【正文】 一個(gè)轉(zhuǎn)爐過(guò)程水模型來(lái)驗(yàn)證結(jié)果。該方法在文獻(xiàn)[ 7 ]中進(jìn)一步完善。在文獻(xiàn)[ 4 ]中噴濺檢測(cè)通過(guò)結(jié)合聲波計(jì)量和氣體分析進(jìn)行。另一個(gè)系統(tǒng)利用的想法是結(jié)合了文獻(xiàn)[ 8 ] 中提出的幾個(gè)原始測(cè)量結(jié)果，自適應(yīng)濾波和變化檢測(cè)系統(tǒng)用于建造一個(gè)在線警報(bào)系統(tǒng)給操作者提供警報(bào)。本文提出的這種噴濺警報(bào)系統(tǒng)基于變化檢測(cè)原理和在SSAB Oxel246。sund實(shí)地測(cè)試執(zhí)行情況的報(bào)告結(jié)果。評(píng)估是基于正常爐前生產(chǎn)的大量數(shù)據(jù)，也突出了一些有關(guān)最終系統(tǒng)和操作實(shí)踐的問(wèn)題。2．3噴濺量化相機(jī)用于評(píng)估目用客觀的方式加以量化噴濺是可取的。文獻(xiàn)[ 4 ]中一個(gè)人在吹煉過(guò)程中用秒表記錄噴濺時(shí)間。文獻(xiàn)[ 9 ]中，當(dāng)企圖利用紅外攝像裝置由于軟件問(wèn)題沒(méi)有成功時(shí)，用VCR攝像機(jī)。為了后續(xù)實(shí)驗(yàn)的描述，實(shí)施照相機(jī)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程監(jiān)測(cè)制度。該方案中的單色 CCD相機(jī)是640 /480像素和幀速率設(shè)置為 15赫茲，相機(jī)的位置如圖1所示。當(dāng)噴濺發(fā)生時(shí)，熔融金屬將從轉(zhuǎn)爐頂部流到爐殼下面的地上，相機(jī)的位置有可能捕捉到渣下降的圖像見(jiàn)圖3。一個(gè)直方圖描繪的圖像的像素值分布介于0和255之間如圖2所示。選擇亮度不變或閾值圖像灰度級(jí)，由于渣和背景之間亮度差異的下降，因此圖片可以很容易地分離成像素值高于閾值的零件和低于它亮度的零件，有效地從黑暗的背景中分離熔化金屬，圖3分離的結(jié)果如圖4所示。圖像像素中光明和黑暗之間的比率可表明噴濺的嚴(yán)重程度。這個(gè)比率的平均采樣周期為2 s并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在連同其他進(jìn)程的數(shù)據(jù)資料庫(kù)中。2．4噴濺聲信號(hào)檢測(cè)文獻(xiàn)[18 ]中提到：自70年代初，在許多鋼鐵廠采用聲納設(shè)備以間接監(jiān)測(cè)渣面。其基本思路是：由于爐渣水平面的增高， 從爐底發(fā)出的聲音在某個(gè)頻帶減弱，聲音的主要來(lái)源是在氧槍噴嘴處氧氣以超音速?zèng)_擊到熔融金屬的表面產(chǎn)生的。操作者通常采用聲納產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)監(jiān)測(cè)渣面的變化，在文獻(xiàn)[1921 ]中它也被用來(lái)作為一個(gè)控制器投入。請(qǐng)注意，所有這些系統(tǒng)都不是真正的動(dòng)態(tài)反饋控制系統(tǒng)，因?yàn)樗鼈兊目刂菩盘?hào)采樣利率非常低，以避免穩(wěn)定生產(chǎn)的問(wèn)題。作為替代品用聲納，其準(zhǔn)確的信號(hào)處理系統(tǒng)是專有的，從聲納麥克風(fēng)出來(lái)的原始信號(hào)可用于爐渣水平面的估計(jì)。 根據(jù)文獻(xiàn)[ 6 ]中泡沫渣厚度 H、聲音強(qiáng)度I、時(shí)間t和頻率w是指數(shù)關(guān)系如下： （1）式中：I0表示沒(méi)有渣時(shí)的聲音強(qiáng)度。頻變參數(shù) 由氣泡尺寸和材料決定。通過(guò)方程（1）兩邊取對(duì)數(shù)得到下面的方程： （2）這意味著泡沫高度取決于在任何特定的頻率聲強(qiáng)的對(duì)數(shù)。在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中由于氣泡的尺寸和材料不詳?shù)霓D(zhuǎn)換器，因此很難或者說(shuō)不可能得到一種動(dòng)態(tài)的泡沫模型。相反，從實(shí)驗(yàn)中估算出健全的衰減系數(shù) 并用于生產(chǎn)中爐渣水平面的估算。公式如下： （3）可以估算出在任何頻率w的結(jié)果和在不同頻率結(jié)合起來(lái)時(shí)的結(jié)果，以實(shí)現(xiàn)更高的精度。頻率應(yīng)該實(shí)在聲音強(qiáng)度不衰減的情況下，以及噪音的頻率應(yīng)該被忽視。這意味著采用加權(quán)最小二乘法對(duì)爐渣水平面的估計(jì)值 ht ，零重量頻率對(duì)泡沫渣厚度的變化敏感性低。這種做法在文獻(xiàn)[ 7 ]中的水模型實(shí)驗(yàn)中估值顯示出高的精度。 請(qǐng)注意那里的頻率是經(jīng)常變化的并取決于麥克風(fēng)的位置，爐膛和噴嘴的幾何形狀，還有安裝的每一個(gè)裝置的個(gè)別性能。在這項(xiàng)研究中用于爐渣水平面的估計(jì)值通過(guò)重復(fù)比較從吹煉開(kāi)始（無(wú)渣）到發(fā)生噴濺（爐渣溢出）的聲音信號(hào)強(qiáng)度，直到渣的水平面達(dá)到最大值。轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過(guò)程中除了一些預(yù)定的生產(chǎn)依賴程序（如氧槍位置、氧氣流量、燃?xì)庖约暗撞壳宄鹊膸椭?，還是由人工操作的。操作者在進(jìn)程中斷的情況下（如噴濺）這些程序操作者可以超越。操作者判斷噴濺發(fā)生是通過(guò)3這幾個(gè)數(shù)字，其中1代表沒(méi)有噴濺；2代表噴濺；3嚴(yán)重噴濺。然而判斷是主觀的，并不能直接看見(jiàn)爐膛里的情況如常常依據(jù)的壓力或者噴濺全面爆發(fā)前的活動(dòng)。不同的運(yùn)營(yíng)商用不同的方法去預(yù)防噴濺和減輕噴濺，并在很大程度上取決于他/她以前的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。因此，在這篇文章中所收集的數(shù)據(jù)不僅反映由噴濺引起的前期變化和過(guò)程變化，而且還開(kāi)始改變通過(guò)操作者判斷生產(chǎn)狀況。當(dāng)評(píng)估預(yù)警系統(tǒng)這必須牢記。3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本模型信號(hào)處理系統(tǒng)是選擇一個(gè)主要工具能從現(xiàn)有的進(jìn)程信息中提取噴濺信息。 由此產(chǎn)生的系統(tǒng)分為三個(gè)級(jí)別： 第1級(jí)：聲音聲信號(hào)處理。一種是可以使用聲波計(jì)信號(hào)或者是直接接收原始麥克風(fēng)信號(hào)。對(duì)于后一種情況在文獻(xiàn)[ 7 ]中提出基于方程式（3），使用加權(quán)最小二乘法去估算爐渣水平面。在第4節(jié)簡(jiǎn)單概述這兩者之間實(shí)驗(yàn)比的較結(jié)果。第2級(jí)：自適應(yīng)濾波器是用于融合聲信號(hào)與其他傳感器噴濺現(xiàn)象的信號(hào)。自適應(yīng)濾波器有相當(dāng)多結(jié)構(gòu)模型下面兩節(jié)中只描述出了兩種以節(jié)省空間。其中一種已在以前的文獻(xiàn)中提到，另一種將在這篇文章中詳細(xì)介紹。第3級(jí)：正式評(píng)價(jià)噴濺征兆的殘差自適應(yīng)濾波器使用變化檢測(cè)。由于轉(zhuǎn)爐過(guò)程的復(fù)雜性，一個(gè)關(guān)于從爐膛到過(guò)程化學(xué)反應(yīng)的聲音信號(hào)的解析模型是很難獲得的。系統(tǒng)識(shí)別方法被用來(lái)作為一個(gè)安裝模型去通過(guò)分配適當(dāng)?shù)臄?shù)值作為它的參數(shù)以記錄數(shù)據(jù)。過(guò)程模型的選擇受現(xiàn)成的過(guò)程信號(hào)的質(zhì)量影響很大。選擇過(guò)程模型的兩種方法已經(jīng)被報(bào)道并在表2中簡(jiǎn)單描述。在文獻(xiàn)[ 8 ]中有模型A對(duì)應(yīng)的初步做法，在文獻(xiàn)[ 4 ]中記錄了過(guò)程模型的選擇，如：煙氣排放量uoff和煙氣中一氧化碳的含量uCO。輸出信號(hào)，男，是自然對(duì)數(shù)的聲波米信號(hào)。作為第二的做法，建議在文獻(xiàn)[ 22 ]，聲波米信號(hào)交換為估計(jì)礦渣水平轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，均衡器（3）。 由于困難的時(shí)間延遲產(chǎn)生的煙氣分析的CO含量，輸入信號(hào)，取而代之的是測(cè)量的壓力upressure。由此產(chǎn)生的模型，命名為模型B。根據(jù)文獻(xiàn)[ 4 ]中初步的結(jié)果，這種噴濺現(xiàn)象的捕獲在很大程度上由一個(gè)四階的動(dòng)態(tài)模型，它帶有兩個(gè)ARX裝置帶有不同的輸入和輸出信號(hào)，這在文獻(xiàn)[ 8 ]和[ 22 ]中詳細(xì)描述。這兩種模型可描述線性回歸中的未知參數(shù)向量θh (4 ) y(θ)是輸出測(cè)量的量在時(shí)間離散的情況下即t=0、2……的回歸變量包含以往輸入和輸出值。相應(yīng)的回歸變量以及輸出信號(hào)在表2中詳細(xì)說(shuō)明。標(biāo)量e(t)是不定的，這里假設(shè)為沒(méi)有賦值的，目的是可變檢測(cè)。為了能使模型參數(shù)因改變工藝條件及時(shí)變化，參數(shù)估計(jì)的遞歸算法將在下一節(jié)中描述。要將方程式（4）回歸成一個(gè)自適應(yīng)濾波器的模型，其參數(shù)向量θ并用遞推辨識(shí)算法去估算。當(dāng)過(guò)程數(shù)據(jù)面臨區(qū)分困難的影響時(shí)，文獻(xiàn)[ 23 ]中試圖采用遞歸最小二乘算法估算的θ，模型的不確定性和在剩余序列中實(shí)際進(jìn)程的變化，一個(gè)更常見(jiàn)的做法是使用卡爾曼