高炉炉内数据跟踪系统的制作方法
高炉炉内数据跟踪系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于跟踪控制系统技术领域，特别是涉及一种高炉炉内数据跟踪系统。
【背景技术】
[0002] 炉料条件是影响高炉冶炼的关键因素。作为高炉生产的基础条件，当炉料的物理、 化学、冶金特性等条件改变，或上料数据进行调整时，高炉操作需要有针对性的改变或调 整，以维持炉况稳定顺行。操作调整的前提是对炉料条件的准确把握，尤其是对当前实时变 化的高炉内部炉料的把握。
[0003] 根据生产需要，高炉内部炉料的跟踪数据主要有：1)料批位置信息：包括炉内料 批体积、料层厚度、料批总数、料批在炉内的位置、料批下降到风口所需的时间、冶炼周期； 2)料批参数信息：布料结束时间、品名、重量、密度、检化验成分；每料批中矿石、焦炭综合 化验成分及总质量；理论生成的铁水、炉渣质量及化验成分；3)关键数据趋势信息：包括含 水量、焦比、矿耗、碱度、理论铁水量、理论渣比、矿批重量、焦批重量的趋势变化信息。这些 数据信息目前主要靠操作者在生产中通过查询、记录等方式进行获取。
[0004] 然而，通过操作者人工对炉内数据进行跟踪，至少存在以下几个问题：
[0005] 第一、由于数据量大、数据来源分散，在线查询和计算所需的炉内数据是较为繁重 的任务，不仅容易耗费操作者的很多精力，而且还容易产生错误；
[0006] 第二、生产过程中料批的装入、炉料下降是持续发生的，炉料位置也是不断变化， 随着下料速度的变化，冶炼周期、料批到风口的时间相应变化，导致料批的位置信息难以及 时把握，更不能形成直观的展示方式，不便于使用；
[0007] 第三、料批化学成分相关信息、料批关键数据难以对应到不断变化的炉内料批位 置信息；料批关键数据变化容易从趋势数据图上观察，但人工跟踪难以形成趋势信息，更难 以将趋势信息和料批位置对照显示。
【发明内容】
[0008] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高炉炉内数据跟踪系 统，用于解决现有技术中的炉内控制系统，无法对大量分散数据进行多项查询与组合显示 的问题。
[0009] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高炉炉内数据跟踪系统，用于 采集高炉控制系统炉料数据，将炉料数据进行运算处理并显示处理结果，所述数据跟踪系 统至少包括：
[0010] 采集模块，适用于采集所述高炉控制系统中数据库内待跟踪的炉料数据，其中，所 述炉料数据包括料批参数信息与系统参数信息，所述料批参数信息包含装料参数子信息、 成分参数子信息和核心参数子信息；
[0011] 处理模块，适用于根据所述装料参数子信息和所述系统参数信息，分别计算得到 料批位置信息和料层厚度，并参照所述系统参数信息生成所述高炉炉内的料批位置信息 镜像，还适用于计算料批到炉内风口的时间，并与所述核心参数子信息生成核心参数趋势 图；
[0012] 显示模块，适用于将所述料批位置信息镜像、所述核心参数趋势图、所述料批参数 信息之间相互关联，当查找内容为所述料批位置信息、所述核心参数趋势图和所述料批参 数信息组合中一个或多个时，显示其相关联的信息。
[0013] 优选地，所述根据所述装料参数子信息和所述系统参数信息，分别计算得到料批 位置信息和料层厚度，包括：
[0014] 根据所述装料参数子信息中的重量与密度，计算所述炉内单批料批体积；
[0015] 根据计算所得的单批料批体积，参照炉内的压缩比，计算所述炉内料批总数；
[0016] 将所述料批总数按照所述高炉的炉内结构，根据炉内从上至下的料批顺序，计算 炉内位置信息与料层厚度。
[0017] 优选地，所述计算得到料批到炉内风口的时间，包括：
[0018] 采用装料速度或者装料时间计算所述料批到炉内风口的时间；
[0019] 当采用装料速度计算所述料批到炉内风口的时间时，根据所述装料参数子信息中 每批料批布料结束时间得到待测料批的时间跨度，按照所述时间跨度计算所述料批的装料 平均速度，依据所述装料平均速度计算待测料批到炉内风口的时间；
[0020] 当采用装料时间计算所述料批到炉内风口的时间时，根据所述装料参数子信息中 每批料批布料结束时间，将连续两批料批的布料结束时间差作为待测料批的装料时间，计 算待测料批到炉内风口的时间。
[0021] 优选地，所述料批位置信息镜像以所述炉型的实际标高为纵坐标进行显示，或以 料批数目编号为纵坐标进行显示，且以高炉半径为横坐标进行显示。
[0022] 优选地，所述根据所述料批到炉内风口的时间与所述核心参数子信息生成核心参 数趋势图，具体包括：
[0023] 所述核心参数子信息包括含水量、焦比、矿耗、二维碱度、三维碱度、理论铁水量、 理论渣比、矿批重量与焦批重量；将不同类别的所述核心参数子信息分别与所述料批到炉 内风口的时间形成函数关系，生成核心参数趋势图。
[0024] 优选地，所述核心参数趋势图以所述核心参数子信息为纵坐标进行显示，以所述 料批到炉内风口的时间为横坐标进行显示。
[0025] 优选地，所述横坐标为装料速度计算的数值或者以装料时间计算的数值中任意一 种方式显示。
[0026] 优选地，当查找内容为所述料批位置信息镜像、所述核心参数趋势图、所述料批参 数信息中组合的一个或多个时，显示其相关联的信息，具体包括：
[0027] 在所述料批位置信息镜像的显示区域中，当检测到鼠标移动至某批料批或核心参 数趋势图中的某批料批时，调出与所述料批相关联的信息，以背景填充的方式，突出显示该 料批在料批位置信息镜像、核心数据图和料批参数信息上对应的信息；
[0028] 当检测到鼠标移动至所述料批位置信息的显示区域中，且检测到所述鼠标右键点 击信号时，根据所述鼠标所对应的料批位置信息为查询条件，查找与所述查询条件相关联 的装料参数子信息，并显示该装料参数子信息。
[0029] 如上所述，本发明的高炉炉内数据跟踪系统，具有以下有益效果：
[0030] 通过采集所述高炉控制系统中数据库内待跟踪的炉料数据，根据所述装料参数子 信息和所述系统参数信息，分别计算料批位置信息和料层厚度，从而生成炉内料批位置信 息镜像，通过炉内料批位置信息镜像、完整的跟踪炉内数据，便于炉料数据的实时监控；计 算料批到炉内风口的时间；根据炉内数据料批到风口的时间与装料参数子信息的函数关 系，生成核心参数趋势图，掌握炉内数据变化趋势；当使用者需要查询数据，选中位置信息 镜像内某一料批，使其相关的其它数据同时显示出来，便于查询与观察，更有利于掌握高炉 内冶炼条件，达到更好的冶炼效果。
【附图说明】
[0031] 图1显示为本发明实施例提供的一种高炉炉内数据跟踪系统结构框图；
[0032] 图2显示为本发明实施例提供的图1中处理模块建立镜像的流程图；
[0033] 图3显示为本发明实施例提供的高炉内部结构示意图；
[0034] 图4显示为本发明实施例提供的炉内镜像、趋势图、料批参数信息组合查询图；
[0035]图5-(a)、图5-(b)显示为为本发明实施例提供的料层位置、到风口时间的不同显 示方式效果图；
[0036] 图6显示为为本发明实施例提供的查询装料参数子信息。
[0037] 元件标号说明：
[0038] 1、采集模块，2、处理模块，3、显示模块，4、高炉控制系统。
【具体实施方式】
[0039] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0040] 请参阅图1至图6。需要说明的是，本实 施例中所提供的图示仅以示意方式说明本 发明的基本构想，所以图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数 目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其 组件布局型态也可能更为复杂。
[0041] 如图1所示，为本发明实施例提供的一种高炉炉内数据跟踪系统结构框图，用于 采集高炉控制系统4炉料数据，将炉料数据进行处理并显示处理结果，所述数据跟踪系统 至少包括：
[0042] 采集模块1，适用于采集所述高炉控制系统4中数据库内待跟踪的炉料数据，其 中，所述炉料数据包括料批参数信息与系统参数信息，所述料批参数信息包含装料参数子 信息、成分参数子信息和核心参数子信息；
[0043] 具体地，所述装料参数子信息包括每料批布料结束时间、品名、重量、密度和检化 验成分，所述布料结束时间为每料批布料完成的结束时间；所述成分参数子信息为料批在 矿石综合化验成分及总质量、料批中焦炭综合化验成分及总质量，以及理论计算出的每料 批的理论铁量、理论渣量以及所对应的化学成分，其中，理论铁量与理论渣量采用牛顿迭代 法物料平衡式获取；所述核心参数子信息包括含水量、焦比、矿耗、二维碱度（B2)、三维碱 度（B3)、理论铁水量、理论渣比、矿批重量和焦批重量。
[0044] 具体地，所述系统参数信息主要为系统画面设定参数值，如图3所示，显示为本发 明实施例提供的高炉内部结构示意图，主要包括炉喉半径、炉喉高度、炉身角、炉身高度、炉 腰半径、炉腰高度、炉腹半径、炉腹高度、炉腹角，布料设定的料线高度、以及炉料平均压缩 ttPress〇
[0045] 在本实施例中，所述高炉控制系统4中的数据库包括但不限于ORACLE、DB2、SQL Server、Sybase、Informix、MySQL、VF与Access，采集数据的方式通过与高炉控制系统联网 设置，实时访问所述高炉控制系统内的数据库，其中，联网设置优选为PVR数据线实现数据 共享连接。
[0046] 处理模块2,适用于根据所述装料参数子信息和所述系统参数信息计算得到炉内 的料批位置信息和料层厚度，并参照所述系统参数信息生成所述高炉炉内的镜像，还适用 于计算所述料批到炉内风口的时间，并与所述核心参数子信息生成核心参数趋势图；
[0047] 如图2所示，为本发明实施例提供的图1中处理模块2建立镜像的流程图，具体包 括：
[0048] 步骤S201中，计算所述炉内的料批位置信息与料批厚度；
[0049] 第一，根据所述装料参数子信息中的重量与密度，计算所述炉内单批料批体积； [0050] 具体地，当需要计算第i批料批体积时，根据以下公式进行计算，所述公式为：
[0051] V^Mj/Di (1)
[0052] 其中，式⑴中MjPDi*别为第i批料批的质量和密度，Vi为第i批料批的体积。
[0053] 第二，根据计算所得的单批料批体积，参照炉内的压缩比，计算所述炉内料批总 数；
[0054] 具体地，设定最新装入高炉的料批为第一料批，其前一次的料批设定为第二料批， 从高至低以此类推。从布料设定的料线高度到风口中心线之间的高炉容积为V，结合炉料平 均压缩比PMSS确定高炉炉内料批数n，即寻找最大n，满足
?其中n为炉内料批 总数。
[0055] 第三，将所述料批总数按照所述高炉的炉内结构，按照炉内从上至下的料批顺序， 计算炉内位置信息与料批厚度。
[0056] 在本实施例中，单批料批体积V,炉内料批总数n，参照高炉内型尺寸，按照最新 进入高炉的料批为第一批料批，根据料批编号顺序，选取第一批料批在布料设定的料线高 度位置开始，根据该料批体积计算该料层厚度；第二批炉料在第一批料批下方，根据料批位 置和料批体积计算料层厚度；根据炉内每批料层厚度，计算炉内从上至下的料批位置；同 理，计算出n批料批的料层厚度、料批位置。
[0057] 在图3中，D为炉腰直径、d为炉缸直径、dl为炉喉直径，H1至H5分别表示炉喉、 炉身、炉腰、炉腹与炉缸的高度，0为炉身角度，a为炉腹角度。
[0058] 其中，料层在炉内的实际所占体积为ViXP_s，P_s为炉料压缩比。在计算料层厚 度过程中，若料批位置在炉身、炉腹部位，其体积对应位置为圆形；若料批位置在炉腰、炉喉 位置，其体积对应为圆柱形。
[0059] 步骤S202中，计算所述炉内料批到炉内风口的时间，包括：
[0060] 采用装料速度或者装料时间计算所述料批到炉内风口的时间；
[0061] 当采用装料速度计算所述料批到炉内风口的时间时，根据所述装料参数子信息中 每批料批布料结束时间得到待测料批的时间跨度，按照所述时间跨度计算所述料批的装料 平均速度，依据所述装料平均速度计算待测料批到炉内风口的时间；
[0062] 在本实施例中，根据以下公式计算最新连续m料批的平均料速，所述公式为：
[0063] Vburden=m/Spanm+1 (2)
[0064] 其中，式⑵中Spanm+1为最新连续m+1料批布入炉顶的结束时间跨度，Vburden表示 每秒流过的料批数量。
[0065] 具体地，根据所述料批编号顺序，当第i料批到风口时间为（n-i+1) /Vburim，则最新 装入的料批为第1料批，到达风口时间为n/Vburim，距离风口最近的为第n料批，则到达风口 时间为1/V burden0
[0066] 当采用装料时间计算所述料批到炉内风口的时间时，根据所述装料参数子信息中 每料批布料结束时间，将连续两批料批的布料结束时间差作为待测料批的装料时间，计算 待测料批到炉内风口的时间。
[0067] 在本实施例中，采用顺序相同料批编号，设置第i批料批的布料结束时间为\，离 风口最近的为第n批料批，到达风口时间为tn_tn+1，第i批料批到风口的时间为ti_tn+1，则 最新装入的料批为第1批料批，到达风口时间为ti-tn+1。
[0068] 步骤S203中，根据所述料批位置信息、所述料层厚度以及所述料批到炉内风口的 时间，模拟炉内的炉料数据建立对应的料批位置信息镜像。
[0069] 所述料批位置信息镜像以所述炉型的实际标高为纵坐标进行显示，或以料批数目 编号为纵坐标进行显示，且以高炉半径为横坐标进行显示。其中，料批数目编号为从风口 (所述风口，即炉腹与炉缸的交界处）向上编号，与计算料层位置信息的编号从上往下刚好 相反，因此，不为同一个编号。
[0070] 显示模块3,适用于将所述料批位置信息镜像、所述核心参数趋势图、所述料批参 数信息之间相互关联，当查找内容为所述料批位置信息、所述核心参数趋势图和所述料批 参数信息组合中一个或多个时，显示其相关联的信息。
[0071] 如图4所示，为本发明实施例提供的炉内镜像、趋势图、料批参数信息组合查询 图。
[0072] 其中，所述跟踪系统根据时间轴与高度轴的输入方式不同，存在不同的输出显示。 所述高度轴包括料批编号与标高两种不同的显示方式，所述时间轴包括装料速度与装料时 间两种不同的显示方式。
[0073] 更具体地，所述料批综合时间包括料批装料号、每料批布料的开始时间、结束时 间、料批体积、焦比、焦炭成分、矿耗、矿石成分、渣比、含水量、铁水量和铁水成分等参数。
[0074]图5-(a)、图5-(b)为本发明实施例提供的料层位置、到风口时间的不同显示方式 效果图；
[0075] 其中，所述根据所述料批到炉内风口的时间与所述核心参数子信息生成核心参数 趋势图，具体包括：
[0076] 所述核心参数子信息包括含水量、焦比、矿耗、二维碱度、三维碱度、理论铁水量、 理论渣比、矿批重量和焦批重量；将不同类别的所述核心参数子信息分别与所述料批到炉 内风口的时间形成函数关系，生成核心参数趋势图。
[0077] 具体地，在所述核心参数趋势图中每选择一类核 心参数子信息，所述料批到炉内 风口的时间与该类核心参数子信息形成一一对应关系，按照该对应关系生成核心参数趋势 图。且所述核心参数趋势图以所述料批到炉内风口的时间为横坐标，以所述核心参数子信 息为纵坐标进行显示。
[0078] 当时间轴选择装料时间，高度轴选择料批编号时，如图5_a所示；当时间轴选择装 料速度，高度轴选择标高时，如图5_b所示。
[0079] 其中，所述横坐标为装料速度计算的数值或者以装料时间计算的数值中任意一种 方式显不。
[0080] 如图6所示，为本发明实施例提供的查询装料参数子信息结果图；详述如下：
[0081] 当查找内容为所述料批位置信息镜像、所述核心参数趋势图所述料批参数信息中 组合的一个或多个时，显示其相关联的信息，具体包括：
[0082] 在所述料批位置信息镜像的显示区域中，当检测到鼠标移动至某批料批或核心参 数趋势图中的某批料批时，调出与所述料批相关联的信息，以背景填充的方式，突出显示该 料批在料批位置信息镜像、核心数据图和料批参数信息上对应的信息；
[0083] 在本实施例中，在所述料批位置信息镜像的显示区域中，当操作人员使用该跟踪 系统时，将鼠标移动至某批料批或核心参数趋势图中的某批料批时，该料批在料批位置信 息镜像、核心数据图以及料批参数信息上的相应的信息，以背景填充的方式，同时突出显 示，以实现组合显示。
[0084] 当检测到鼠标移动至所述料批位置信息镜像中的某批料，且检测到所述鼠标右键 点击信号时，根据所述鼠标所对应的料批位置信息为查询条件，查找与所述查询条件相关 联的装料参数子信息，并显示该装料参数子信息。
[0085] 在本实施例中，当操作员使用该跟踪系统，当鼠标移动至某一料层且检测到鼠标 右键点击的信号时，捕捉鼠标移动的显示界面中右键最接近的料层，以该料层（料批位置 信息）为查询条件，查找与所述查询条件相关联的装料参数子信息，以表格形式弹出，显示 该装料参数子信息。
[0086] 综上所述，本发明通过采集所述高炉控制系统4中数据库内待跟踪的炉料数据， 根据所述装料参数子信息和所述系统参数信息，分别计算料批位置信息和料层厚度，从而 生成炉内料批位置信息镜像，通过炉内料批位置信息镜像、完整的跟踪炉内数据，便于炉料 数据的实时监控；计算料批到炉内风口的时间；根据炉内数据料批到风口的时间与装料参 数子信息的函数关系，生成核心参数趋势图，掌握炉内数据变化趋势；当使用者需要查询数 据，选中位置信息镜像内某一料批，使其相关的其它数据同时显示出来，便于查询与观察， 更有利于掌握高炉内冶炼条件，达到更好的冶炼效果。所以，本发明有效克服了现有技术中 的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0087] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种高炉炉内数据跟踪系统，用于采集高炉控制系统炉料数据，将炉料数据进行运 算处理并显示处理结果，其特征在于，所述数据跟踪系统至少包括： 采集模块，适用于采集所述高炉控制系统中数据库内待跟踪的炉料数据，其中，所述炉 料数据包括料批参数信息与系统参数信息，所述料批参数信息包含装料参数子信息、成分 参数子信息和核心参数子信息； 处理模块，适用于根据所述装料参数子信息和所述系统参数信息，分别计算得到料批 位置信息和料层厚度，并参照所述系统参数信息生成所述高炉炉内的料批位置信息镜像， 还适用于计算料批到炉内风口的时间，并与所述核心参数子信息生成核心参数趋势图； 显示模块，适用于将所述料批位置信息镜像、所述核心参数趋势图、所述料批参数信息 之间相互关联，当查找内容为所述料批位置信息、所述核心参数趋势图和所述料批参数信 息组合中一个或多个时，显示其相关联的信息。2. 根据权利要求1所述的高炉炉内数据跟踪系统，其特征在于，所述根据所述装料参 数子信息和所述系统参数信息，分别计算得到料批位置信息和料层厚度，包括： 根据所述装料参数子信息中的重量与密度，计算所述炉内单批料批体积； 根据计算所得的单批料批体积，参照炉内的压缩比，计算所述炉内料批总数； 将所述料批总数按照所述高炉的炉内结构，根据炉内从上至下的料批顺序，计算炉内 位置信息与料层厚度。3. 根据权利要求1所述的高炉炉内数据跟踪系统，其特征在于，所述计算所述料批到 炉内风口的时间，包括： 采用装料速度或者装料时间计算所述料批到炉内风口的时间； 当采用装料速度计算所述料批到炉内风口的时间时，根据所述装料参数子信息中每批 料批布料结束时间得到待测料批的时间跨度，按照所述时间跨度计算所述料批的装料平均 速度，依据所述装料平均速度计算待测料批到炉内风口的时间； 当采用装料时间计算所述料批到炉内风口的时间时，根据所述装料参数子信息中每批 料批布料结束时间，将连续两批料批的布料结束时间差作为待测料批的装料时间，计算待 测料批到炉内风口的时间。4. 根据权利要求1所述的高炉炉内数据跟踪系统，其特征在于，所述料批位置信息镜 像以所述炉型的实际标高为纵坐标进行显示，或者以料批数目编号为纵坐标进行显示，且 以高炉半径为横坐标进行显示。5. 根据权利要求1所述的高炉炉内数据跟踪系统，其特征在于，所述根据所述料批到 炉内风口的时间与所述核心参数子信息生成核心参数趋势图，具体包括： 所述核心参数子信息包括含水量、焦比、矿耗、二维碱度、三维碱度、理论铁水量、理论 渣比、矿批重量和焦批重量；将不同类别的所述核心参数子信息分别与所述料批到炉内风 口的时间形成函数关系，生成核心参数趋势图。6. 根据权利要求5所述的高炉炉内数据跟踪系统，其特征在于，所述核心参数趋势图 以所述核心参数子信息为纵坐标进行显示，以所述料批到炉内风口的时间为横坐标进行显 不O7. 根据权利要求6所述的高炉炉内数据跟踪系统，其特征在于，所述横坐标为装料速 度计算的数值或者以装料时间计算的数值中任意一种方式显示。8.根据权利要求1所述的高炉炉内数据跟踪系统，其特征在于，当查找内容为所述料 批位置信息镜像、所述核心参数趋势图、所述料批参数信息中组合的一个或多个时，显示其 相关联的信息，具体包括： 在所述料批位置信息镜像的显示区域中，当检测到鼠标移动至某批料批或核心参数趋 势图中的某批料批时，调出与所述料批相关联的信息，以背景填充的方式，突出显示该料批 在料批位置信息镜像、核心数据图和料批参数信息上对应的信息； 当检测到鼠标移动至所述料批位置信息的显示区域中，且检测到所述鼠标右键点击信 号时，根据所述鼠标所对应的料批位置信息为查询条件，查找与所述查询条件相关联的装 料参数子信息，并显示该装料参数子信息。
【专利摘要】本发明提供一种高炉炉内数据跟踪系统，包括：采集模块，适于采集高炉控制系统中数据库内待跟踪的炉料数据；处理模块，适于根据装料参数子信息和系统参数信息计算得到炉内料批位置信息和料层厚度，从而生成高炉炉内的料批位置信息镜像，计算料批到炉内风口的时间，根据料批到炉内风口的时间与核心参数子信息生成核心参数趋势图；显示模块，适于当查找内容为料批位置信息、核心参数趋势图和料批参数信息组合中一个或多个时，显示其相关联的信息。通过跟踪炉内的炉料数据，依据炉料数据形成的镜像，将核心参数趋势图、料批位置信息镜像与料批参数信息相关联，当查找或观察炉内数据时，不仅达到组合显示的目的，还提高炉料数据实时跟踪观察的效率。
【IPC分类】G05B19/418
【公开号】CN104898626
【申请号】CN201510287639
【发明人】王高鹏, 王劲松, 谢皓, 赵宽, 王刚, 孙小东, 徐小辉
【申请人】中冶赛迪工程技术股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月29日
【技术领域】
[0001] 本发明属于跟踪控制系统技术领域，特别是涉及一种高炉炉内数据跟踪系统。
【背景技术】
[0002] 炉料条件是影响高炉冶炼的关键因素。作为高炉生产的基础条件，当炉料的物理、 化学、冶金特性等条件改变，或上料数据进行调整时，高炉操作需要有针对性的改变或调 整，以维持炉况稳定顺行。操作调整的前提是对炉料条件的准确把握，尤其是对当前实时变 化的高炉内部炉料的把握。
[0003] 根据生产需要，高炉内部炉料的跟踪数据主要有：1)料批位置信息：包括炉内料 批体积、料层厚度、料批总数、料批在炉内的位置、料批下降到风口所需的时间、冶炼周期； 2)料批参数信息：布料结束时间、品名、重量、密度、检化验成分；每料批中矿石、焦炭综合 化验成分及总质量；理论生成的铁水、炉渣质量及化验成分；3)关键数据趋势信息：包括含 水量、焦比、矿耗、碱度、理论铁水量、理论渣比、矿批重量、焦批重量的趋势变化信息。这些 数据信息目前主要靠操作者在生产中通过查询、记录等方式进行获取。
[0004] 然而，通过操作者人工对炉内数据进行跟踪，至少存在以下几个问题：
[0005] 第一、由于数据量大、数据来源分散，在线查询和计算所需的炉内数据是较为繁重 的任务，不仅容易耗费操作者的很多精力，而且还容易产生错误；
[0006] 第二、生产过程中料批的装入、炉料下降是持续发生的，炉料位置也是不断变化， 随着下料速度的变化，冶炼周期、料批到风口的时间相应变化，导致料批的位置信息难以及 时把握，更不能形成直观的展示方式，不便于使用；
[0007] 第三、料批化学成分相关信息、料批关键数据难以对应到不断变化的炉内料批位 置信息；料批关键数据变化容易从趋势数据图上观察，但人工跟踪难以形成趋势信息，更难 以将趋势信息和料批位置对照显示。
【发明内容】
[0008] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高炉炉内数据跟踪系 统，用于解决现有技术中的炉内控制系统，无法对大量分散数据进行多项查询与组合显示 的问题。
[0009] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高炉炉内数据跟踪系统，用于 采集高炉控制系统炉料数据，将炉料数据进行运算处理并显示处理结果，所述数据跟踪系 统至少包括：
[0010] 采集模块，适用于采集所述高炉控制系统中数据库内待跟踪的炉料数据，其中，所 述炉料数据包括料批参数信息与系统参数信息，所述料批参数信息包含装料参数子信息、 成分参数子信息和核心参数子信息；
[0011] 处理模块，适用于根据所述装料参数子信息和所述系统参数信息，分别计算得到 料批位置信息和料层厚度，并参照所述系统参数信息生成所述高炉炉内的料批位置信息 镜像，还适用于计算料批到炉内风口的时间，并与所述核心参数子信息生成核心参数趋势 图；
[0012] 显示模块，适用于将所述料批位置信息镜像、所述核心参数趋势图、所述料批参数 信息之间相互关联，当查找内容为所述料批位置信息、所述核心参数趋势图和所述料批参 数信息组合中一个或多个时，显示其相关联的信息。
[0013] 优选地，所述根据所述装料参数子信息和所述系统参数信息，分别计算得到料批 位置信息和料层厚度，包括：
[0014] 根据所述装料参数子信息中的重量与密度，计算所述炉内单批料批体积；
[0015] 根据计算所得的单批料批体积，参照炉内的压缩比，计算所述炉内料批总数；
[0016] 将所述料批总数按照所述高炉的炉内结构，根据炉内从上至下的料批顺序，计算 炉内位置信息与料层厚度。
[0017] 优选地，所述计算得到料批到炉内风口的时间，包括：
[0018] 采用装料速度或者装料时间计算所述料批到炉内风口的时间；
[0019] 当采用装料速度计算所述料批到炉内风口的时间时，根据所述装料参数子信息中 每批料批布料结束时间得到待测料批的时间跨度，按照所述时间跨度计算所述料批的装料 平均速度，依据所述装料平均速度计算待测料批到炉内风口的时间；
[0020] 当采用装料时间计算所述料批到炉内风口的时间时，根据所述装料参数子信息中 每批料批布料结束时间，将连续两批料批的布料结束时间差作为待测料批的装料时间，计 算待测料批到炉内风口的时间。
[0021] 优选地，所述料批位置信息镜像以所述炉型的实际标高为纵坐标进行显示，或以 料批数目编号为纵坐标进行显示，且以高炉半径为横坐标进行显示。
[0022] 优选地，所述根据所述料批到炉内风口的时间与所述核心参数子信息生成核心参 数趋势图，具体包括：
[0023] 所述核心参数子信息包括含水量、焦比、矿耗、二维碱度、三维碱度、理论铁水量、 理论渣比、矿批重量与焦批重量；将不同类别的所述核心参数子信息分别与所述料批到炉 内风口的时间形成函数关系，生成核心参数趋势图。
[0024] 优选地，所述核心参数趋势图以所述核心参数子信息为纵坐标进行显示，以所述 料批到炉内风口的时间为横坐标进行显示。
[0025] 优选地，所述横坐标为装料速度计算的数值或者以装料时间计算的数值中任意一 种方式显示。
[0026] 优选地，当查找内容为所述料批位置信息镜像、所述核心参数趋势图、所述料批参 数信息中组合的一个或多个时，显示其相关联的信息，具体包括：
[0027] 在所述料批位置信息镜像的显示区域中，当检测到鼠标移动至某批料批或核心参 数趋势图中的某批料批时，调出与所述料批相关联的信息，以背景填充的方式，突出显示该 料批在料批位置信息镜像、核心数据图和料批参数信息上对应的信息；
[0028] 当检测到鼠标移动至所述料批位置信息的显示区域中，且检测到所述鼠标右键点 击信号时，根据所述鼠标所对应的料批位置信息为查询条件，查找与所述查询条件相关联 的装料参数子信息，并显示该装料参数子信息。
[0029] 如上所述，本发明的高炉炉内数据跟踪系统，具有以下有益效果：
[0030] 通过采集所述高炉控制系统中数据库内待跟踪的炉料数据，根据所述装料参数子 信息和所述系统参数信息，分别计算料批位置信息和料层厚度，从而生成炉内料批位置信 息镜像，通过炉内料批位置信息镜像、完整的跟踪炉内数据，便于炉料数据的实时监控；计 算料批到炉内风口的时间；根据炉内数据料批到风口的时间与装料参数子信息的函数关 系，生成核心参数趋势图，掌握炉内数据变化趋势；当使用者需要查询数据，选中位置信息 镜像内某一料批，使其相关的其它数据同时显示出来，便于查询与观察，更有利于掌握高炉 内冶炼条件，达到更好的冶炼效果。
【附图说明】
[0031] 图1显示为本发明实施例提供的一种高炉炉内数据跟踪系统结构框图；
[0032] 图2显示为本发明实施例提供的图1中处理模块建立镜像的流程图；
[0033] 图3显示为本发明实施例提供的高炉内部结构示意图；
[0034] 图4显示为本发明实施例提供的炉内镜像、趋势图、料批参数信息组合查询图；
[0035]图5-(a)、图5-(b)显示为为本发明实施例提供的料层位置、到风口时间的不同显 示方式效果图；
[0036] 图6显示为为本发明实施例提供的查询装料参数子信息。
[0037] 元件标号说明：
[0038] 1、采集模块，2、处理模块，3、显示模块，4、高炉控制系统。
【具体实施方式】
[0039] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0040] 请参阅图1至图6。需要说明的是，本实 施例中所提供的图示仅以示意方式说明本 发明的基本构想，所以图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数 目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其 组件布局型态也可能更为复杂。
[0041] 如图1所示，为本发明实施例提供的一种高炉炉内数据跟踪系统结构框图，用于 采集高炉控制系统4炉料数据，将炉料数据进行处理并显示处理结果，所述数据跟踪系统 至少包括：
[0042] 采集模块1，适用于采集所述高炉控制系统4中数据库内待跟踪的炉料数据，其 中，所述炉料数据包括料批参数信息与系统参数信息，所述料批参数信息包含装料参数子 信息、成分参数子信息和核心参数子信息；
[0043] 具体地，所述装料参数子信息包括每料批布料结束时间、品名、重量、密度和检化 验成分，所述布料结束时间为每料批布料完成的结束时间；所述成分参数子信息为料批在 矿石综合化验成分及总质量、料批中焦炭综合化验成分及总质量，以及理论计算出的每料 批的理论铁量、理论渣量以及所对应的化学成分，其中，理论铁量与理论渣量采用牛顿迭代 法物料平衡式获取；所述核心参数子信息包括含水量、焦比、矿耗、二维碱度（B2)、三维碱 度（B3)、理论铁水量、理论渣比、矿批重量和焦批重量。
[0044] 具体地，所述系统参数信息主要为系统画面设定参数值，如图3所示，显示为本发 明实施例提供的高炉内部结构示意图，主要包括炉喉半径、炉喉高度、炉身角、炉身高度、炉 腰半径、炉腰高度、炉腹半径、炉腹高度、炉腹角，布料设定的料线高度、以及炉料平均压缩 ttPress〇
[0045] 在本实施例中，所述高炉控制系统4中的数据库包括但不限于ORACLE、DB2、SQL Server、Sybase、Informix、MySQL、VF与Access，采集数据的方式通过与高炉控制系统联网 设置，实时访问所述高炉控制系统内的数据库，其中，联网设置优选为PVR数据线实现数据 共享连接。
[0046] 处理模块2,适用于根据所述装料参数子信息和所述系统参数信息计算得到炉内 的料批位置信息和料层厚度，并参照所述系统参数信息生成所述高炉炉内的镜像，还适用 于计算所述料批到炉内风口的时间，并与所述核心参数子信息生成核心参数趋势图；
[0047] 如图2所示，为本发明实施例提供的图1中处理模块2建立镜像的流程图，具体包 括：
[0048] 步骤S201中，计算所述炉内的料批位置信息与料批厚度；
[0049] 第一，根据所述装料参数子信息中的重量与密度，计算所述炉内单批料批体积； [0050] 具体地，当需要计算第i批料批体积时，根据以下公式进行计算，所述公式为：
[0051] V^Mj/Di (1)
[0052] 其中，式⑴中MjPDi*别为第i批料批的质量和密度，Vi为第i批料批的体积。
[0053] 第二，根据计算所得的单批料批体积，参照炉内的压缩比，计算所述炉内料批总 数；
[0054] 具体地，设定最新装入高炉的料批为第一料批，其前一次的料批设定为第二料批， 从高至低以此类推。从布料设定的料线高度到风口中心线之间的高炉容积为V，结合炉料平 均压缩比PMSS确定高炉炉内料批数n，即寻找最大n，满足
?其中n为炉内料批 总数。
[0055] 第三，将所述料批总数按照所述高炉的炉内结构，按照炉内从上至下的料批顺序， 计算炉内位置信息与料批厚度。
[0056] 在本实施例中，单批料批体积V,炉内料批总数n，参照高炉内型尺寸，按照最新 进入高炉的料批为第一批料批，根据料批编号顺序，选取第一批料批在布料设定的料线高 度位置开始，根据该料批体积计算该料层厚度；第二批炉料在第一批料批下方，根据料批位 置和料批体积计算料层厚度；根据炉内每批料层厚度，计算炉内从上至下的料批位置；同 理，计算出n批料批的料层厚度、料批位置。
[0057] 在图3中，D为炉腰直径、d为炉缸直径、dl为炉喉直径，H1至H5分别表示炉喉、 炉身、炉腰、炉腹与炉缸的高度，0为炉身角度，a为炉腹角度。
[0058] 其中，料层在炉内的实际所占体积为ViXP_s，P_s为炉料压缩比。在计算料层厚 度过程中，若料批位置在炉身、炉腹部位，其体积对应位置为圆形；若料批位置在炉腰、炉喉 位置，其体积对应为圆柱形。
[0059] 步骤S202中，计算所述炉内料批到炉内风口的时间，包括：
[0060] 采用装料速度或者装料时间计算所述料批到炉内风口的时间；
[0061] 当采用装料速度计算所述料批到炉内风口的时间时，根据所述装料参数子信息中 每批料批布料结束时间得到待测料批的时间跨度，按照所述时间跨度计算所述料批的装料 平均速度，依据所述装料平均速度计算待测料批到炉内风口的时间；
[0062] 在本实施例中，根据以下公式计算最新连续m料批的平均料速，所述公式为：
[0063] Vburden=m/Spanm+1 (2)
[0064] 其中，式⑵中Spanm+1为最新连续m+1料批布入炉顶的结束时间跨度，Vburden表示 每秒流过的料批数量。
[0065] 具体地，根据所述料批编号顺序，当第i料批到风口时间为（n-i+1) /Vburim，则最新 装入的料批为第1料批，到达风口时间为n/Vburim，距离风口最近的为第n料批，则到达风口 时间为1/V burden0
[0066] 当采用装料时间计算所述料批到炉内风口的时间时，根据所述装料参数子信息中 每料批布料结束时间，将连续两批料批的布料结束时间差作为待测料批的装料时间，计算 待测料批到炉内风口的时间。
[0067] 在本实施例中，采用顺序相同料批编号，设置第i批料批的布料结束时间为\，离 风口最近的为第n批料批，到达风口时间为tn_tn+1，第i批料批到风口的时间为ti_tn+1，则 最新装入的料批为第1批料批，到达风口时间为ti-tn+1。
[0068] 步骤S203中，根据所述料批位置信息、所述料层厚度以及所述料批到炉内风口的 时间，模拟炉内的炉料数据建立对应的料批位置信息镜像。
[0069] 所述料批位置信息镜像以所述炉型的实际标高为纵坐标进行显示，或以料批数目 编号为纵坐标进行显示，且以高炉半径为横坐标进行显示。其中，料批数目编号为从风口 (所述风口，即炉腹与炉缸的交界处）向上编号，与计算料层位置信息的编号从上往下刚好 相反，因此，不为同一个编号。
[0070] 显示模块3,适用于将所述料批位置信息镜像、所述核心参数趋势图、所述料批参 数信息之间相互关联，当查找内容为所述料批位置信息、所述核心参数趋势图和所述料批 参数信息组合中一个或多个时，显示其相关联的信息。
[0071] 如图4所示，为本发明实施例提供的炉内镜像、趋势图、料批参数信息组合查询 图。
[0072] 其中，所述跟踪系统根据时间轴与高度轴的输入方式不同，存在不同的输出显示。 所述高度轴包括料批编号与标高两种不同的显示方式，所述时间轴包括装料速度与装料时 间两种不同的显示方式。
[0073] 更具体地，所述料批综合时间包括料批装料号、每料批布料的开始时间、结束时 间、料批体积、焦比、焦炭成分、矿耗、矿石成分、渣比、含水量、铁水量和铁水成分等参数。
[0074]图5-(a)、图5-(b)为本发明实施例提供的料层位置、到风口时间的不同显示方式 效果图；
[0075] 其中，所述根据所述料批到炉内风口的时间与所述核心参数子信息生成核心参数 趋势图，具体包括：
[0076] 所述核心参数子信息包括含水量、焦比、矿耗、二维碱度、三维碱度、理论铁水量、 理论渣比、矿批重量和焦批重量；将不同类别的所述核心参数子信息分别与所述料批到炉 内风口的时间形成函数关系，生成核心参数趋势图。
[0077] 具体地，在所述核心参数趋势图中每选择一类核 心参数子信息，所述料批到炉内 风口的时间与该类核心参数子信息形成一一对应关系，按照该对应关系生成核心参数趋势 图。且所述核心参数趋势图以所述料批到炉内风口的时间为横坐标，以所述核心参数子信 息为纵坐标进行显示。
[0078] 当时间轴选择装料时间，高度轴选择料批编号时，如图5_a所示；当时间轴选择装 料速度，高度轴选择标高时，如图5_b所示。
[0079] 其中，所述横坐标为装料速度计算的数值或者以装料时间计算的数值中任意一种 方式显不。
[0080] 如图6所示，为本发明实施例提供的查询装料参数子信息结果图；详述如下：
[0081] 当查找内容为所述料批位置信息镜像、所述核心参数趋势图所述料批参数信息中 组合的一个或多个时，显示其相关联的信息，具体包括：
[0082] 在所述料批位置信息镜像的显示区域中，当检测到鼠标移动至某批料批或核心参 数趋势图中的某批料批时，调出与所述料批相关联的信息，以背景填充的方式，突出显示该 料批在料批位置信息镜像、核心数据图和料批参数信息上对应的信息；
[0083] 在本实施例中，在所述料批位置信息镜像的显示区域中，当操作人员使用该跟踪 系统时，将鼠标移动至某批料批或核心参数趋势图中的某批料批时，该料批在料批位置信 息镜像、核心数据图以及料批参数信息上的相应的信息，以背景填充的方式，同时突出显 示，以实现组合显示。
[0084] 当检测到鼠标移动至所述料批位置信息镜像中的某批料，且检测到所述鼠标右键 点击信号时，根据所述鼠标所对应的料批位置信息为查询条件，查找与所述查询条件相关 联的装料参数子信息，并显示该装料参数子信息。
[0085] 在本实施例中，当操作员使用该跟踪系统，当鼠标移动至某一料层且检测到鼠标 右键点击的信号时，捕捉鼠标移动的显示界面中右键最接近的料层，以该料层（料批位置 信息）为查询条件，查找与所述查询条件相关联的装料参数子信息，以表格形式弹出，显示 该装料参数子信息。
[0086] 综上所述，本发明通过采集所述高炉控制系统4中数据库内待跟踪的炉料数据， 根据所述装料参数子信息和所述系统参数信息，分别计算料批位置信息和料层厚度，从而 生成炉内料批位置信息镜像，通过炉内料批位置信息镜像、完整的跟踪炉内数据，便于炉料 数据的实时监控；计算料批到炉内风口的时间；根据炉内数据料批到风口的时间与装料参 数子信息的函数关系，生成核心参数趋势图，掌握炉内数据变化趋势；当使用者需要查询数 据，选中位置信息镜像内某一料批，使其相关的其它数据同时显示出来，便于查询与观察， 更有利于掌握高炉内冶炼条件，达到更好的冶炼效果。所以，本发明有效克服了现有技术中 的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0087] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种高炉炉内数据跟踪系统，用于采集高炉控制系统炉料数据，将炉料数据进行运 算处理并显示处理结果，其特征在于，所述数据跟踪系统至少包括： 采集模块，适用于采集所述高炉控制系统中数据库内待跟踪的炉料数据，其中，所述炉 料数据包括料批参数信息与系统参数信息，所述料批参数信息包含装料参数子信息、成分 参数子信息和核心参数子信息； 处理模块，适用于根据所述装料参数子信息和所述系统参数信息，分别计算得到料批 位置信息和料层厚度，并参照所述系统参数信息生成所述高炉炉内的料批位置信息镜像， 还适用于计算料批到炉内风口的时间，并与所述核心参数子信息生成核心参数趋势图； 显示模块，适用于将所述料批位置信息镜像、所述核心参数趋势图、所述料批参数信息 之间相互关联，当查找内容为所述料批位置信息、所述核心参数趋势图和所述料批参数信 息组合中一个或多个时，显示其相关联的信息。2. 根据权利要求1所述的高炉炉内数据跟踪系统，其特征在于，所述根据所述装料参 数子信息和所述系统参数信息，分别计算得到料批位置信息和料层厚度，包括： 根据所述装料参数子信息中的重量与密度，计算所述炉内单批料批体积； 根据计算所得的单批料批体积，参照炉内的压缩比，计算所述炉内料批总数； 将所述料批总数按照所述高炉的炉内结构，根据炉内从上至下的料批顺序，计算炉内 位置信息与料层厚度。3. 根据权利要求1所述的高炉炉内数据跟踪系统，其特征在于，所述计算所述料批到 炉内风口的时间，包括： 采用装料速度或者装料时间计算所述料批到炉内风口的时间； 当采用装料速度计算所述料批到炉内风口的时间时，根据所述装料参数子信息中每批 料批布料结束时间得到待测料批的时间跨度，按照所述时间跨度计算所述料批的装料平均 速度，依据所述装料平均速度计算待测料批到炉内风口的时间； 当采用装料时间计算所述料批到炉内风口的时间时，根据所述装料参数子信息中每批 料批布料结束时间，将连续两批料批的布料结束时间差作为待测料批的装料时间，计算待 测料批到炉内风口的时间。4. 根据权利要求1所述的高炉炉内数据跟踪系统，其特征在于，所述料批位置信息镜 像以所述炉型的实际标高为纵坐标进行显示，或者以料批数目编号为纵坐标进行显示，且 以高炉半径为横坐标进行显示。5. 根据权利要求1所述的高炉炉内数据跟踪系统，其特征在于，所述根据所述料批到 炉内风口的时间与所述核心参数子信息生成核心参数趋势图，具体包括： 所述核心参数子信息包括含水量、焦比、矿耗、二维碱度、三维碱度、理论铁水量、理论 渣比、矿批重量和焦批重量；将不同类别的所述核心参数子信息分别与所述料批到炉内风 口的时间形成函数关系，生成核心参数趋势图。6. 根据权利要求5所述的高炉炉内数据跟踪系统，其特征在于，所述核心参数趋势图 以所述核心参数子信息为纵坐标进行显示，以所述料批到炉内风口的时间为横坐标进行显 不O7. 根据权利要求6所述的高炉炉内数据跟踪系统，其特征在于，所述横坐标为装料速 度计算的数值或者以装料时间计算的数值中任意一种方式显示。8.根据权利要求1所述的高炉炉内数据跟踪系统，其特征在于，当查找内容为所述料 批位置信息镜像、所述核心参数趋势图、所述料批参数信息中组合的一个或多个时，显示其 相关联的信息，具体包括： 在所述料批位置信息镜像的显示区域中，当检测到鼠标移动至某批料批或核心参数趋 势图中的某批料批时，调出与所述料批相关联的信息，以背景填充的方式，突出显示该料批 在料批位置信息镜像、核心数据图和料批参数信息上对应的信息； 当检测到鼠标移动至所述料批位置信息的显示区域中，且检测到所述鼠标右键点击信 号时，根据所述鼠标所对应的料批位置信息为查询条件，查找与所述查询条件相关联的装 料参数子信息，并显示该装料参数子信息。
【专利摘要】本发明提供一种高炉炉内数据跟踪系统，包括：采集模块，适于采集高炉控制系统中数据库内待跟踪的炉料数据；处理模块，适于根据装料参数子信息和系统参数信息计算得到炉内料批位置信息和料层厚度，从而生成高炉炉内的料批位置信息镜像，计算料批到炉内风口的时间，根据料批到炉内风口的时间与核心参数子信息生成核心参数趋势图；显示模块，适于当查找内容为料批位置信息、核心参数趋势图和料批参数信息组合中一个或多个时，显示其相关联的信息。通过跟踪炉内的炉料数据，依据炉料数据形成的镜像，将核心参数趋势图、料批位置信息镜像与料批参数信息相关联，当查找或观察炉内数据时，不仅达到组合显示的目的，还提高炉料数据实时跟踪观察的效率。
【IPC分类】G05B19/418
【公开号】CN104898626
【申请号】CN201510287639
【发明人】王高鹏, 王劲松, 谢皓, 赵宽, 王刚, 孙小东, 徐小辉
【申请人】中冶赛迪工程技术股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月29日
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