高炉布料状况评估方法及评估系统与流程

本发明属于冶炼高炉控制技术领域，涉及一种高炉布料状况评估方法及评估系统。

背景技术：

高炉布料通常是指将焦炭和矿石等炉料从料罐中采用一定的方式布入高温高压的炉体内的过程。通常，高炉布料是逐次间隔循环进行的，具体以焦炭和矿石的布料为例：首先，通过上料装置将矿石倒入料罐，将料罐下端的料流阀以预设开度开启，使矿石流出料罐并落到倾斜的溜槽上，进而沿着溜槽向下滑落至炉内料面，实现矿石的布料；接下来将料流阀关闭并间隔一段时间完成下料，之后通过上料装置将焦炭倒入料罐，将料罐下端的料流阀以预设开度开启，使焦炭流出料罐并落到倾斜的溜槽上，进而沿着溜槽向下滑落至炉内料面，实现焦炭的布料；将料流阀关闭并间隔一段时间完成下料，之后再重复矿石的布料，如此循环。其中每一次布料时，溜槽按照预设的布料制度绕高炉中心线旋转布料。

布料制度是影响高炉顺行和经济指标的重要方面，在实际生产中，当按照预设的布料制度进行布料时，由于炉料矿种、炉料粒度、炉料密度、高炉设备等多个易变因素的影响，易出现塌料、径向局部矿焦比过大等类型的布料状况异常，影响高炉顺行。理论情形下，如果在一布料制度下经常出现塌料、径向局部矿焦比过大等，则需要对该布料制度予以调整以满足高炉顺行的需求。但是，目前通常的做法是观察下料过程中探尺下降的顺畅性，进而根据操作者自身经验来推测是否出现塌料、径向局部矿焦比过大等异常，并不具有在布料过程中实时评估布料状况的技术。

并且，基于塌料、径向局部矿焦比过大等异常对炉顶料面上方的炉喉温度、炉内送风风压等的影响，现有高炉生产中，还会根据十字测温枪测量的温度、风压仪测量的风压来推测布料状况是否异常，进而来调整布料制度。但是，由于高炉生产中的布料是逐次间隔循环进行的并非是连续的，且炉顶料面上方温度、炉内风压等除了受到布料状况的影响之外，还会受到其它众多因素的影响。

综上，现有技术不能够在布料过程中实时评估布料状况，且不能准确将炉顶料面上方温度、炉内风压等的监测结果和布料有效关联，导致对布料状况的评估过分依赖操作者的自身经验来主观判断，缺乏可靠性。

技术实现要素：

为了解决现有技术中对布料状况的评估过分依赖自身经验而导致可靠性差的技术问题，本发明的目的在于提供一种高炉布料状况评估方法及评估系统。

为实现上述目的之一，本发明一实施方式提供了一种高炉布料状况评估方法，包括：

采集布料装置的动作信号以及当前的炉料信息，确定进入布料阶段，所述炉料信息包括炉料种类；

采集布料阶段中的炉况表征参数，以获取所述炉况表征参数的实际变化态势；

根据预先获取的炉料种类、炉况表征参数和理论变化态势的笛卡尔积，将所述实际变化态势和所述理论变化态势进行比对，其中所述理论变化态势包括标准布料理论变化态势和至少一种异常类型的异常布料理论变化态势；

根据所述实际变化态势和所述理论变化态势的比对结果，判断当前布料状况；其中，当所述实际变化态势匹配于所述标准布料理论变化态势时，判断布料状况正常；当所述实际变化态势匹配于所述异常布料理论变化态势时，判断布料状况异常且为与所述异常布料理论变化态势相对应的异常类型。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述步骤“采集布料装置的动作信号以及当前的炉料信息，确定进入布料阶段”中，

采集到料罐的料流阀由关闭切换为开启的阀动作信号时，确定进入布料阶段；或者，

采集到机械探尺由放尺切换为提尺的尺动作信号时，确定进入布料阶段；或者，

先后采集到机械探尺由放尺切换为提尺的尺动作信号、以及料罐的料流阀由关闭切换为开启的阀动作信号，并且所述阀动作信号与所述尺动作信号的时间间隔满足预设阈值时，确定进入布料阶段。

作为本发明一实施方式的进一步改进，在预先获取的炉料种类、炉况表征参数和理论变化态势的笛卡尔积中，

所述炉料种类包括矿石和焦炭的任一种或两种；

所述炉况表征参数包括送风风压以及通过十字测温装置监测到的炉喉温度的任一种或两种；

与炉喉温度相对应的理论变化态势包括：

标准布料理论变化态势，其为呈单向变化且变化率满足第一范围；

塌料理论变化态势，其为由单向变化转变成逆向变化；

径向局部矿焦比过大理论变化态势，其为呈单向变化且变化率不满足所述第一范围；

与送风风压相对应的理论变化态势包括：

标准布料理论变化态势，其为变化率的绝对值不大于预设值；

塌料理论变化态势，其为变化率的绝对值达到预设值及以上。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述步骤“当所述实际变化态势匹配于所述异常布料理论变化态势时，判断布料状况异常且为与所述异常布料理论变化态势相对应的异常类型”中，

当两个或以上的炉况表征参数的实际变化态势均匹配于同一个异常类型的异常布料理论变化态势时，判断当前布料状况异常且为该同一个异常类型。

作为本发明一实施方式的进一步改进，当送风风压的实际变化态势为变化率的绝对值达到预设值及以上，且在随后的预设时间段内，炉喉温度的实际变化态势由单向变化转变成逆向变化时，则判断当前布料状况异常且为塌料。

作为本发明一实施方式的进一步改进，高炉布料状况评估方法，还包括：

在确定进入布料阶段的同时，对该布料阶段进行计时；

当判断当前布料状况异常时，将该布料状况异常的发生时刻对应至该布料阶段所采用的布料制度，以得到该布料状况异常所对应的布料位置信息。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述位置信息包括溜槽的当前倾角。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述布料制度为多环布料制度，所述位置信息包括溜槽的当前圈数值、当前环位、当前倾角的任一种或以上。

作为本发明一实施方式的进一步改进，高炉布料状况评估方法，还包括：

在包含多个布料阶段的生产周期内，当以相同所述布料位置信息、相同所述异常类型的布料状况异常发生频次超过阈值时，输出调整布料制度的警示指令。

为实现上述目的之一，本发明一实施方式提供了一种高炉布料状况评估系统，包括：

采集模块，用于采集布料装置的动作信号，以及采集当前的炉料信息，以及采集布料阶段中的炉况表征参数，其中，所述炉料信息包括炉料种类；

数据处理模块，连接所述采集模块，并用于根据所述采集模块采集到的布料装置的动作信号以及当前的炉料信息，确定进入布料阶段，以及用于根据所述采集模块采集到的布料阶段中的炉况表征参数，获取所述炉况表征参数的实际变化态势；

预获取模块，用于预先获取的炉料种类、炉况表征参数和理论变化态势的笛卡尔积；

比对模块，连接所述数据处理模块和所述预获取模块，并用于将所述实际变化态势和所述理论变化态势进行比对，其中所述理论变化态势包括标准布料理论变化态势和至少一种异常类型的异常布料理论变化态势，以及用于根据所述实际变化态势和所述理论变化态势的比对结果，判断当前布料状况；

其中，当所述实际变化态势匹配于所述标准布料理论变化态势时，判断当前布料状况正常；当所述实际变化态势匹配于所述异常布料理论变化态势时，判断布料状况异常且为与所述异常布料理论变化态势相对应的异常类型。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述数据处理模块用于：

当所述采集模块采集到料罐的料流阀由关闭切换为开启的阀动作信号时，确定进入布料阶段；或者，

当所述采集模块采集到机械探尺由放尺切换为提尺的尺动作信号时，确定进入布料阶段；或者，

当所述采集模块采集到机械探尺由放尺切换为提尺的尺动作信号、以及料罐的料流阀由关闭切换为开启的阀动作信号，并且所述阀动作信号与所述尺动作信号的时间间隔满足预设阈值时，确定进入布料阶段。

作为本发明一实施方式的进一步改进，在预先获取的炉料种类、炉况表征参数和理论变化态势的笛卡尔积中，

所述炉料种类包括矿石和焦炭的任一种或两种；

所述炉况表征参数包括送风风压以及通过十字测温装置监测到的炉喉温度的任一种或两种；

与炉喉温度相对应的理论变化态势包括标准布料理论变化态势、塌料理论变化态势、径向局部矿焦比过大理论变化态势；

与送风风压相对应的理论变化态势包括标准布料理论变化态势、塌料理论变化态势。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述判断模块还用于，当两个或以上的炉况表征参数的实际变化态势均匹配于同一个异常类型的异常布料理论变化态势时，判断当前布料状况异常且为该同一个异常类型。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述判断模块还用于，当送风风压的实际变化态势为变化率的绝对值达到预设值及以上，且在随后的预设时间段内，炉喉温度的实际变化态势由单向变化转变成逆向变化时，则判断当前布料状况异常且为塌料。

作为本发明一实施方式的进一步改进，高炉布料状况评估系统还包括统计模块，用于在所述数据处理模块确定进入布料阶段的同时，对该布料阶段进行计时；

所述比对模块还用于，当判断当前布料状况异常时，将该布料状况异常的发生时刻对应至该布料阶段所采用的布料制度，以确定该布料状况异常所对应的布料位置信息。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述统计模块还用于，统计在包含多个布料阶段的生产周期内，以相同所述布料位置信息、相同所述异常类型的布料状况异常发生频次；

所述评估系统还包括输出模块，所述输出模块用于当所述频次超过阈值时，输出调整布料制度的警示指令。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过布料装置的动作信号以及当前的炉料信息的采集，获取布料阶段的进入时刻，进而结合对布料阶段中的炉况表征参数的采集以及分析炉况表征参数的变化态势，以此来实现对布料状况的实时评估，实现了将炉喉温度、送风风压等和布料精准、有效的关联起来，以使布料状况通过炉况表征参数精确反映出来，相较于现有技术中在炉况异常时依靠经验从布料、设备等众多影响因素中推测原因的情况，取消了因过分依赖操作者的自身经验所导致的主观不可靠性，提升了布料状况评估结果的可靠性，从而增强该评估结果对调整高炉布料制度的指导意义。

附图说明

图1是本发明一实施例的高炉布料状况评估方法的流程图；

图2是本发明一实施例的评估方法和评估系统所适配的高炉结构图；

图3是本发明一实施例的理论变化态势和实际变化态势的示意图；

图4是本发明一实施例的高炉布料状况评估系统的模块示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

参图1所示，本发明一实施方式提供了一种评估方法，其具体可用于对高炉布料状况进行评估，以判断高炉布料状况为正常还是异常，进而能够对高炉布料制度的合理性和调整给出策略性依据。下面基于一优选实施方式，对所述评估方法进行介绍。所述评估方法包括以下各个步骤。

步骤：采集布料装置的动作信号以及当前的炉料信息，确定进入布料阶段。

具体的，结合图2所示的高炉的结构示意图，所述布料装置为与布料相关联的装置，其具体可以包括上料装置1、料罐2、料罐3、溜槽6、机械探尺8等任一种或以上。

优选实施例，在该步骤中，先后采集到机械探尺8由放尺切换为提尺的尺动作信号、以及料罐2的料流阀4(或料罐3的料流阀5)由关闭切换为开启的阀动作信号，并且所述阀动作信号与所述尺动作信号的时间间隔满足预设阈值(优选为30秒之内)时，确定进入布料阶段。也即，先采集到机械探尺8由放尺切换为提尺，接下来在预设阈值的时间间隔内采集到料罐2的料流阀4(或料罐3的料流阀5)由关闭切换为开启，从而确定进入布料阶段。详细来讲，如背景技术所提，高炉生产中的布料阶段和下料阶段交替进行，机械探尺8用于下料阶段中探测料面的下降，在下料阶段结束时机械探尺8由放尺切换为提尺，稍后(或同时)则进入布料阶段，料罐2的料流阀4(或料罐3的料流阀5)由关闭切换为开启，料罐2(或料罐3)内的炉料可以流出料罐2(或料罐3)，进而通过溜槽6下滑至炉内料面上，以进行布料。这样，通过对机械探尺8的动作和料流阀4(或料流阀5)的动作进行采集，以此作为确定进入布料阶段的依据，可以保证结果可靠性，避免出现失误。当然，在一变化实施例中，可以在采集到料罐2的料流阀4(或料罐3的料流阀5)由关闭切换为开启的阀动作信号时，确定进入布料阶段；或者在另一变化实施例中，采集到机械探尺8由放尺切换为提尺的尺动作信号时，确定进入布料阶段，这些变化在实际实施时也可以予以实现。

在该步骤中，基于所述布料装置的动作信号，采集到当前的炉料信息。

所述炉料信息至少包括炉料种类，该炉料种类具体可以是焦炭、矿石等，优选地，采集到料罐2的料流阀4(或料罐3的料流阀5)由关闭切换为开启的阀动作信号时，相应采集该料罐2(或料罐3)所对应的炉料种类比如矿石，确定进入该炉料种类的布料阶段，比如进入矿石的布料阶段。其中，每个料罐所对应的炉料种类可以通过可编程逻辑控制器10预先设定。

所述炉料信息还可以包括炉料批号，优选地，采集到料罐2的料流阀4(或料罐3的料流阀5)由关闭切换为开启的阀动作信号时，根据时刻对应关系相应采集该料罐2(或料罐3)的该阀动作信号所对应的上料装置1的当前炉料批号，确定进入该炉料批号的布料阶段。

进一步地，在本优选实施例中，利用在线数据库，预先建立炉料信息和布料装置的笛卡尔积，以使布料装置的动作信号与炉料信息相关联。例如，预先建立炉料种类、炉料批号、料流阀的笛卡尔积，以使料流阀的动作信号与炉料种类、炉料批号相关联，其中，炉料种类具有焦炭、矿石、0等元素，炉料批号具有若干批号值、0等元素，料流阀具有开启、关闭等元素，当采集到料流阀由关闭切换为开启的阀动作信号时，炉料种类非空且不为0，炉料批号非空且不为0，则确认进入炉料种类当前元素(如矿石)、炉料批号当前元素的布料阶段；而当采集到料流阀由开启切换为关闭的阀动作信号时，炉料种类为0，炉料批号为0，布料阶段结束。类似的，还可以建立炉料种类、炉料批号、机械探尺8的笛卡尔积，以使机械探尺8的动作信号与炉料种类、炉料批号相关联。

步骤：采集布料阶段中的炉况表征参数，以获取所述炉况表征参数的实际变化态势。

具体的，随着布料阶段的进行，会有若干个炉况表征参数与布料状况存在因果关联。基于前步骤中确定进入布料阶段的前提下，在该步骤中对布料阶段中的炉况表征参数进行高频率的连续采集，以便于监测并获取炉况表征参数的实际变化态势。

其中所谓的变化态势，也即将炉况表征参数的当前值与先前值进行比较所确定的变化情况，具体可以以升高、降低、增大、减小、稳定等变化趋势的方式予以呈现，也可以以差值、变化率等数值方式予以呈现，还可以以差值、变化率等数值方式与升高、降低、增大、减小等变化趋势相结合的方式予以呈现。

优选地，炉况表征参数可以为送风风压以及炉喉温度的任一种或两种，其中，可以通过安装于高炉的送风装置内的风压计9进行监测所述送风风压，可以通过安装于高炉炉体的炉喉位置处的十字测温装置7进行监测所述炉喉温度。

步骤：根据预先获取的炉料种类、炉况表征参数和理论变化态势的笛卡尔积，将所述实际变化态势和所述理论变化态势进行比对。

其中，所述理论变化态势也即在理论情形下的变化态势，其包括标准布料理论变化态势和至少一种类型的异常布料理论变化态势。所谓标准布料理论变化态势，也即对应于标准布料状况的理论情形下变化态势；所谓异常布料理论变化态势，也即对应于异常布料状况的理论情形下变化态势。由此，通过将所述实际变化态势和所述理论变化态势进行比对，从而能够如后文所述判断当前的布料状况。

优选地，在预先获取的炉料种类、炉况表征参数和理论变化态势的笛卡尔积中，所述炉料种类包括矿石、焦炭的任一种或两种，所述炉况表征参数包括所述送风风压、所述炉喉温度的任一种或两种。

进一步地，与所述炉喉温度相对应的理论变化态势包括：标准布料理论变化态势，其为呈单向变化且变化率满足第一范围，例如附图3，对应于矿石的标准布料理论变化态势，为下降态势且变化率△t/△t(单位为℃/s，即单位时间内变化值)满足范围(a,b)，也即随着矿石布料阶段的进行，炉喉温度逐渐降低且变化率△t/△t在范围(a,b)内；和，塌料理论变化态势，附图3，其为由单向变化转变成逆向变化，也即会出现换向变化的拐点，例如，对应于矿石的塌料理论变化态势，为由下降态势转变成上升态势，也即，随着矿石布料阶段的进行，炉喉温度先是逐渐降低而后突变为逐渐升高；和，径向局部矿焦比过大理论变化态势，其为呈单向变化且变化率不满足所述第一范围，例如，对应于矿石的径向局部矿焦比过大理论变化态势，为下降态势而变化率小于范围(a,b)的最小值a，也即随着矿石布料阶段的进行，炉喉温度逐渐降低且变化率△t/△t小于a，表现为炉喉温度以极缓的方式下降。

同理，再例如，与焦炭和所述炉喉温度相对应的标准布料理论变化态势，为上升态势且变化率满足范围(c,d)，也即随着焦炭布料阶段的进行，炉喉温度逐渐升高且变化率△t/△t满足范围(c,d)；与焦炭和所述炉喉温度相对应的塌料理论变化态势，为由上升态势转变成下降态势，也即，随着焦炭布料阶段的进行，炉喉温度先是逐渐升高而后突变为逐渐降低；与焦炭和所述炉喉温度相对应的径向局部矿焦比过大理论变化态势，为上升态势而变化率小于范围(c,d)的最小值c，也即随着焦炭布料阶段的进行，炉喉温度逐渐升高且变化率△t/△t小于c，表现为炉喉温度以极缓的方式升高。

与所述送风风压相对应的理论变化态势包括：标准布料理论变化态势，其为变化率的绝对值|△bp/△t|不大于预设值e，例如，结合附图3，对应于矿石的标准布料理论变化态势，为稳定维持且变化率的绝对值|△bp/△t|＜预设值e，该预设值e比如为5kpa/s；和塌料理论变化态势，其为变化率绝对值|△bp/△t|达到预设值e及以上，例如，结合附图3，对应于矿石的塌料理论变化态势，其为|△bp/△t|＞预设值e的剧烈升高。

当然，实际实施时，除了上述针对炉喉温度、送风风压等参数外，还可以设置其它的炉况表征参数，以及，除了上述塌料、径向局部矿焦比过大等异常类型之外，还可以设置其它的异常类型的理论变化态势。

步骤：根据所述实际变化态势与所述理论变化态势的比对结果，判断当前布料状况。

具体地，当所述实际变化态势匹配于所述标准布料理论变化态势时，判断当前布料状况正常；当所述实际变化态势匹配于所述异常布料理论变化态势时，判断当前布料状况异常，且为与所述异常布料理论变化态势相对应的异常类型。举例来讲，针对矿石的布料阶段，当炉喉温度的实际变化态势为下降态势且变化率满足范围(a,b)，也即匹配于炉喉温度的标准布料理论变化态势时，则判断当前布料状况正常；而当炉喉温度的实际变化态势为由下降态势转变成上升态势，也即匹配于炉喉温度的塌料理论变化态势时，则判断当前布料状况异常且为塌料；而当炉喉温度的实际变化态势为下降态势而变化率小于范围(a,b)的最小值a，也即匹配于炉喉温度的径向局部矿焦比过大理论变化态势时，则判断当前布料状况异常且为径向局部矿焦比过大。

优选地，在该步骤中，当两个或以上的炉况表征参数的实际变化态势均匹配于同一个异常类型的异常布料理论变化态势时，判断当前布料状况异常且为该同一个异常类型。举例来讲，参图3，针对矿石的布料阶段，当送风风压的实际变化态势匹配于送风风压的塌料理论变化态势，也即，送风风压的实际变化态势为|△bp/△t|＞预设值e的剧烈升高，且在随后的预设时间段比如1至3秒之内，炉喉温度的实际变化态势匹配于炉喉温度的塌料理论变化态势，也即炉喉温度的实际变化态势为由下降态势转变成上升态势时，这样，则判断当前布料状况异常且为塌料。由此，通过以不同炉况表征参数的实际变化态势作为判断布料状况的前提，可以增强判断结果的准确性和可靠性。

基于上述表述可知，本发明的高炉布料状况的评估方法，通过布料装置的动作信号以及当前的炉料信息的采集，获取布料阶段的进入时刻，进而结合对布料阶段中的炉况表征参数的采集以及分析炉况表征参数的变化态势，以此来实现对布料状况的实时评估，实现了将炉喉温度、送风风压等和布料精准、有效的关联起来，以使布料状况通过炉况表征参数精确反映出来，相较于现有技术中在炉况异常时依靠经验从布料、设备等众多影响因素中推测原因的情况，取消了因过分依赖操作者的自身经验所导致的主观不可靠性，提升了布料状况评估结果的可靠性，从而增强该评估结果对调整高炉布料制度的指导意义。

优选地，所述评估方法还进一步包括以下各个步骤。

步骤：在确定进入布料阶段的同时，对该布料阶段进行计时。

具体地，一旦确定进入布料阶段，同时对该布料阶段进行计时，也即统计该布料阶段的进程时长。可以理解的，在实际生产中，每一次确定进入布料阶段，则从零开始计时。

步骤：当判断布料状况异常时，将该布料状况异常的发生时刻对应至该布料阶段所采用的布料制度，以得到该布料状况异常所对应的布料位置信息。

在高炉布料阶段中，按照预先设定的布料制度进行布料，该布料阶段的特定时刻下的具体布料位置信息，与其所采用的布料制度中的对应时刻的布料位置信息对应相同，在该步骤中，通过将布料状况异常的发生时刻与布料制度进行对应，从而能够确定该布料状况异常所对应的布料位置信息。优选地，所述布料位置信息包括溜槽的倾角。举例来讲，参图2，通过上料装置1将炉料倒入料罐2(或料罐3)，将料罐2(或料罐3)下端的料流阀4(或料流阀5)以预设开度开启，使炉料流出料罐2(或料罐3)并落到倾斜的溜槽6上，进而沿着溜槽6向下滑落至炉内料面，实现布料，而在该布料阶段中，溜槽6绕高炉中心线旋转，且随着布料进行，溜槽6的倾角会逐渐减小，也即溜槽6的外端逐渐向下以及向内趋近高炉中心线变化；当判断当前布料状况异常时，根据对该布料阶段的计时，可以确定布料状况异常的发生时刻，如发生于布料阶段的第5分10秒，而在该布料阶段所采用的布料制度中的第5分10秒时，为溜槽倾角为30°，则可以得到该布料状况异常所对应的布料位置信息为溜槽倾角30°。

进一步优选地，所述布料制度为多环布料制度，所述布料位置信息包括溜槽的当前环位值、当前圈数值、当前倾角等任一种或组合。具体地，所述多环布料制度，即溜槽绕高炉中心线在具有不同倾角的若干个环位下以预设圈数(溜槽旋转360°为一圈)旋转布料。举例说明，针对一批重量为w的炉料，布料制度中的溜槽圈数为n圈、环位数目为m个(不同环位下溜槽倾角不同)，则在布料过程中，溜槽以第一个环位对应的倾角绕高路中心线旋转预设圈数后，溜槽变化为第二个环位所对应的倾角并旋转布料，如此直至完成第m个环位，溜槽共旋转n圈，布料完成。当然，在变化实施例中，所述布料制度还可以为螺旋布料、定点布料和扇形布料等任一种。

该步骤中，参图3所示示例，针对矿石的该布料阶段中，在送风风压的实际变化态势为|△bp/△t|＞预设值e的剧烈升高，且在随后炉喉温度的实际变化态势由下降态势转变成上升态势时，判断当前布料状况异常且为塌料，此时，根据对该布料阶段的计时，可以确定该塌料的发生时刻为图中矩形框标识时刻，对应至该布料阶段所采用的布料制度中，可以得到开始发生该塌料所对应的布料位置信息为溜槽的第三环位、倾角a°。

由此，基于该方法，可以精确的确定布料过程中发生异常类型时的布料位置信息，从而为进一步调整布料制度给出可行性方向，避免现有技术中盲目调整布料制度的现象。

步骤：在包含多个布料阶段的生产周期内，当以相同布料位置信息、相同异常类型的布料状况异常发生频次超过阈值时，输出关于调整布料制度的警示指令。

具体地，在预设的生产周期内，可以理解的，该生产周期内包含多个布料阶段，也即进行了多次布料，若对应于同一布料位置信息、同一异常类型的异常布料状况发生频次超过阈值时，比如说一天之内，判断为布料状况异常的情形出现两次，且该两次布料状况异常均是溜槽倾角a℃、第三环位的布料位置发生塌料，则可以判定目前所采用的布料制度严重影响了高炉顺行，输出关于调整布料制度的警示指令，以提醒操作者及时进行布料制度调整。

优选地，所述警示指令可以通过声音、文字、图像、灯光等任一种或组合的方式予以输出。

进一步地，在所述评估方法中，还进一步包括步骤：输出采集到的所述炉况表征参数、炉况表征参数的实际变化态势、当前布料状况等的任一种或两种或以上。具体地，针对采集到的炉况表征参数、炉况表征参数的实际变化态势、当前布料状况等的任一种或两种或以上，可以通过声音、文字、图像、灯光等任一种或组合的方式，向操作者输出，以供操作者实时或必要时了解高炉顺行情况。

优选地，可以以曲线图表方式通过显示屏类输出模块，向操作者实时输出炉况表征参数的实际变化态势，这样，除了基于所述评估方法来判断当前布料状况之外，还可以通过人工方式来核对当前布料状况，起到双重确定效果。

综上，本发明的高炉布料状况的评估方法，能够实现对布料状况的实时评估，实现了将炉喉温度、送风风压等和布料精准、有效的关联起来，以使布料状况通过炉况表征参数精确反映出来，相较于现有技术中在炉况异常时依靠经验从布料、设备等众多影响因素中推测原因的情况，取消了因过分依赖操作者的自身经验所导致的主观不可靠性，提升了布料状况评估结果的可靠性；并且，还可以准确获知布料阶段发生布料状况异常时的布料位置信息，并在频繁发生相同布料位置的相同异常类型时及时给出警示，大大增强了高炉布料制度的调整方向的准确性，增强对调整高炉布料制度的指导意义。

进一步地，参图4，本发明还提供一种高炉布料状况评估系统，所述评估系统包括采集模块11、数据处理模块20、预获取模块30和比对模块40。

所述采集模块11用于采集布料装置的动作信号，以及采集该布料装置当前所对应的炉料信息；所述数据处理模块20连接所述采集模块11，并用于根据所述采集模块11采集到的布料装置的动作信号以及该布料装置当前所对应的炉料信息，确定进入布料阶段。

具体地，所述采集模块11的数据输入端可以连接于高炉的布料装置的电控单元，以从该电控单元处采集布料装置的动作信号、炉料信息等数据。结合图2所示的高炉的结构示意图，所述布料装置具体可以包括上料装置1、料罐2、料罐3、溜槽6、机械探尺8等，这些装置的电控单元可以如附图所示集成于高炉的顶部可编程逻辑控制器10中，且可编程逻辑控制器10与所述采集模块11的数据输入端相连接，由此，所述采集模块11可以采集到各装置的相应数据。

在优选实施例中，所述数据处理模块20用于：当所述采集模块11先后采集到机械探尺8由放尺切换为提尺的尺动作信号、以及料罐2的料流阀4(或料罐3的料流阀5)由关闭切换为开启的阀动作信号，并且所述阀动作信号与所述尺动作信号的时间间隔满足预设阈值(优选为30秒之内)时，确定进入布料阶段。也即，所述数据处理模块20用于：当所述采集模块11先采集到机械探尺8由放尺切换为提尺，接下来在预设阈值的时间间隔内所述采集模块11又采集到料罐2的料流阀4(或料罐3的料流阀5)由关闭切换为开启时，确定进入布料阶段。详细来讲，高炉生产中的布料阶段和下料阶段交替进行，机械探尺8用于下料阶段中探测料面的下降，在可编程逻辑控制器10的控制下，在下料阶段结束时机械探尺8由放尺切换为提尺，稍后(或同时)则进入布料阶段，料罐2的料流阀4(或料罐3的料流阀5)由关闭切换为开启，料罐2(或料罐3)内的炉料可以流出料罐2(或料罐3)，进而通过溜槽6下滑至炉内料面上，以进行布料。这样，通过对机械探尺8的动作和料流阀4(或料流阀5)的动作信号进行采集，以此作为确定进入布料阶段的依据，可以保证结果可靠性，避免出现失误。当然，在一变化实施例中，所述数据处理模块20可以用于：当所述采集模块11采集到料罐2的料流阀4(或料罐3的料流阀5)由关闭切换为开启的阀动作信号时，确定进入布料阶段；或者在另一变化实施例中，所述数据处理模块20可以用于：当所述采集模块11采集到机械探尺8由放尺切换为提尺的尺动作信号时，确定进入布料阶段，这些变化在实际实施时也可以予以实现。

所述采集模块11用于采集当前的炉料信息，所述炉料信息至少包括炉料种类，该炉料种类具体可以是焦炭、矿石等，优选地，所述采集模块11采集到料罐2的料流阀4(或料罐3的料流阀5)由关闭切换为开启的阀动作信号时，相应所述采集模块11采集该料罐2(或料罐3)所对应的炉料种类比如矿石，所述数据处理模块20确定进入该炉料种类的布料阶段，比如进入矿石的布料阶段。其中，每个料罐所对应的炉料种类可以通过可编程逻辑控制器10预先设定。

所述炉料信息还可以包括炉料批号，优选地，所述采集模块11采集到料罐2的料流阀4(或料罐3的料流阀5)由关闭切换为开启的阀动作信号时，所述采集模块11根据时刻对应关系相应采集该料罐2(或料罐3)的该阀动作信号所对应的上料装置1的当前炉料批号，所述数据处理模块20确定进入该炉料批号的布料阶段。

进一步地，优选实施例中，所述预获取模块30用于预先建立炉料信息和布料装置的笛卡尔积，以使布料装置的动作信号与炉料信息相关联。例如，所述预获取模块30预先建立炉料种类、炉料批号、料流阀的笛卡尔积，以使料流阀的动作信号与炉料种类、炉料批号相关联。其中，炉料种类具有焦炭、矿石、0等元素，炉料批号具有若干批号值、0等元素，料流阀具有开启、关闭等元素，当所述采集模块11采集到料流阀由关闭切换为开启的阀动作信号时，炉料种类非空且不为0，炉料批号非空且不为0，则所述数据处理模块20根据所述预获取模块30中的所述笛卡尔积来确认进入炉料种类当前元素(如矿石)、炉料批号当前元素的布料阶段；而当所述采集模块11采集到料流阀由开启切换为关闭的阀动作信号时，炉料种类为0，炉料批号为0，所述数据处理模块20根据所述预获取模块30中的所述笛卡尔积来确认布料阶段结束。再例如，所述预获取模块30还可以建立炉料种类、炉料批号、机械探尺8的笛卡尔积，以使机械探尺8的动作信号与炉料种类、炉料批号相关联。

所述采集模块11还用于采集布料阶段中的炉况表征参数，所述数据处理模块20还用于根据所述采集模块11采集到的布料阶段中的炉况表征参数，以获取所述炉况表征参数的实际变化态势。

具体的，随着布料阶段的进行，会有若干个炉况表征参数与布料状况存在因果关联。基于所述采集模块11对布料阶段中的炉况表征参数进行高频率的连续采集，以便于所述数据处理模块20获取炉况表征参数的实际变化态势。

其中所谓的变化态势，也即将炉况表征参数的当前值与先前值进行比较所确定的变化情况，其具体可以以升高、降低、增大、减小、稳定等变化趋势的方式予以呈现，也可以以差值、变化率等数值方式予以呈现，还可以以差值、变化率等数值方式与升高、降低、增大、减小等变化趋势相结合的方式予以呈现。

优选地，炉况表征参数可以为送风风压以及炉喉温度的任一种或两种，其中，结合图2所示的高炉的结构示意图，高炉还可以包括安装于高炉的送风装置内的风压计9、安装于高炉炉体的炉喉位置处的十字测温装置7等，风压计9、十字测温装置7的电控单元可以如附图所示集成于高炉的顶部可编程逻辑控制器10中，由此，所述采集模块11从所述可编程逻辑控制器10处采集到送风风压和炉喉温度。

所述预获取模块30还用于预先获取炉料种类、炉况表征参数和理论变化态势的笛卡尔积。其中，所述理论变化态势也即在理论情形下的变化态势，其包括标准布料理论变化态势和至少一种类型的异常布料理论变化态势。所谓标准布料理论变化态势，也即对应于标准布料状况的理论情形下变化态势；所谓异常布料理论变化态势，也即对应于异常布料状况的理论情形下变化态势。

优选地，在所述预获取模块30预先获取的炉料种类、炉况表征参数和理论变化态势的笛卡尔积中，所述炉料种类包括矿石、焦炭的任一种或两种，所述炉况表征参数包括所述送风风压、所述炉喉温度的任一种或两种。

进一步地，与所述炉喉温度相对应的理论变化态势包括：标准布料理论变化态势，其为呈单向变化且变化率满足第一范围，例如，结合附图3，对应于矿石的标准布料理论变化态势，为下降态势且变化率满足范围(a,b)，也即随着矿石布料阶段的进行，炉喉温度逐渐降低且变化率△t/△t(单位为℃/s，即单位时间内变化值)满足范围(a,b)；和，塌料理论变化态势，结合附图3，其为由单向变化转变成逆向变化，也即会出现换向变化的拐点，例如，对应于矿石的塌料理论变化态势，为由下降态势转变成上升态势，也即，随着矿石布料阶段的进行，炉喉温度先是逐渐降低而后突变为逐渐升高；和，径向局部矿焦比过大理论变化态势，其为呈单向变化且变化率不满足所述第一范围，例如，对应于矿石的径向局部矿焦比过大理论变化态势，为下降态势而变化率小于范围(a,b)的最小值a，也即随着矿石布料阶段的进行，炉喉温度逐渐降低且变化率△t/△t小于a，表现为炉喉温度以极缓的方式下降。

同理，再例如，与焦炭和所述炉喉温度相对应的标准布料理论变化态势，为上升态势且变化率满足范围(c,d)，也即随着焦炭布料阶段的进行，炉喉温度逐渐升高且变化率△t/△t满足范围(c,d)；与焦炭和所述炉喉温度相对应的塌料理论变化态势，为由上升态势转变成下降态势，也即，随着焦炭布料阶段的进行，炉喉温度先是逐渐升高而后突变为逐渐降低；与焦炭和所述炉喉温度相对应的径向局部矿焦比过大理论变化态势，为上升态势而变化率小于范围(c,d)的最小值c，也即随着焦炭布料阶段的进行，炉喉温度逐渐升高且变化率△t/△t小于c，表现为炉喉温度以极缓的方式升高。

与所述送风风压相对应的理论变化态势包括：标准布料理论变化态势，其为变化率的绝对值|△bp/△t|不大于预设值e，例如，结合附图3，对应于矿石的标准布料理论变化态势，为稳定维持且变化率的绝对值|△bp/△t|＜预设值e，该预设值e比如为5kpa/s；和塌料理论变化态势，其为变化率绝对值|△bp/△t|达到预设值e及以上，例如，结合附图3，对应于矿石的塌料理论变化态势，其为|△bp/△t|＞预设值e的剧烈升高。

当然，实际实施时，除了上述针对炉喉温度、送风风压等参数外，还可以设置其它的炉况表征参数，以及，除了上述塌料、径向局部矿焦比过大等异常类型之外，还可以设置其它的异常类型的理论变化态势。

所述比对模块40用于连接所述数据处理模块20以从所述数据处理模块20处获取所述实际变化态势，以及用于连接所述预获取模块30以从所述预获取模块30处获取所述理论变化态势，并用于将所述实际变化态势和所述理论变化态势进行比对，且根据所述实际变化态势与所述理论变化态势的比对结果，判断当前布料状况。

具体地，经过所述比对模块40对所述实际变化态势与所述理论变化态势的比对，当所述实际变化态势匹配于所述标准布料理论变化态势时，所述比对模块40判断当前布料状况正常；当所述实际变化态势匹配于所述异常布料理论变化态势时，所述比对模块40判断当前布料状况异常，且为与所述异常布料理论变化态势相对应的异常类型。举例来讲，针对矿石的布料阶段，当炉喉温度的实际变化态势为下降态势且变化率满足范围(a,b)，也即匹配于炉喉温度的标准布料理论变化态势时，则所述比对模块40判断当前布料状况正常；而当炉喉温度的实际变化态势为由下降态势转变成上升态势，也即匹配于炉喉温度的塌料理论变化态势时，则所述比对模块40判断当前布料状况异常且为塌料；而当炉喉温度的实际变化态势为下降态势而变化率小于范围(a,b)的最小值a，也即匹配于炉喉温度的径向局部矿焦比过大理论变化态势时，则所述比对模块40判断当前布料状况异常且为径向局部矿焦比过大。

优选地，所述比对模块40还用于，当两个或以上的炉况表征参数的实际变化态势均匹配于同一个异常类型的异常布料理论变化态势时，判断当前布料状况异常且为该同一个异常类型。举例来讲，参图3，针对矿石的布料阶段，当送风风压的实际变化态势匹配于送风风压的塌料理论变化态势，也即，送风风压的实际变化态势为|△bp/△t|＞预设值e的剧烈升高，且在随后的预设时间段比如1至3秒之内，炉喉温度的实际变化态势匹配于炉喉温度的塌料理论变化态势，也即炉喉温度的实际变化态势为由下降态势转变成上升态势时，这样，则所述比对模块40判断当前布料状况异常且为塌料。由此，通过以不同炉况表征参数的实际变化态势作为判断布料状况的前提，可以增强判断结果的准确性和可靠性。

基于上述表述可知，本发明的高炉布料状况的评估系统，通过布料装置的动作信号以及当前的炉料信息的采集，获取布料阶段的进入时刻，进而结合对布料阶段中的炉况表征参数的采集以及分析炉况表征参数的变化态势，以此来实现对布料状况的实时评估，实现了将炉喉温度、送风风压等和布料精准、有效的关联起来，以使布料状况通过炉况表征参数精确反映出来，相较于现有技术中在炉况异常时依靠经验从布料、设备等众多影响因素中推测原因的情况，取消了因过分依赖操作者的自身经验所导致的主观不可靠性，提升了布料状况评估结果的可靠性，从而增强该评估结果对调整高炉布料制度的指导意义。

进一步优选地，所述评估系统还进一步包括统计模块50，该统计模块50用于在所述数据处理模块20确定进入布料阶段的同时，对该布料阶段进行计时。

具体地，一旦确定进入布料阶段，同时统计模块50对该布料阶段进行计时，也即统计模块50统计该布料阶段的进程时长。可以理解的，在实际生产中，每一次确定进入布料阶段，则从零开始计时。

所述比对模块40还用于，当判断布料状况异常时，将该布料状况异常的发生时刻对应至该布料阶段所采用的布料制度，以得到该布料状况异常所对应的布料位置信息。其中，所述布料制度有所述预获取模块30预先获得。

在高炉布料阶段中，按照预先设定的布料制度进行布料，该布料阶段的特定时刻下的具体布料位置信息，与其所采用的布料制度中的对应时刻的布料位置信息对应相同，在该步骤中，所述比对模块40通过将布料状况异常的发生时刻与布料制度进行对应，从而能够确定该布料状况异常所对应的布料位置信息。优选地，所述布料位置信息包括溜槽的倾角。举例来讲，参图2，通过上料装置1将炉料倒入料罐2(或料罐3)，将料罐2(或料罐3)下端的料流阀4(或料流阀5)以预设开度开启，使炉料流出料罐2(或料罐3)并落到倾斜的溜槽6上，进而沿着溜槽6向下滑落至炉内料面，实现布料，而在该布料阶段中，溜槽6绕高炉中心线旋转，且随着布料进行，溜槽6的倾角会逐渐加大，也即溜槽6的外端逐渐向下以及向内趋近高炉中心线变化；当所述比对模块40判断当前布料状况异常时，根据对该布料阶段的计时，可以确定布料状况异常的发生时刻，如发生于布料阶段的第5分10秒，而在该布料阶段所采用的布料制度中的第5分10秒时，为溜槽倾角为30°，则可以得到该布料状况异常所对应的布料位置信息为溜槽倾角30°。

进一步优选地，所述布料制度为多环布料制度，所述布料位置信息包括溜槽的当前环位值、当前圈数值、当前倾角等任一种或组合。具体地，所述多环布料制度，即溜槽绕高炉中心线在具有不同倾角的若干个环位下以预设圈数(溜槽旋转360°为一圈)旋转布料。举例说明，针对一批重量为w的炉料，布料制度中的溜槽圈数为n圈、环位数目为m个(不同环位下溜槽倾角不同)，则在布料过程中，溜槽以第一个环位对应的倾角绕高路中心线旋转预设圈数后，溜槽变化为第二个环位所对应的倾角并旋转布料，如此直至完成第m个环位，溜槽共旋转n圈，布料完成。当然，在变化实施例中，所述布料制度还可以为螺旋布料、定点布料和扇形布料等任一种。

参图3所示示例，针对矿石的该布料阶段中，在送风风压的实际变化态势为|△bp/△t|＞预设值e的剧烈升高，且在随后炉喉温度的实际变化态势由下降态势转变成上升态势时，所述比对模块40判断当前布料状况异常且为塌料，此时，根据对该布料阶段的计时，可以确定该塌料的发生时刻为图中矩形框标识时刻，对应至该布料阶段所采用的布料制度中，可以得到该塌料所对应的布料位置信息为溜槽的第三环位、倾角a°。

由此，可以精确的确定布料过程中发生异常类型时的布料位置信息，从而为进一步调整布料制度给出可行性方向，避免现有技术中盲目调整布料制度的现象。

所述统计模块50还用于，统计在包含多个布料阶段的生产周期内，以相同所述布料位置信息、相同所述异常类型的发生频次。所述评估系统还包括输出模块60，所述输出模块60用于当所述频次超过阈值时，输出关于调整布料制度的警示指令。

具体地，在预设的生产周期内，可以理解的，该生产周期内包含多个布料阶段，也即进行了多次布料，若对应于同一布料位置信息、同一异常类型的异常布料状况发生频次超过阈值时，比如说一天之内，判断为布料状况异常的情形出现两次，且该两次布料状况异常均是溜槽倾角a℃、第三环位的布料位置发生塌料，则可以判定目前所采用的布料制度严重影响了高炉顺行，所述输出模块60输出关于调整布料制度的警示指令，以提醒操作者及时进行布料制度调整。

优选地，所述警示指令可以通过声音、文字、图像、灯光等任一种或组合的方式予以输出。所述输出模块60可以设置为扬声器、显示屏、警示灯等任一种或组合。

进一步地，所述输出模块60还可以用于输出采集到的所述炉况表征参数、炉况表征参数的实际变化态势、当前布料状况等的任一种或两种或以上。具体地，针对采集到的炉况表征参数、炉况表征参数的实际变化态势、当前布料状况等的任一种或两种或以上，所述输出模块60可以通过声音、文字、图像、灯光等任一种或组合的方式，向操作者输出，以供操作者实时或必要时了解高炉顺行情况。

优选地，可以以曲线图表方式通过显示屏类输出模块60，向操作者实时输出炉况表征参数的实际变化态势，这样，除了通过所述评估系统自行判断当前布料状况之外，还可以通过人工方式来核对当前布料状况，起到双重确定效果。

综上，本发明的高炉布料状况的评估系统，能够实现对布料状况的实时评估，实现了将炉喉温度、送风风压等和布料精准、有效的关联起来，以使布料状况通过炉况表征参数精确反映出来，相较于现有技术中在炉况异常时依靠经验从布料、设备等众多影响因素中推测原因的情况，取消了因过分依赖操作者的自身经验所导致的主观不可靠性，提升了布料状况评估结果的可靠性；并且，还可以准确获知布料阶段发生布料状况异常时的布料位置信息，并在频繁发生相同布料位置的相同异常类型时及时给出警示，大大增强了高炉布料制度的调整方向的准确性，增强对调整高炉布料制度的指导意义。

为了描述的方便，描述所述评估系统时以功能分为各种模块分别描述，描述所述评估方法时以分为各个步骤的逻辑分别描述。在实施本发明时可以把各模块的功能、各步骤的逻辑在同一个或多个软件、硬件、固件的任意适合的组合中实现，例如，所述评估系统和所述评估方法可以依托于包括存储器和处理器的计算机设备12、存储有计算机程序的计算机可读存储介质、任何其他具有至少一个处理器的适合机器的任一个或组合予以实现。

以上所描述的评估系统实施方式仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块例如互联网11上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。