虛擬儀器進(jìn)行維護(hù)、擴(kuò) 展和升級等。
[0008] 2)灰色算法具有樣本數(shù)據(jù)少、原理簡單、運(yùn)算方便、短期預(yù)測精度高、可檢驗(yàn)等優(yōu) 點(diǎn)；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法具有強(qiáng)大的處理非線性關(guān)系的能力，對于大量非結(jié)構(gòu)性、非精確性規(guī)律具 有自適應(yīng)功能、自主學(xué)習(xí)和優(yōu)化計(jì)算的特點(diǎn)；因而，將灰色理論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，可以使 預(yù)測精度大大的提高，運(yùn)用范圍更廣。
[0009] 3)云計(jì)算使企業(yè)不需要再自己運(yùn)營維護(hù)自己的存儲系統(tǒng)，不需要購買服務(wù)器，建 立存儲系統(tǒng)，初期成本幾乎為零；云存儲和云計(jì)算由云計(jì)算服務(wù)商提供，效率高成本低且擴(kuò) 展性好，擴(kuò)容十分容易；針對用戶的私有云服務(wù)可提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，更可靠的和更安全的 云存儲環(huán)境。
[0010] 4)手機(jī)遠(yuǎn)程查詢可方便快遞地獲知系統(tǒng)的工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)工作的實(shí)時(shí)性。 [0011] 5)藍(lán)牙省去系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)連接線，更適合鐵水爐前的管理需要。 四.
【附圖說明】
[0012] 圖1是一種高性能爐前鐵水管理分析系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖；
[0013] 圖2是信號放大調(diào)理電路圖；
[0014] 圖3是灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法流程圖；
[0015] 圖4是GFS系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖；
[0016] 圖中，1.鐵水爐、2.熱分析傳感器、3.信號放大調(diào)理電路、4.藍(lán)牙發(fā)送模塊、5.藍(lán) 牙接收模塊、6.數(shù)據(jù)采集卡、7.虛擬儀器、8.計(jì)算機(jī)、9. Internet網(wǎng)絡(luò)、10. GPRS網(wǎng)絡(luò)、 11.手機(jī)。 五.
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0018] 1.本爐前鐵水管理分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及具體工作過程：
[0019] 參見圖1，一種高性能爐前鐵水管理分析系統(tǒng)組成包括：鐵水爐1、熱分析傳感器 2、信號放大調(diào)理電路3、藍(lán)牙發(fā)送模塊4、藍(lán)牙接收模塊5、數(shù)據(jù)采集卡6、虛擬儀器7、計(jì)算機(jī) 8、Internet 網(wǎng)絡(luò) 9、GPRS 網(wǎng)絡(luò) 10、手機(jī) 11。
[0020] 熱分析傳感器2安裝于鐵水爐1爐體上，并將溫度模擬信號傳送至信號放大調(diào)理 電路3。經(jīng)信號放大調(diào)理電路3對模擬信號的信號調(diào)理后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并通過藍(lán)牙發(fā)送 模塊4傳送至藍(lán)牙接收模塊5。且所述藍(lán)牙發(fā)送模塊4與藍(lán)牙接收模塊5采用Bluet 〇〇th4. 0 標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙協(xié)議。數(shù)據(jù)采集卡6與藍(lán)牙接收模塊5相連。數(shù)據(jù)采集卡6讀取藍(lán)牙接收模塊 5中接收的溫度數(shù)字信號并傳送至虛擬儀器7中。虛擬儀器7采用PC-DAQ接口型式的虛擬 儀器整體結(jié)構(gòu)，其組成部分包括數(shù)據(jù)采集卡6、面板程序、應(yīng)用程序、設(shè)備驅(qū)動和虛擬儀器開 發(fā)平臺。面板程序由Labview軟件編寫的軟件界面組成，包括登陸界面、查詢界面、監(jiān)控界 面等，可實(shí)現(xiàn)對本爐前鐵水管理分析系統(tǒng)的工作狀態(tài)的監(jiān)控、預(yù)測和顯示。
[0021] 計(jì)算機(jī)8讀取虛擬儀器7中的溫度信息并通過灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對鐵水爐1中目 標(biāo)成分、鐵水重量、收得率等信息預(yù)測補(bǔ)加量，并根據(jù)鐵液冷卻凝固過程中的溫度曲線測定 碳、硅成分含量，灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法采用GNNM(1，1)型灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。
[0022] 計(jì)算機(jī)8通過Internet網(wǎng)絡(luò)9將數(shù)據(jù)經(jīng)由云計(jì)算算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和計(jì)算，采用 GFS可擴(kuò)展分布式文件系統(tǒng)算法的云計(jì)算算法，通過云計(jì)算算法實(shí)現(xiàn)對鐵水爐1爐中溫度 目標(biāo)成分、鐵水重量、收得率、補(bǔ)加量、碳含量、硅含量的存儲。手機(jī)11通過GPRS網(wǎng)絡(luò)10訪 問云計(jì)算算法并實(shí)現(xiàn)鐵水管理分析系統(tǒng)信息的遠(yuǎn)程計(jì)算和顯示。
[0023] 熱分析傳感器2通過采集鐵液冷卻凝固過程中的溫度曲線來測定其中碳、硅成 分。熱分析傳感器2采用K型熱電偶，放置于專用的樣杯中。如圖2所示，信號放大調(diào)理電 路3通過AD595將K型熱電偶信號由毫伏級電壓輸出放大至0-10V之間。并采用16位高 精度、高速AD，型號為AD677使經(jīng)放大的傳感器電壓模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。
[0024] 2.本溫控裝置的各個(gè)組成部分的說明：
[0025] 1)DSP處理器4采用型號為TMS320F2812的32位處理器芯片。其具有完善的事件 管理能力和控制功能，且CPU主頻可以達(dá)到150MHz，運(yùn)算速度相比單片機(jī)有極大地提高。
[0026] 2)熱分析傳感器2采用K型熱電偶，并放置于專用的樣杯中。
[0027] 3)信號放大調(diào)理電路3部分采用AD595芯片將K型熱電偶信號由毫伏級電壓輸出 放大至0-10V之間。
[0028] 4)信號放大調(diào)理電路3部分采用16位高精度、高速模-數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，型號為 AD677。使經(jīng)放大的傳感器電壓模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號
[0029] 附1，灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法如下所述：
[0030] 如圖3所示為灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法流程圖。
[0031] 1)原始序列Xw經(jīng)過一次累加，生成序列X(1)然后建立模型的灰色微分方程 X(C〇+aX(1) = b，其中，a、b為待定參數(shù)，則得到白化方程為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高性能爐前鐵水管理分析系統(tǒng)，其組成包括：熱分析傳感器（2)、信號放大調(diào) 理電路（3)、藍(lán)牙發(fā)送模塊（4)、藍(lán)牙接收模塊（5)、數(shù)據(jù)采集卡（6)、虛擬儀器（7)、計(jì)算機(jī) (8)、Internet網(wǎng)絡(luò)（9)、GPRS網(wǎng)絡(luò)（10)、手機(jī)（11);其特征在于：熱分析傳感器⑵安裝 于鐵水爐（1)爐體上，并將溫度模擬信號傳送至信號放大調(diào)理電路（3)經(jīng)信號調(diào)理后轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號并通過藍(lán)牙發(fā)送模塊（4)傳送至藍(lán)牙接收模塊（5)，數(shù)據(jù)采集卡（6)讀取藍(lán)牙 接收模塊（5)中接收的溫度數(shù)字信號并傳送至虛擬儀器（7)中，計(jì)算機(jī)（8)讀取虛擬儀器 (7)中的溫度信息并通過灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對鐵水爐（1)中的補(bǔ)加量和碳、硅成分含量進(jìn) 行預(yù)測，計(jì)算機(jī)（8)通過Internet網(wǎng)絡(luò)（9)將數(shù)據(jù)經(jīng)由云計(jì)算算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和計(jì)算， 手機(jī)（11)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)（10)訪問云計(jì)算算法并實(shí)現(xiàn)鐵水管理分析系統(tǒng)信息的遠(yuǎn)程計(jì)算 和顯示。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵水管理分析系統(tǒng)，其特征在于：所述虛擬儀器（7)采用 PC-DAQ接口型式的虛擬儀器整體結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵水管理分析系統(tǒng)，其特征在于：所述藍(lán)牙發(fā)送模塊（4)與 藍(lán)牙接收模塊（5)采用Bluetooth4. 0標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙協(xié)議。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一權(quán)利要求所述的鐵水管理分析系統(tǒng)，其特征在于：所述計(jì)算 機(jī)（8)采用灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對鐵水爐中目標(biāo)成分、鐵水重量、收得率等信息預(yù)測補(bǔ)加量， 并根據(jù)鐵液冷卻凝固過程中的溫度曲線測定碳、硅成分含量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一權(quán)利要求所述的鐵水管理分析系統(tǒng)，其特征在于：通過云計(jì) 算算法實(shí)現(xiàn)對鐵水爐（1)爐中溫度目標(biāo)成分、鐵水重量、收得率、補(bǔ)加量、碳含量、硅含量的 存儲。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵水管理分析系統(tǒng)，其特征在于：所述虛擬儀器（7)組成部 分包括數(shù)據(jù)采集卡(6)、面板程序、應(yīng)用程序、設(shè)備驅(qū)動和虛擬儀器開發(fā)平臺。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鐵水管理分析系統(tǒng)，其特征在于：所述灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法采 用GNNM(1，1)型灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鐵水管理分析系統(tǒng)，其特征在于：所述云計(jì)算算法采用GFS 可擴(kuò)展分布式文件系統(tǒng)算法。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高性能爐前鐵水管理分析系統(tǒng)，組成及工作過程：熱分析傳感器安裝于鐵水爐爐體上，并將溫度模擬信號傳送至信號放大調(diào)理電路，經(jīng)信號調(diào)理后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并通過藍(lán)牙發(fā)送模塊傳送至藍(lán)牙接收模塊，數(shù)據(jù)采集卡讀取藍(lán)牙接收模塊中接收的溫度數(shù)字信號并傳送至虛擬儀器中，計(jì)算機(jī)讀取虛擬儀器中的溫度信息并通過灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對鐵水爐中的補(bǔ)加量和碳、硅成分含量進(jìn)行預(yù)測，計(jì)算機(jī)通過Internet網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)經(jīng)由云計(jì)算算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和計(jì)算，手機(jī)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)訪問云計(jì)算算法并實(shí)現(xiàn)鐵水管理分析系統(tǒng)信息的遠(yuǎn)程計(jì)算和顯示。本發(fā)明使用戶可以方便地對虛擬儀器進(jìn)行維護(hù)、擴(kuò)展和升級；將灰色理論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，提高預(yù)測精度。
【IPC分類】G05B19-418
【公開號】CN104731025
【申請?zhí)枴緾N201310695555
【發(fā)明人】楊立新, 李國林
【申請人】南京華欣分析儀器制造有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2013年12月19日