一种炼焦作业过程中校验炉门是否准确对位的方法和装置

摘要

本发明公开了一种炼焦作业过程中校验炉门是否准确对位的方法和装置，其中方法包括：获取同时采集到的包含焦炉设备或煤饼与炉门两边侧炉墙之间的两个间隙的多张图像；计算得到焦炉设备或煤饼与炉门两边侧炉墙之间的两个间隙的间隙大小检测值；计算得到的两个间隙的间隙大小检测值之间的差值，以及计算所述差值与两个间隙大小检测值中较大一个间隙大小检测值的比值，并将所述比值与预设比例阈值进行比较；若所述比值≤预设比例阈值，则判定当前焦炉设备或煤饼与炉门准确对位。本发明用机器的精确测量取代人的肉眼估测，能够在炼焦作业过程中为炉门是否准确对位提供准确的判断，从而可以保障炼焦作业的安全，避免生产事故的发生。

说明书

技术领域

本申请涉及焦化设备技术领域，特别是涉及一种炼焦作业过程中校验炉门是否准确对位的方法和装置。

背景技术

焦炉车辆在进行推焦、装煤、导焦等作业时，需要将推焦杆、煤饼和导焦栅与炉口的位置精确对位，一旦出现对位偏差过大，推焦杆、煤饼和导焦栅蹭到炉墙甚至顶到炉体，就有可能造成重大的生产事故。

目前焦炉车辆炉口位置对位的技术有多种方案，有编码电缆定位、卫星定位(例如GNSS+RTK)、激光测距定位、电磁感应预埋金属码条定位、对射传感器检测光电码牌定位、炉框光学特征图像识别定位、RFID标签识别定位等等各种方法。

从自动化控制技术的角度来看，以上各种方法各有优缺点，也都属于比较成熟的技术，很多焦炉车辆也配备了炉口位置定位和显示的功能。但从使用的结果来看，效果很不理想，设想与结果的差距很大，虽然实现了定位检测和显示，但是没人敢用，基本上设备的验收日就是设备功能的终结日，“高大上”的先进自动化功能成了摆设和噱头，推焦、装煤、导焦的炉口位置对位仍然依赖于大车司机肉眼估测推焦杆、煤饼、导焦栅与炉膛侧壁间隙的方法。

究其原因，由于炉膛温度很高，通常达到一千摄氏度以上，无法直接测量，以上所有的方法都属于间接测量，有的是测大车绝对位置，用查表比对的方法定位；有的是测大车与炉体固定结构件或炉体上提前预设的定位标志的相对距离来定位。而由于炉体建造几何尺寸偏差、炉体维修不当造成的形位误差超差、炉体老化沉降渐进变形、大车轨道弯曲扭曲磨损、大车走行车轮偏跑引起作业姿态不一致等等各种原因和因素，造成检测位置与实际的炉口位置的误差很大，而这些误差又是随机发生和无法周期检定的。

所以，发明人认识到，目前的现状是，无论对位过程采用了哪种技术，最终在推焦杆和煤饼、导焦栅进入炉门之前，还是要靠大车司机肉眼评估，缺少一个能够直接量化检测和校验反馈炉门是否对正的手段。

发明内容

基于此，针对上述技术问题，提供一种炼焦作业过程中校验炉门是否准确对位的方法和装置，以能够在炼焦作业过程中直接校验炉门是否对正。

第一方面，一种炼焦作业过程中校验炉门是否准确对位的方法，包括：

步骤一，在焦炉设备或煤饼进入炉门之前，获取同时采集到的包含焦炉设备或煤饼与炉门两边侧炉墙之间的两个间隙的多张图像；

步骤二，根据获取到的多张图像，计算得到焦炉设备或煤饼与炉门两边侧炉墙之间的两个间隙的间隙大小测量值；

步骤三，计算得到的两个间隙的间隙大小测量值之间的差值，以及计算所述差值与两个间隙大小测量值中较大一个间隙大小测量值的比值，并将所述比值与预设比例阈值进行比较；若所述比值≤预设比例阈值，则判定当前焦炉设备或煤饼与炉门准确对位。

可选地，所述焦炉设备为推焦车的推焦杆或者为拦焦车的导焦栅，所述煤饼通过装煤车送入炉门。

进一步可选地，所述同时采集到的包含焦炉设备或煤饼与炉门两边侧炉墙之间的两个间隙的多张图像，具体是通过两组线阵相机或两组面阵相机，按照预设数量同时分别对所述两个间隙进行拍照来采集到的；所述两组线阵相机或两组面阵相机分别设置在推焦车、拦焦车或装煤车上，并位于所述两个间隙的前方。

进一步可选地，所述两组线阵相机或两组面阵相机为两组相同型号的线阵相机或面阵相机。

进一步可选地，所述步骤二具体包括：

对获取到的所述包含焦炉设备或煤饼与炉门两边侧炉墙之间的两个间隙的多张图像均进行降噪处理，并过滤掉其中不合格图像；

对进行降噪和过滤操作后得到的每张图像，根据预设特征，提取图像中的有用像素区域，所述有用像素区域为间隙所对应的像素区域；

对提取出的有用像素区域进行特征放大，并根据所述两个间隙各自对应的多个有用像素区域，计算得到所述两个间隙各自相应的多个间隙大小数据；

分别计算所述两个间隙各自相应的多个间隙大小数据的平均值，作为所述两个间隙的间隙大小测量值。

进一步可选地，所述预设特征为图像颜色特征或红外特征。

可选地，其特征在于，所述步骤三还包括：

若所述比值＞预设比例阈值，则判定当前焦炉设备或煤饼与炉门没有准确对位，并向相应焦炉车辆的控制系统发送告警提示指令，使所述相应焦炉车辆的控制系统输出相应告警提示；所述相应告警提示是通过所述相应焦炉车辆的控制系统的扬声器、显示屏或者蜂鸣器输出的；以及向所述相应焦炉车辆的控制系统发送暂停工作指令，使所述相应焦炉车辆的控制系统通过相应的控制信号，控制相应焦炉车辆暂停向焦炉方向前进。

进一步可选地，所述步骤三还包括：

当判定当前焦炉设备或煤饼与炉门没有准确对位时，向地面协调中控系统发送告警提示指令，使所述地面协调中控系统输出相应告警提示；该相应告警提示是通过所述地面协调中控系统的扬声器、显示屏或者蜂鸣器输出的；以及向所述地面协调中控系统发送禁止自动作业指令，使所述地面协调中控系统通过相应的控制信号，禁止相应焦炉车辆进行自动作业；所述地面协调中控系统用于管理各个焦炉车辆的运行并记录各个焦炉车辆的操作过程。

第二方面，一种炼焦作业过程中校验炉门是否准确对位的装置，包括：

图像获取模块，用于在焦炉设备或煤饼进入炉门之前，获取采集到的包含焦炉设备或煤饼与炉门两边侧炉墙之间的两个间隙的多张图像；

间隙计算模块，用于根据获取到的多张图像，计算得到焦炉设备或煤饼与炉门两边侧炉墙之间的两个间隙大小；

校验模块，用于计算得到的焦炉设备或煤饼与炉门两边侧炉墙之间的两个间隙大小之间的差值，并将所述差值与预设间隙阈值进行比较；若所述差值≤预设间隙阈值，则判定当前焦炉设备或煤饼与炉门准确对位。

第三方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方法所提供的方法的步骤。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明基于对现有技术问题的进一步分析和研究，认识到目前缺少一个能够直接量化测量和校验炉门是否对位准确的手段；在本发明中，基于采集到的焦炉设备或煤饼与两侧炉墙之间的两个间隙的多张图像，直接测量出焦炉设备或煤饼与两侧炉墙之间的间隙的数值，进一步根据两边间隙数值的差值和较大间隙数值的比例能够作出是否对位准确的结论；本发明用机器的精确测量取代人的肉眼估测，能够在炼焦作业过程中为炉门是否准确对位提供准确的判断，从而可以保障炼焦作业的安全，避免生产事故的发生。

同时，在本发明中，由于两边的间隙图像是同时采集的，镜头畸变等附加偏差带来的误差最后通过减法运算得以抵消，所以只需要计算出两个间隙数值的相对差值与较大间隙数值的的比例就可以得出准确结论；这样对照相设备的精度要求就降低了很多，而且对图像取样时推焦杆、煤饼、导焦栅距离炉门的远近位置的要求也不严格，因此本发明还增强了实用性、降低了安装和调试难度。

另外，通过本发明，在判定当前焦炉设备或煤饼与炉门没有准确对位时，还能给予相应的告警提示并控制相应焦炉车辆自动暂停，进而能更好地保障作业的安全性。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的一种炼焦作业过程中校验炉门是否准确对位的方法的流程示意图；

图2为本发明一个实施例中煤饼与左侧炉墙的间隙图像特征放大示意图；

图3为本发明一个实施例中间隙计算示意图；

图4为本发明一个实施例中一种炼焦作业过程中校验炉门是否准确对位的方法的另一种流程示意图；

图5为本发明一个实施例提供的一种炼焦作业过程中校验炉门是否准确对位的装置的模块架构框图；

图6为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种炼焦作业过程中校验炉门是否准确对位的方法，包括以下步骤：

步骤S101，在焦炉设备或煤饼进入炉门之前，获取同时采集到的包含焦炉设备或煤饼与炉门两边侧炉墙之间的两个间隙的多张图像。

其中，焦炉设备具体为推焦车的推焦杆或者为拦焦车的导焦栅；另外，煤饼是通过装煤车送入炉门的。在推焦杆、煤饼或者导焦栅进入炉膛之前，使用相机(可以是两组线阵相机或者两组面阵相机)同时采集包含推焦杆、煤饼或者导焦栅与两边侧炉墙之间的两个间隙的图像；在采集图像时，相机是按照预设数量来进行采集的，预设数量可以但不限于是5-10张。另外，两组线阵相机或者两组面阵相机分别设置在推焦车、拦焦车或装煤车上，并位于两个间隙的前方，换句话说，对于两个间隙，是通过两组相机同时分别来采集对应间隙的多张图像的。也就是说，对于每个间隙，都能获取到5-10张相应图像。

为了保证校验结果的准确性，两组线阵相机或两组面阵相机为两组相同型号的线阵相机或面阵相机。由于设置的两组相机型号相同，并且由于两边的间隙图像是同时采集的，两组相机由于镜头畸变等附加偏差带来的误差是一致的，因此由于镜头畸变等附加偏差最后通过减法运算能够得以抵消，从而由于镜头畸变等附加偏差带来的误差是可以忽略不计的。

步骤S102，根据获取到的多张图像，计算得到焦炉设备或煤饼与炉门两边侧炉墙之间的两个间隙的间隙大小测量值。

具体来说，步骤S102具体包括：

步骤S1021，对获取到的所述包含焦炉设备或煤饼与炉门两边侧炉墙之间的两个间隙的多张图像均进行降噪处理，并过滤掉其中不合格图像。

其中，过滤不合格图像即对两个间隙各自对应的多张图像加权求平均，然后在两个间隙各自对应的多张图像中过滤掉与相应加权平均结果相差最大的两张图像。当然，图像的降噪以及不合格图像的过滤操作，均为图像处理的常用技术手段，是本领域技术人员的公知常识，在此不再详细赘述。

步骤S1022，对进行降噪和过滤操作后得到的每张图像，根据预设特征，提取图像中的有用像素区域，所述有用像素区域为间隙所对应的像素区域。

其中，预设特征为图像颜色特征或红外特征，用于将炉墙的间隙与图像的其他像素部分区分开。由于火焰与推焦杆、煤饼或者导焦栅的图像颜色特征和红外特征不一样，因此通过颜色特征或红外特征，能够区分出图像中的火焰区域。进一步由于火焰是通过间隙才能被相机拍摄到，因此火焰区域就对应的是间隙区域，因此能够根据图像颜色特征或红外特征，区分出图像中的间隙区域。另外，预设特征也可为可见光波长特征或紫外特征。

步骤S1023，对提取出的有用像素区域进行特征放大，并根据所述两个间隙各自对应的多个有用像素区域，计算得到所述两个间隙各自相应的多个间隙大小数据。

对于两个间隙，分别会有对应的多个有用像素区域；根据每一个有用像素区域，都能够计算出一个间隙大小数据。举例来说，对获得的煤饼与左侧炉墙的图像中的有用像素区域进行特征放大得到的一个示意图如图2所示，基于图2计算出的间隙大小如图3所示。由图3可以看出，在根据一个有用像素区域计算间隙大小时，根据该有用像素区域最终确定的一个间隙大小为该有用像素区域中间隙最宽处所对应的数值。根据两个间隙分别对应的多个有用像素区域，对每个间隙都能计算得到多个间隙大小数据。

步骤S1024，分别计算所述两个间隙各自相应的多个间隙大小数据的平均值，作为所述两个间隙的间隙大小测量值。

由于两个间隙都对应于多个间隙大小数据，考虑到提供测量准确性，以两个间隙各自相应的多个间隙大小数据的平均值，分别作为两个间隙的间隙大小测量值的最终结果。

步骤S103，计算得到的两个间隙的间隙大小测量值之间的差值，以及计算所述差值与两个间隙大小测量值中较大一个间隙大小测量值的比值，并将所述比值与预设比例阈值进行比较；若所述比值≤预设比例阈值，则判定当前焦炉设备或煤饼与炉门准确对位。

其中，在实际应用中，预设比例阈值并不是固定的，是可以根据现场设备和焦炉的实际情况来设置的。也就是说，炉型不同、设备厂家不同，对间隙的要求就会不同，因此预设比例阈值可根据不同炉型、不同的现场设备以及实际使用情况来进行调整。

通过步骤S103这种判别方式，不要求计算结果的绝对精度，只需要计算出两个间隙数值的相对差值与间隙数值较大者的比例就可以得出结论。这样对照相设备的精度要求就降低了很多，而且图像取样时推焦杆、煤饼、导焦栅所处的离炉门的远近位置要求也不严，增强了实用性，降低了安装和调试难度。

另外，若所述比值＞预设比例阈值，则判定当前焦炉设备或煤饼与炉门没有准确对位，此时便会向相应焦炉车辆的控制系统发送告警提示指令，使相应焦炉车辆的控制系统输出相应告警提示。也就是说，当判定推焦杆与炉门没有准确对位，会向推焦杆所在的推焦车的控制系统发送告警提示指令；当判定导焦栅与炉门没有准确对位，会向导焦栅所在的拦焦车的控制系统发送告警提示指令；当判定煤饼与炉门没有准确对位，会向推送煤饼的装煤车发送告警提示指令。输出告警提示的方式可以但不限于是通过相应焦炉车辆的控制系统的扬声器、显示屏或者蜂鸣器输出的。同时，为了保障作业安全，还会向相应焦炉车辆的控制系统发送暂停工作指令，使所述相应焦炉车辆的控制系统通过相应的控制信号，控制相应焦炉车辆暂停向焦炉方向前进。

进一步地，在炼焦厂中，还可以设置有一个地面协调中控系统，用于管理各个焦炉车辆的运行并记录各个焦炉车辆的操作过程。在地面协调中控系统中，可以进行各个焦炉车辆运行状态的实时在线监测，以及各车报警信息的提示和记录，还能记录推焦、装煤信息等。也就是说，当判定当前焦炉设备或煤饼与炉门没有准确对位时，还会向地面协调中控系统发送告警提示指令，使地面协调中控系统输出相应告警提示，从而便于给管理人员给予危险提示，方便管理人员在存在异常时及时发现；输出告警提示的方式同样可以但不限于是通过地面协调中控系统的扬声器、显示屏或者蜂鸣器输出的。另外，还会向地面协调中控系统发送禁止自动作业指令，使地面协调中控系统通过相应的控制信号，禁止相应焦炉车辆进行自动作业，从而进一步保障炼焦作业过程的安全性。

本实施例所提供方法的另一种流程示意图如图4所示。

在本发明实施例所提供的炼焦作业过程中校验炉门是否准确对位的方法中，基于采集到的推焦杆、煤饼或者导焦栅与两侧炉墙之间的两个间隙的多张图像，直接测量出推焦杆、煤饼或者导焦栅与两侧炉墙之间的间隙的数值，进一步根据两边间隙数值的差值和较大间隙数值的比例能够作出是否对位准确的结论；本发明用机器的精确测量取代人的肉眼估测，能够在炼焦作业过程中为炉门是否准确对位提供准确的判断，从而可以保障炼焦作业的安全，避免生产事故的发生。

本发明所提供的方法中，由于两边的间隙图像是同时采集的，镜头畸变等附加偏差带来的误差最后通过减法运算得以抵消，所以只需要计算出两个间隙数值的相对差值与较大间隙数值的的比例就可以得出准确结论；这样对照相设备的精度要求就降低了很多，而且对图像取样时推焦杆、煤饼、导焦栅距离炉门的远近位置的要求也不严格，因此本发明还增强了实用性、降低了安装和调试难度。

另外，通过本发明所提供的方法，在判定当前焦炉设备或煤饼与炉门没有准确对位时，还能给予相应的告警提示并控制相应焦炉车辆自动暂停，进而能更好地保障作业的安全性。

通过本发明所提供的方法，在手动操作模式时能为司机提供对位偏差的评估信息以及超偏警示；在用于焦车的全自动或者无人值守作业时，可以提供一个可靠的校验和反馈因子，提高设备可靠性和安全性。

应该理解的是，虽然图1和图4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1和图4中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图5所示，提供了一种炼焦作业过程中校验炉门是否准确对位的装置，包括以下程序模块：

图像获取模块501，用于在焦炉设备或煤饼进入炉门之前，获取采集到的包含焦炉设备或煤饼与炉门两边侧炉墙之间的两个间隙的多张图像；

间隙计算模块502，用于根据获取到的多张图像，计算得到焦炉设备或煤饼与炉门两边侧炉墙之间的两个间隙大小；

校验模块503，用于计算得到的焦炉设备或煤饼与炉门两边侧炉墙之间的两个间隙大小之间的差值，并将所述差值与预设间隙阈值进行比较；若所述差值≤预设间隙阈值，则判定当前焦炉设备或煤饼与炉门准确对位。

关于一种炼焦作业过程中校验炉门是否准确对位的装置的具体限定可以参见上文中对于一种炼焦作业过程中校验炉门是否准确对位的方法的限定，在此不再赘述。上述一种炼焦作业过程中校验炉门是否准确对位的装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在本发明实施例所提供的炼焦作业过程中校验炉门是否准确对位的装置中，基于采集到的推焦杆、煤饼或者导焦栅与两侧炉墙之间的两个间隙的多张图像，直接测量出推焦杆、煤饼或者导焦栅与两侧炉墙之间的间隙的数值，进一步根据两边间隙数值的差值和较大间隙数值的比例能够作出是否对位准确的结论；本发明用机器的精确测量取代人的肉眼估测，能够在炼焦作业过程中为炉门是否准确对位提供准确的判断，从而可以保障炼焦作业的安全，避免生产事故的发生。

本发明所提供的装置中，由于两边的间隙图像是同时采集的，镜头畸变等附加偏差带来的误差最后通过减法运算得以抵消，所以只需要计算出两个间隙数值的相对差值与较大间隙数值的的比例就可以得出准确结论；这样对照相设备的精度要求就降低了很多，而且对图像取样时推焦杆、煤饼、导焦栅距离炉门的远近位置的要求也不严格，因此本发明还增强了实用性、降低了安装和调试难度。

通过本发明所提供的装置，在手动操作模式时能为司机提供对位偏差的评估信息以及超偏警示；在用于焦车的全自动或者无人值守作业时，可以提供一个可靠的校验和反馈因子，提高设备可靠性和安全性。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图6所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种炼焦作业过程中校验炉门是否准确对位的方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，涉及上述实施例方法中的全部或部分流程。该计算机设备的形态可以但不限于是计算机或者单片机、单板机、智能相机或PLC。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，涉及上述实施例方法中的全部或部分流程。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。