【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冶金，具体涉及一种阳极炉精炼过程炉膛三维温度场分布均匀性的智能实时测控方法。
技术介绍
1、熔池熔炼工艺是当今主流的有色火法冶炼技术，具有熔炼强度高、无烟害和自热熔炼程度高等优势。作为火法冶金的核心工序，其主要适用于铜等有色硫化矿或氧化矿的熔炼过程。其中阳极炉精炼燃烧过程温度场均匀度关系着精炼过程反应程度及快慢，对于燃烧过程温度场均匀性调控的研究有利于精炼过程降低能源消耗和碳排放。基于上述，通过开发阳极炉燃烧过程温度场均匀性调控等新技术，以实现有色金属冶炼过程能源利用效率的提高、碳排放的减少，节约物质资源和能源资源、减少二氧化碳等排放，对有色金属熔池熔炼节能降碳技术的研究与发展具有重要的理论意义和应用价值。
2、现有的温度场均匀性的检测方法主要有：均方偏差函数法、变异系数法等，但这些方法存在准确性不够高、评价范围低一级可靠性不足的技术缺陷。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的缺点，本专利技术提供一种阳极炉精炼过程炉膛三维温度场分布均匀性的智能实时测控方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种阳极炉精炼过程炉膛三维温度场分布均匀性的智能实时测控方法，包括如下步骤：
4、s1、利用ccd摄像机作为二维辐射能量分布传感器实时接收阳极炉精炼过程炉膛内的高温辐射能信号；
5、s2、依据辐射成像模型将高温辐射能信号转化为二维空间内各点温度值得到二维温度图像并采用多视角生成对抗网络模型实现阳极炉精
6、s3、根据三维燃烧温度场的分布图像，计算得到不同时刻时炉膛内部的温度混合偏差，将不同时刻时炉膛内部的温度混合偏差组成的时间序列数据集作为预测特征向量输入随机森林智能预测模型得到阳极炉精炼过程三维温度场均匀性的时间分布规律；
7、s4、根据三维燃烧温度场的分布图像，分别提取炉膛不同高度水平截面上所有点的温度数据集，计算阳极炉精炼过程不同高度截面的三维温度场的温度混合偏差，将不同高度截面的三维温度场的温度混合偏差组成的空间分布数据集输入随机森林智能预测模型得到阳极炉精炼过程三维温度场均匀性的空间分布规律。
8、本专利技术所述阳极炉精炼过程三维温度场分布均匀性包括阳极炉精炼过程炉膛内温度随时间的均匀性变化和阳极炉精炼过程炉膛内随位置空间的温度均匀性变化。
9、作为本专利技术的优选实施方案，将ccd摄像机的探测摄像头分层交错布置在炉膛两侧，以便于实时全方位接受炉膛内部的火焰高温辐射能信号。
10、更优选的，设置12-16支探测摄像头分3-4层安装到炉膛两侧，每层四支，对称布置，ccd摄像机的探测摄像头的视场角均为斜向下45°俯视炉膛空间。其中，由于炉膛温度很高摄像机不能直接装于炉膛摄取火焰图像，为此选用光学潜望镜插入炉膛内其前端的耐高温镜头对炉膛火焰成像经过潜望镜传输到摄像机靶面上。
11、作为本专利技术的优选实施方案，依据辐射成像模型将高温辐射能信号转化为各像素点温度分布的二维温度图像，其特征在于，所述辐射成像模型为：
12、 （1）；
13、其中，表示二维温度图像中的温度分布，e表示ccd摄像机所采集到的高温辐射能信号，表示系数矩阵关联二维温度图像中的温度分布与高温辐射能信号。
14、作为本专利技术的优选实施方案，采用多视角生成对抗网络模型（gan）实现阳极炉精炼过程阳极炉精炼过程三维燃烧温度场的重建方法：
15、多视角生成对抗网络模型（gan）可以根据设置在阳极炉中不同角度ccd工业相机采集到的辐射图像根据辐射成像模型转化为二维温度图像从而获取阳极炉内温度分布数据作为模型训练的真值，最后通过生成器创建三维模型或体素网格，再传输到判别器评估模型的真实性，并反馈改进信号给生成器，二者通过对抗训练不断优化生成器和判别器，生成更精确的三维燃烧温度场。
16、本专利技术引入温度混合偏差作为阳极炉精炼过程三维温度场均匀性的度量指标，更加能够精准的反映阳极炉精炼过程温度分布的均匀性，而且温度混合偏差值的大小反映阳极炉精炼过程温度分布的均匀性：温度混合偏差值越小，说明阳极炉精炼过程炉膛内温度分布越均匀，精炼效果越好；温度混合偏差值越大，说明阳极炉精炼过程炉膛内温度分布差异越大，导致炉膛受热不均匀，降低精炼效率，缩短炉体寿命。
17、作为本专利技术的优选实施方案，所述阳极炉精炼过程炉膛内部的温度混合偏差计算公式为：
18、（2）；
19、其中，表示温度混合偏差，n表示不同时刻时炉膛内部所有温度网格点或不同炉膛高度水平截面上所有温度网格点，n（n=1,2,3,4,…,n）为重建的阳极炉三维燃烧温度场中第n个温度网格点， 表示阳极炉精炼过程炉膛内部或炉膛截面的第n个温度网格点的实际温度，表示根据原始数据与经验工厂设定的预期最优燃烧温度。
20、本专利技术通过计算实际阳极炉燃烧过程炉膛内部或炉膛截面上的温度混合偏差以实现对阳极炉精炼过程三维温度场均匀性的精确度量。
21、作为本专利技术的优选实施方案，为获取炉膛温度场均匀性的时空变化规律，根据重建得到的炉膛内部三维燃烧温度场，通过计算得到任意时刻阳极炉三维温度场的温度混合偏差作为均匀性度量指标，从而得到整个精炼过程阳极炉三维温度场随时间变化的规律。同时，根据重建得到的炉膛内部三维温度场，可以计算得到任意高度下炉膛水平截面上的温度混合偏差作为该截面的均匀性度量指标，从而得到整个阳极炉不同高度下温度场均匀性的变化规律。
22、作为本专利技术的优选实施方案，所述随机森林智能预测模型为
23、 （3）；
24、其中，表示随机森林智能预测模型对输入温度时间序列中第个样本数据的预测值（=1,2,3,4,5,……），m表示随机森林中决策树的数量，是第m棵决策树对于输入样本的预测值，每棵决策树的预测值是通过树的节点上的决策规则来计算的，输入样本为时间序列数据集或空间分布数据集。
25、作为本专利技术的优选实施方案，所述步骤s3中，将时间序列数据集划分训练集与测试集，将训练集输入随机森林智能预测模型进行训练，然后使用训练后的随机森林智能预测模型对测试集进行预测分析，得到炉膛内温度均匀性随时间的变化特征，即炉膛三维温度场分布的时间分布规律。
26、作为本专利技术的优选实施方案，所述步骤s4中，将空间分布数据划分训练集与测试集，将训练集输入随机森林智能预测模型进行训练，然后使用训练后的随机森林智能预测模型对测试集进行预测分析，得到炉膛内温度均匀性随高度的变化特征，即炉膛三维温度场空间分布规律。
27、所述时间序列数据集包括各时刻时炉膛内部的温度混合偏差；所述空间分布数据集包括炉膛内不同高度截面的三维温度场的温度混合偏差。
28、本专利技术还要求保护所述阳极炉精炼过程炉膛三维温度场分布均匀性的智能实时测控系统，包括通讯连接的储存器和执行器，所述储存器中储存有可供所述执行器执行程序时实现所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种阳极炉精炼过程炉膛三维温度场分布均匀性的智能实时测控方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述阳极炉精炼过程炉膛三维温度场分布均匀性的智能实时测控方法，其特征在于，所述步骤S1中，将CCD摄像机的探测摄像头分层交错布置在阳极炉炉膛两侧实时采集高温辐射能信号。
3.如权利要求2所述阳极炉精炼过程炉膛三维温度场分布均匀性的智能实时测控方法，其特征在于，所述步骤S1中，设置12-16支探测摄像头分3-4层安装到炉膛两侧，每层四支，对称布置，探测摄像头的视场角均为斜向下45°俯视炉膛空间。
4.如权利要求1所述阳极炉精炼过程炉膛三维温度场分布均匀性的智能实时测控方法，其特征在于，所述辐射成像模型为：
5.如权利要求1所述阳极炉精炼过程炉膛三维温度场分布均匀性的智能实时测控方法，其特征在于，所述温度混合偏差计算公式为：
6.如权利要求1所述阳极炉精炼过程炉膛三维温度场分布均匀性的智能实时测控方法，其特征在于，所述随机森林智能预测模型的数学表达式为
【技术特征摘要】
1.一种阳极炉精炼过程炉膛三维温度场分布均匀性的智能实时测控方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述阳极炉精炼过程炉膛三维温度场分布均匀性的智能实时测控方法，其特征在于，所述步骤s1中，将ccd摄像机的探测摄像头分层交错布置在阳极炉炉膛两侧实时采集高温辐射能信号。
3.如权利要求2所述阳极炉精炼过程炉膛三维温度场分布均匀性的智能实时测控方法，其特征在于，所述步骤s1中，设置12-16支探测摄像头分3-4层安装到炉膛两侧，每...
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