面向转炉炼钢终点控制的火焰吹炼信息特征提取与熔池碳温连续实时预报模型研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61863018
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    37.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0306.自动化检测技术与装置
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The accurate endpoint control is an important prerequisite of improving converter steel quality and reducing steelmaking energy consumption. The key and bottleneck of the endpoint control is to achieve a non-contact, continuous and real-time carbon temperature prediction at present. The flame blowing information features can be used to realize the continuous detection and fuse with additional data to predict output in real time. The purpose of this study is to propose a more accurate method of extracting flame blowing information features and molten pool carbon and temperature detection model. Firstly, a quaternion multi-scale convolution neural network model is proposed. Multi-scale four-element convolution and weighted fusion are implemented in one single channel and in a whole way, which helps to extract flame non-structural depth features and avoid information loss. Secondly, a multi-scale three-dimensional convolutional neural network model is proposed to extract sequence dynamic deformation features. Flame deformation sequence are operated multi-scale three-dimensional convolution in space-time range, which used to extract dynamic characteristics of the flame deformation and overcome the instability combustion disturbance deformation. Finally, a molten pool carbon temperature detection model is proposed based on feature selection and membership weighted cost function, and fused of steelmaking process data and flame-blowing information key features. The model has the anti-jamming performance in the process of automatic training. The project research methods and conclusions have great significance to the converter endpoint automatic control, improvement of steelmaking quality and efficiency, and energy conservation.
吹炼终点的准确控制是提高转炉炼钢质量和降低冶炼能耗的重要前提,目前终点控制的关键和瓶颈在于碳含量和温度的非接触连续实时预报。火焰吹炼信息特征可实现连续检测并融合加料数据实时调整预报输出,本研究旨在构建更符合火焰特点的吹炼信息特征提取方法和准确的熔池碳温预报模型。首先,提出四元数多尺度卷积神经网络模型,在单通道内以整体方式实现多尺度四元卷积和加权融合处理,提取火焰非结构性深度特征并避免信息丢失;其次,提出一种多尺度立体卷积神经网络序列动态形变特征提取模型,以火焰形变序列为输入在时空范围进行多尺度立体卷积,提取火焰动态形变语义特征并克服不稳定燃烧等干扰形变;最后,提出一种特征选择和隶属度加权代价函数的熔池碳温预报模型,融合了炼钢生产过程数据和火焰吹炼信息关键特征,并使模型在自动训练过程中具有抗干扰性能。项目研究所用方法和结论对转炉终点自动控制、提高炼钢质量和效率、节能减排等方面具有重要的意义。

结项摘要

转炉炼钢终点准确控制是提高钢铁质量和实现节能减排的关键,而其难点在于实现对吹炼过程中熔池内碳含量和温度的准确连续实时预报。本研究从提取转炉炼钢过程火焰图像吹炼信息特征的准确表述以及构建基于火焰图像识别的终点碳含量预报模型、以及采用转炉炼钢过程数据处理与分析,构建过程数据驱动的转炉终点碳温连续预报模型方法。主要研究内容、结果及科学意义如下:.针对转炉火焰图像存在的多尺度、随机性和多方向性等问题,传统特征提取方法难以获得准确的吹炼信息特征表述,研究火焰特征本身所具有的特点,设计并提出了多种非刚体类对象的图像特征表征算法并应用于转炉炼钢终点碳含量连续实时预报。通过提出四元数复杂网络、导数非线性映射方向加权多层复杂网络等方法适应于火焰图像不规则、多方向和多尺度等特点,能够准确表述火焰图像随着吹炼过程而呈现的特征变化规律。在此基础上,构建了火焰图像特征到吹炼终点碳含量之间的连续预报模型,测试实验结果表明,所提方法在准确度和实时性等方面能够较好满足工业实际需求。此外,为了更精确实现转炉终点碳含量和温度的准确测量,同时对火焰图像信息特征提取的终点预报进行互补融合,进一步提升终点碳温预报的鲁棒性和准确性,研究转炉炼钢过程数据的降维和特征选择理论,设计并提出了多种基于深度学习、精确相似性度量的即时学习以及集成学习的转炉终点碳温预报模型,并获得了满意的测试结果,方法的研究丰富和扩展了在高维度、非线性和不稳定等过程数据背景下的软测量建模理论,并为转炉炼钢终点碳温准确实时预报提供了重要研究基础和结论。.通过本项目的研究,为转炉炼钢吹炼终点碳温连续实时预报提供了重要研究方案和实现思路,扩展和丰富了图像特征表述以及软测量等领域的研究方法,为进一步实现转炉炼钢自动化生产和终点精确控制提供了基础和依据。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
基于火焰彩色纹理特征的转炉炼钢碳含量预测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    计算机集成制造系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李清荣;刘辉
  • 通讯作者:
    刘辉
一种DDMCN火焰图像特征提取的转炉炼钢碳含量实时预测方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    控制与决策
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘旭琛;刘辉;陈甫刚;李超
  • 通讯作者:
    李超
Just-in-time-learning based prediction model of BOF endpoint carbon content and temperature via vMF mixture model and weighted extreme learning machine
基于即时学习的转炉终点碳含量和温度预测模型,通过 vMF 混合模型和加权极限学习机
  • DOI:
    10.1016/j.compchemeng.2021.107488
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Computers & Chemical Engineering
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Qi Long;Liu Hui;Xiong Qian;Chen Zongxin
  • 通讯作者:
    Chen Zongxin
基于二次相似性度量的即时学习转炉炼钢终点碳温软测量方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    计算机集成制造系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾鹏飞;刘辉
  • 通讯作者:
    刘辉
基于CJS-SLLE降维与即时学习的转炉炼钢终点碳温软测量方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    控制理论与应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵安;刘辉;陈甫刚;刘旭琛;张大锦
  • 通讯作者:
    张大锦

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

Simulation study of the influence of leak electrons on the discharge characteristics of a cusped field thruster
漏电子对尖点场推进器放电特性影响的仿真研究
  • DOI:
    10.1088/2058-6272/aaf674
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Plasma Science and Technology
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    刘辉;牛翔;伍环;于达仁
  • 通讯作者:
    于达仁
太阳局部高分辨观测像的日球坐标自动标定
  • DOI:
    10.1360/n972019-00092
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    季凯帆;刘辉;金振宇;尚振宏;强振平
  • 通讯作者:
    强振平
基于VSC的双馈风电场群宽频带次同步谐振抑制作用分析与实验
  • DOI:
    10.16081/j.epae.201909043
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    电力自动化设备
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    廖坤玉;肖湘宁;罗超;陶顺;杨志超;于弘洋;刘宗烨;刘辉
  • 通讯作者:
    刘辉
基于多元回归分析的泥水盾构施工参数分析
  • DOI:
    10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.03.18
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    土木建筑工程信息技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    廖利钊;陶冶;刘辉
  • 通讯作者:
    刘辉
A New Model Using Multiple Feature Clustering and Neural Networks for Forecasting Hourly PM2.5 Concentrations, and Its Applications in China
使用多特征聚类和神经网络预测每小时 PM2.5 浓度的新模型及其在中国的应用
  • DOI:
    10.1016/j.eng.2020.05.009
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Engineering
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    刘辉;龙治豪;段铸;施惠鹏
  • 通讯作者:
    施惠鹏

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

刘辉的其他基金

面向复杂工业过程软测量的自适应鲁棒即时学习建模关键技术研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码