CN115790767A - 岩棉电熔炉液位监测装置及方法、岩棉电熔炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩棉生产技术领域，尤其涉及一种岩棉电熔炉液位监测装置及方法、岩棉电熔炉，其中装置包括：摄像模块、摄像通道和解算模块；所述摄像通道位于岩棉电熔炉的炉盖上方，一端朝向所述炉盖的开口处，另一端连接至所述摄像模块，用于保护所述摄像模块，并令所述摄像模块自开口处拍摄到岩棉电熔炉内部的炉壁画面；所述炉壁画面包括液面线；所述解算模块与所述摄像模块连接，用于获取所述炉壁画面，并基于预设时长的多帧所述炉壁画面，解算炉内液位高度。本发明能够在不停机的情况下持续监测岩棉电熔炉内部液位。

Description

岩棉电熔炉液位监测装置及方法、岩棉电熔炉

技术领域

本发明涉及岩棉生产技术领域，尤其涉及一种岩棉电熔炉液位监测装置及方法、岩棉电熔炉。

背景技术

生产岩棉时，将岩石颗粒或者按成分调制过的工业固废颗粒送入岩棉电熔炉内，然后通电产生电阻热，使岩石熔化成熔体。在生产过程中，炉内液面控制不稳定会增加电能消耗。

目前，现有技术通常采用定时断电停机后人工测定炉内液位的方式来稳定炉况，从而达到控制产品成本的目的。这样的方式较为繁琐，且会增加停机时间，影响生产效率。

发明内容

本发明的目的是针对上述至少一部分不足之处，提供一种无需停机即可实现岩棉电熔炉液位监测的装置及方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种岩棉电熔炉液位监测装置，包括：

摄像模块、摄像通道和解算模块；其中，

所述摄像通道位于岩棉电熔炉的炉盖上方，一端朝向所述炉盖的开口处，另一端连接至所述摄像模块，用于保护所述摄像模块，并令所述摄像模块自开口处拍摄到岩棉电熔炉内部的炉壁画面；所述炉壁画面包括液面线；

所述解算模块与所述摄像模块连接，用于获取所述炉壁画面，并基于预设时长的多帧所述炉壁画面，解算炉内液位高度。

可选地，所述摄像通道内设有光学元件，用于改变光路传播方向。

可选地，所述摄像通道采用压缩空气持续送风的方式保持通道内部清洁。

可选地，所述摄像通道包括内置温度检测装置的水冷保护件，所述水冷保护件设置在所述摄像模块的外围，用于对所述摄像模块进行降温保护。

可选地，所述解算模块基于预设时长的多帧所述炉壁画面，解算炉内液位高度，包括：

所述解算模块获取一段预设时长的多帧所述炉壁画面，并进行预处理；

所述解算模块基于预处理后的每一帧所述炉壁画面分别识别炉内液位高度，并根据预设时长内的多帧液位高度，判定当前识别到的液位高度是否可信，是则输出识别到的液位高度，否则继续获取下一段预设时长的多帧所述炉壁画面。

可选地，所述摄像模块包括高清广角摄像头。

可选地，所述摄像通道与压缩空气源连接，连接处设有手动阀、电动调节阀和转子流量计；

所述手动阀用于限制最大气量，所述电动调节阀用于基于能见度调整实时气量，所述流量计用于监测实时耗气量。

可选地，所述的岩棉电熔炉液位监测装置还包括控制模块；所述控制模块与所述解算模块、所述摄像模块均连接，用于生成相应的控制指令，并对应向所述解算模块、所述摄像模块发送。

本发明还提供了一种岩棉电熔炉液位监测方法，该方法采用上述任一项所述的岩棉电熔炉液位监测装置实现，包括：

获取一段预设时长的岩棉电熔炉内部的多帧炉壁画面；

对获取的多帧炉壁画面进行预处理，实现降噪；

基于预处理后的每一帧炉壁画面，分别识别炉内液位高度；

基于预设时长内的各个液位高度，确定液位高度变化率；

基于所述液位高度变化率和预设斜率阈值进行判定，若所述液位高度变化率超过预设斜率阈值，则判定数据有误，删除当前预设时长对应的炉壁画面，重新获取下一段预设时长的岩棉电熔炉内部的炉壁画面，否则输出炉内液位高度。

本发明还提供了一种岩棉电熔炉，采用如上述任一项所述的岩棉电熔炉液位监测装置连续监测岩棉电熔炉内部的液位高度。

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种岩棉电熔炉液位监测装置及方法、岩棉电熔炉；本发明令摄像模块通过摄像通道内的光路，从岩棉电熔炉炉盖的开口处拍摄岩棉电熔炉内部的炉壁画面，摄像通道能够保护摄像模块，避免岩棉电熔炉溢出的热空气对摄像模块造成伤害，影响拍摄，令解算模块基于拍摄所得的预设时长内的多帧炉壁画面解算炉内液位高度，可以减少单帧画面引入的误差，提高计算结果的稳定性、精确性；本发明能够在不停机的情况下，实时地、持续地监测岩棉电熔炉内部液位高度，使得岩棉电熔炉无需断电停机，即可基于监测结果控制炉内液面稳定，实现持续生产，提高生产效率，并减少人工。

附图说明

图1是本发明实施例中一种岩棉电熔炉液位监测装置的摄像模块和摄像通道结构示意图；

图2是本发明实施例中一种岩棉电熔炉液位监测装置工作状态示意图；

图3是本发明实施例中一种岩棉电熔炉液位监测方法步骤示意图。

图中：1：摄像模块；2：水冷保护件；3：棱镜；4：正压清洁视觉通道；5：炉壁摄像范围；6：炉顶空间；7：干料堆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如前所述，在岩棉生产过程中，炉内液面控制不稳定会增加电能消耗。目前，现有技术通常采用定时断电停机后人工测定液位的方式来稳定炉况。因此，有必要提出一种无需停机即可实现岩棉电熔炉液位监测的技术方案，以减少停机时间。在岩棉电熔炉内部，熔体中心热区温度超过1500℃，炉内固液混合面中液面温度超过1000℃，常规的测量液位方式难以用于测定炉内固液混合面高度。此外，由于炉内空间温度通常为500℃～700℃，生产中持续加入废棉等原料，会导致炉内空间频繁产生烟气，类似的不利因素会干扰视觉拍摄。有鉴于此，本发明提供了一种针对岩棉生产环境及炉内混合液面特点的液位监测装置及方法。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种岩棉电熔炉液位监测装置，包括摄像模块1、摄像通道和解算模块(图1中未示出)；其中，所述摄像通道位于岩棉电熔炉的炉盖上方，一端朝向所述炉盖的开口处，另一端连接至所述摄像模块1，用于保护所述摄像模块1，并形成光路通道，令所述摄像模块1能够自开口处拍摄到岩棉电熔炉内部的炉壁画面；所述炉壁画面包括液面线，即，炉内固液混合面中液面与炉壁的交接线；所述解算模块与所述摄像模块1连接，用于获取所述炉壁画面，并基于预设时长的多帧所述炉壁画面，解算炉内液位高度。

上述实施例在使用时，如图2所示，岩棉电熔炉内部有干料堆7及固液混合形成的液面，摄像模块1通过摄像通道内部的光路，从炉盖的开口处，以倾斜的角度拍摄炉壁画面，即，摄像模块1的摄像视角区域斜向炉壁一侧，炉壁摄像范围5内包括有液面线，摄像模块1不直接与炉顶空间6溢出的热空气接触，避免影响拍摄，延长设备的使用寿命；并且，考虑到岩棉电熔炉内部的料面为固液混合液面，固态物位无法表达实际液位高度，液态液面亮度干扰可能直接导致传统测距偏差较大，本发明基于预设时长内的多帧所述炉壁画面解算炉内液位高度，避免单帧画面的误差(如画面过曝、抖动等)影响计算结果，可提高液位测量的准确性与稳定性。

可选地，如图1所示，所述摄像通道内设有光学元件，例如棱镜3，用于改变光路传播方向。

通过棱镜等光学元件，可以调整摄像通道内的光路传播方向，使得摄像模块1能够更远离炉盖的开口处，避免接触到热空气，且减少受到热辐射。

可选地，所述摄像通道采用压缩空气持续送风的方式保持通道内部清洁。

利用压缩空气持续送风，能够有效地减少烟气、粉尘等因素对于摄像的干扰，并且可以保持通道内部清洁，避免通道内壁及光学元件等结构积存污浊，延长使用寿命。同时，通过压缩空气送风，也有助于减少热空气与热辐射对摄像通道及摄像模块1的影响。

进一步地，为采用压缩空气持续送风，所述摄像通道与压缩空气源连接，连接处设有手动阀、电动调节阀和转子流量计；其中，所述手动阀用于限制所述压缩空气源向摄像通道内送风的最大气量，所述电动调节阀用于基于摄像通道内部的能见度调整实时气量，所述流量计用于监测实时耗气量。电动调节阀的控制和反馈信号以及转子流量计的报警信号可通过总线远传至中央控制室进行监控。

可选地，所述摄像通道包括内置温度检测装置的水冷保护件2，所述水冷保护件2设置在所述摄像模块1的外围，用于对所述摄像模块1进行降温保护。温度检测装置的温度检测信号及水冷保护件2的冷却水流开关报警信号可通过总线远传至中央控制室进行监控。

在一个具体的实施方式中，如图1所示，岩棉电熔炉液位监测装置的摄像通道包括：水冷保护件2、棱镜3和正压清洁视觉通道4；其中，所述正压清洁视觉通道4与压缩空气源连接，用于实现压缩空气持续送风，以保持通道内部清洁；棱镜3设置在所述正压清洁视觉通道4的一端，水冷保护件2为中空结构，一端朝向所述棱镜3，另一端连接摄像模块1，套设在摄像模块1的镜头外围，不阻隔摄像模块1的正常拍摄。使用时，光线由所述正压清洁视觉通道4入射至所述棱镜3，在所述棱镜3处改变光路传播方向，穿过水冷保护件2入射至摄像模块1，水冷保护件2对摄像模块1进行降温保护，减少热辐射影响，且水冷保护件2及正压清洁视觉通道4能够避免热空气直接接触到摄像模块1，同时，压缩空气在正压清洁视觉通道4内部持续送风，减少烟尘，确保摄像模块1能拍摄到清晰的画面。

可选地，考虑到摄像模块1需要从炉盖上方由开口处拍摄炉内画面，为实现满足现场检测需求和安装角度需求，摄像模块1包括高清广角摄像头。

可选地，所述解算模块基于预设时长的多帧所述炉壁画面，解算炉内液位高度，包括：

所述解算模块获取一段预设时长的多帧所述炉壁画面，并进行预处理；

所述解算模块基于预处理后的每一帧所述炉壁画面分别识别炉内液位高度，并根据预设时长内的多帧液位高度，判定当前识别到的液位高度是否可信，是，则输出识别到的液位高度，否，则继续获取下一段预设时长的多帧所述炉壁画面，重复上述操作，继续解算炉内液位高度。

可选地，预处理包括滤波、降噪等操作，以提高识别液位高度的准确性。

采用上述实施例，所述解算模块并不直接输出识别到的单帧液位高度，而是根据识别到的多帧液位高度，判定当前识别到的液位高度是否可信，以去除不确定因素造成的干扰。

优选地，所述解算模块根据预设时长内的多帧液位高度，判定当前识别到的液位高度是否可信，包括：

所述解算模块根据预设时长内的多帧液位高度，确定液位高度变化率；

所述解算模块进行判定，若所述液位高度变化率超过预设斜率阈值，则判定当前识别到的液位高度不可信，否则可信。

电炉熔制特性决定了炉内的液位高度不可突变，因此，通过预设时长内的液位高度变化率，如，相邻帧对应的单位时长液位高度变化率最大值，或，预设时长内的平均液位高度变化率，可进行判定与筛选，去除不确定因素造成的单帧识别结果不准确，进而提高识别到的液位高度稳定性与可靠性。

可选地，所述输出识别到的液位高度，包括：

输出识别到的每帧液位高度，或，输出多帧液位高度的平均值。

可选地，岩棉电熔炉液位监测装置还包括控制模块；所述控制模块与所述解算模块、所述摄像模块均连接，用于生成相应的控制指令，并对应地向所述解算模块、所述摄像模块发送。

通过所述控制模块，可实现设置摄像模块的拍摄参数，以及设置解算模块的工作参数，如设置预设时长、预设斜率阈值等。进一步地，所述控制模块还可连接所述摄像通道，以设置水冷保护件的工作参数、正压清洁视觉通道的工作参数等。控制模块可设置在中央控制室，远离岩棉电熔炉，避免受到高温影响。

如图3所示，本发明还提供了一种岩棉电熔炉液位监测方法，采用如上述任一项实施例所述的岩棉电熔炉液位监测装置实现，具体包括：

步骤300，获取一段预设时长的岩棉电熔炉内部的多帧炉壁画面；

步骤302，对获取的多帧炉壁画面进行预处理，实现降噪；

步骤304，基于预处理后的每一帧炉壁画面，分别识别炉内液位高度；

步骤306，基于预设时长内的各个液位高度，确定液位高度变化率；

步骤308，基于所述液位高度变化率和预设斜率阈值进行判定，

若所述液位高度变化率超过预设斜率阈值，则判定数据有误，删除当前预设时长对应的炉壁画面，重新获取下一段预设时长的岩棉电熔炉内部的炉壁画面，否则输出炉内液位高度。

可选地，所述步骤306中，确定液位高度变化率，包括：

确定预设时长内相邻帧所对应的单位时长液位高度变化率最大值，或，确定预设时长内的平均液位高度变化率。

电炉熔制特性决定了炉内的液位高度不可突变，基于液位高度变化率，可有效去除不确定因素造成的单帧识别结果不准确，进而提高识别到的液位高度稳定性与可靠性。

可选地，步骤308中，所述输出识别到的液位高度，包括：

输出识别到的每帧液位高度，或，输出多帧液位高度的平均值。

基于输出的液位高度，岩棉电熔炉即可对生产过程进行调控，以稳定炉内液面。

本发明还提供了一种岩棉电熔炉，采用如上述任一项实施例所述的岩棉电熔炉液位监测装置连续监测岩棉电熔炉内部的液位高度。

上述岩棉电熔炉能够实现连续生产，有效减少停机检查时间，常规人工断电检查每小时10分钟停电时间，按5分钟影响时间计算，每天净节省2小时，每年按300天有效工作时间计算，年累计增加25天有效生产时间，按平均小时产量5吨计算，年可增加3000吨，年增产约10％。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种岩棉电熔炉液位监测装置，其特征在于，包括：

摄像模块、摄像通道和解算模块；其中，

所述摄像通道位于岩棉电熔炉的炉盖上方，一端朝向所述炉盖的开口处，另一端连接至所述摄像模块，用于保护所述摄像模块，并令所述摄像模块自开口处拍摄到岩棉电熔炉内部的炉壁画面；所述炉壁画面包括液面线；

所述解算模块与所述摄像模块连接，用于获取所述炉壁画面，并基于预设时长的多帧所述炉壁画面，解算炉内液位高度。

2.根据权利要求1所述的岩棉电熔炉液位监测装置，其特征在于：所述摄像通道内设有光学元件，用于改变光路传播方向。

3.根据权利要求1所述的岩棉电熔炉液位监测装置，其特征在于：所述摄像通道采用压缩空气持续送风的方式保持通道内部清洁。

4.根据权利要求1所述的岩棉电熔炉液位监测装置，其特征在于：所述摄像通道包括内置温度检测装置的水冷保护件，所述水冷保护件设置在所述摄像模块的外围，用于对所述摄像模块进行降温保护。

5.根据权利要求1所述的岩棉电熔炉液位监测装置，其特征在于，所述解算模块基于预设时长的多帧所述炉壁画面，解算炉内液位高度，包括：

所述解算模块获取一段预设时长的多帧所述炉壁画面，并进行预处理；

所述解算模块基于预处理后的每一帧所述炉壁画面分别识别炉内液位高度，并根据预设时长内的多帧液位高度，判定当前识别到的液位高度是否可信，是则输出识别到的液位高度，否则继续获取下一段预设时长的多帧所述炉壁画面。

6.根据权利要求1所述的岩棉电熔炉液位监测装置，其特征在于：所述摄像模块包括高清广角摄像头。

7.根据权利要求3所述的岩棉电熔炉液位监测装置，其特征在于：

所述摄像通道与压缩空气源连接，连接处设有手动阀、电动调节阀和转子流量计；

所述手动阀用于限制最大气量，所述电动调节阀用于基于能见度调整实时气量，所述流量计用于监测实时耗气量。

8.根据权利要求1所述的岩棉电熔炉液位监测装置，其特征在于：还包括控制模块；所述控制模块与所述解算模块、所述摄像模块均连接，用于生成相应的控制指令，并对应向所述解算模块、所述摄像模块发送。

9.一种岩棉电熔炉液位监测方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的岩棉电熔炉液位监测装置实现，包括：

获取一段预设时长的岩棉电熔炉内部的多帧炉壁画面；

对获取的多帧炉壁画面进行预处理，实现降噪；

基于预处理后的每一帧炉壁画面，分别识别炉内液位高度；

基于预设时长内的各个液位高度，确定液位高度变化率；

基于所述液位高度变化率和预设斜率阈值进行判定，若所述液位高度变化率超过预设斜率阈值，则判定数据有误，删除当前预设时长对应的炉壁画面，重新获取下一段预设时长的岩棉电熔炉内部的炉壁画面，否则输出炉内液位高度。

10.一种岩棉电熔炉，其特征在于：采用如权利要求1-8任一项所述的岩棉电熔炉液位监测装置连续监测岩棉电熔炉内部的液位高度。

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