一种用于检测电解槽槽况的系统及方法专利检索- 电解法生产回收或精炼金属的工艺;其所用的设备专利检索查询-专利查询网

一种用于检测电解槽槽况的系统及方法
申请号	CN201710706297.7	申请日	2017-08-17	公开(公告)号	CN107502924A	公开(公告)日	2017-12-22
申请人	中南大学;			发明人	李勇刚; 胡啸旭; 阳春华; 朱红求; 裘智峰; 李欣; 赵昱鑫;
摘要	本发明提供的一种用于检测电解槽槽况的系统及方法，该系统包括：用于获取电解槽红外热像图的红外热像仪，所述红外热像仪位于电解槽上方、且能够在电解槽上方移动位置，所述红外热像仪连接至用于处理所述红外热像图的处理终端；该检测方法由红外热像仪的位置以确定对应电解槽的位置，再结合红外热像仪所获取的红外热像图，以获取对应电解槽内极板的温度特征，从而确认电解槽槽况。本发明的一种用于检测电解槽槽况的系统及方法，能够有效提高电解槽槽况检测的准确性和可靠性。
权利要求	1.一种用于检测电解槽槽况的系统，其特征在于，包括：用于获取电解槽红外热像图的红外热像仪，所述红外热像仪位于电解槽上方、且能够在电解槽上方移动位置，所述红外热像仪连接至用于处理所述红外热像图的处理终端。 2.如权利要求1所述的一种用于检测电解槽槽况的系统，其特征在于：电解槽的上方设置有行车，所述红外热像仪安装于所述行车的电动葫芦上，所述行车的导轨上设置有定位所述电动葫芦的触点开关。 3.如权利要求2所述的一种用于检测电解槽槽况的系统，其特征在于：所述行车的端部设置有激光测距仪，在电解槽构成的电解槽阵列的一侧设置有与所述激光测距仪相配合的反光板，所述反光板与所述行车平行。 4.如权利要求1所述的一种用于检测电解槽槽况的系统，其特征在于：所述红外热像仪的镜头面向所述电解槽，所述红外热像仪的外侧设置有耐酸防护罩，所述耐酸防护罩上设置有与所述镜头相配合的红外窗口。 5.基于权利要求4所述系统的检测方法，其特征在于，包括：步骤S1、由红外热像仪的位置，获取对应电解槽的位置；步骤S2、基于所述对应电解槽的位置，从所述红外热像仪获取的红外热像图中提取所述对应电解槽内极板的温度特征；步骤S3、基于所述温度特征，确认电解槽的槽况。 6.如权利要求5所述的检测方法，其特征在于，还包括：步骤S4、所述红外热像仪在由电解槽组成的电解槽阵列的上方移动位置，以巡检各电解槽的槽况。 7.如权利要求5所述的检测方法，其特征在于，步骤S1中由红外热像仪的位置，获取对应电解槽的位置具体包括：步骤S11、在电解槽组成的电解槽阵列所在平面建立直角坐标系；步骤S12、基于触点开关位置以及激光测距仪与反光板的距离，确定红外热像仪所在位置的坐标，即得所述对应电解槽的位置。 8.如权利要求5所述的检测方法，其特征在于，步骤S2中基于所述对应电解槽的位置，从所述红外热像仪获取的红外热像图中提取所述对应电解槽内极板的温度特征具体包括：步骤S21、将各电解槽及电解槽内的极板按顺序编号；步骤S22、由所述对应电解槽的位置确定所述对应电解槽的编号；步骤S23、由所述红外热像图和所述极板的编号，获取所述对应电解槽内极板的温度特征。 9.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，步骤S4中所述巡检的方式根据车间的工作模式分为闲时模式和忙时模式。 10.如权利要求9所述的检测方法，其特征在于：所述闲时模式下，所述红外热像仪的巡检工作与行车的调度任务分开进行；所述忙时模式下，所述红外热像仪的巡检工作与行车的调度任务同时进行，并在行车的调度任务结束后，再由所述红外热像仪随行车巡检漏检的电解槽槽况。
说明书全文	一种用于检测电解槽槽况的系统及方法技术领域 [0001] 本发明涉及图像处理技术，更具体地，涉及一种用于检测电解槽槽况的系统及方法。背景技术 [0002] 铜电解是火法炼铜中的最后一步，将粗铜电解为高纯度的精铜。铜电解过程，是将粗铜预先制成后半作为阳极，纯铜制成薄片作阴极，间隔插入到电解液中。通电后，铜从阳极溶解成铜离子，并向阴极移动，到达阴极后获得电子，而在阴极析出纯铜。 [0003] 在铜电解精炼中，电流效率和品级率是考核电解生产效率和能力的重要指标，而极间短路对上述两个指标都会产生不利影响。极间发生短路时，一方面，部分电能由于发热而消耗，电流效率自然也会降低；另一方面，在发生极间短路的阴极上，板面极间短路部分通常有大面积粗状结晶和结粒，使得这一块极板无法计入高纯阴极铜，故影响了品级率，因此，根据极板温度特征而检测电解槽内槽况是非常重要的。 [0004] 目前的检测方式主要是采用人工操作的方式进行，例如采用霍尔传感器为感应元件的插槽托表、红外测温枪等。但是，检测效率低下，操作繁琐。 [0005] 近来，也出现一些自动检测系统，例如采用红外扫描仪、红外热像仪、多个温度传感器等组成的测温系统，以进行自动检测。但是，目前的自动检测系统通常采用同时获取整个车间所有电解槽的红外热像图的方式进行检测，其区分度不高，并且，整体扫描时，所获取信息的准确度还需进一步提升，后续定位处理过程也较复杂。发明内容 [0006] 本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种用于检测电解槽槽况的系统及方法，以解决电解槽槽况检测效率和准确率低、后续处理过程复杂的技术问题。 [0007] 根据本发明的一个方面，提供一种用于检测电解槽槽况的系统，包括：用于获取电解槽红外热像图的红外热像仪，所述红外热像仪位于电解槽上方、且能够在电解槽上方移动位置，所述红外热像仪连接至用于处理所述红外热像图的处理终端。 [0008] 进一步地，电解槽的上方设置有行车，所述红外热像仪安装于所述行车的电动葫芦上，所述行车的导轨上设置有定位所述电动葫芦的触点开关。 [0009] 进一步地，所述行车的端部设置有激光测距仪，在电解槽构成的电解槽阵列的一侧设置有与所述激光测距仪相配合的反光板，所述反光板与所述行车平行。 [0010] 进一步地，所述红外热像仪的镜头面向所述电解槽，所述红外热像仪的外侧设置有耐酸防护罩，所述耐酸防护罩上设置有与所述镜头相配合的红外窗口。 [0011] 根据本发明的另一个方面，提供一种用于检测电解槽槽况的方法，其基于上述系统得以实现，包括： [0012] 步骤S1、由红外热像仪的位置，获取对应电解槽的位置； [0013] 步骤S2、基于所述对应电解槽的位置，从所述红外热像仪获取的红外热像图中提取所述对应电解槽内极板的温度特征； [0014] 步骤S3、基于所述温度特征，确认电解槽的槽况。 [0015] 进一步地，步骤S4、所述红外热像仪在由电解槽组成的电解槽阵列的上方移动位置，以巡检各电解槽的槽况。 [0016] 进一步地，步骤S1中由红外热像仪的位置，获取对应电解槽的位置具体包括： [0017] 步骤S11、在电解槽组成的电解槽阵列所在平面建立直角坐标系； [0018] 步骤S12、基于触点开关位置以及激光测距仪与反光板的距离，确定红外热像仪所在位置的坐标，即得所述对应电解槽的位置。 [0019] 进一步地，步骤S2中基于所述对应电解槽的位置，从所述红外热像仪获取的红外热像图中提取所述对应电解槽内极板的温度特征具体包括： [0020] 步骤S21、将各电解槽及电解槽内的极板按顺序编号； [0021] 步骤S22、由所述对应电解槽的位置确定所述对应电解槽的编号； [0022] 步骤S23、由所述红外热像图和所述极板的编号，获取所述对应电解槽内极板的温度特征。 [0023] 进一步地，步骤S4中所述巡检的方式根据车间的工作模式分为闲时模式和忙时模式。 [0024] 进一步地，所述闲时模式下，所述红外热像仪的巡检工作与行车的调度任务分开进行； [0025] 所述忙时模式下，所述红外热像仪的巡检工作与行车的调度任务同时进行，并在行车的调度任务结束后，再由所述红外热像仪随行车巡检漏检的电解槽槽况。 [0026] 本发明的有益效果主要如下： [0027] (1)红外热像仪在电解槽阵列上方移动位置以逐一获取各电解槽的红外热像图，能够更准确、有效的监测电解槽的槽况信息； [0028] (2)红外热像仪和激光测距仪安装于行车上，使对电解槽位置进行定位以及电解槽槽况进行检测的同时，还能够与车间生产有机结合，精简结构、提高检测效率和系统的使用效率； [0029] (3)由红外热像仪的位置，以及电解槽和极板的布设情况，能够快速定位对应电解槽及极板的温度信息，以确定电解槽的槽况； [0030] (4)电解槽槽况检测过程中，根据车间工作情况，以分别处理电解槽槽况巡检和生产任务的协同作业，提高检测效率。附图说明 [0031] 图1为根据本发明实施例中一种用于检测电解槽槽况的系统的结构示意图； [0032] 图2为根据本发明实施例中一种用于检测电解槽槽况的系统的主界面示意图； [0033] 图3为根据本发明实施例中一种用于检测电解槽槽况的系统的槽况详情查看窗口示意图； [0034] 图4为根据本发明实施例中一种用于检测电解槽槽况的系统的历史槽况查询窗口示意图； [0035] 图5为根据本发明实施例中一种用于检测电解槽槽况的方法的流程示意图； [0036] 图6为根据本发明实施例中一种用于检测电解槽槽况的方法的电解槽编号示意图。具体实施方式 [0037] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 [0038] 参见图1所示，一种用于检测电解槽槽况的系统，包括：红外热像仪3和处理终端13，红外热像仪3与处理终端13相连接。红外热像仪3能够在电解槽上方移动位置，以获取各电解槽的红外热像图；红外热像仪3将电解槽的红外热像图输送至处理终端13，处理终端13用于对于该红外热像图进行图像处理，以获取红外热像图中对应的电解槽和/或电解槽内极板的温度信息。 [0039] 生产车间内的电解槽呈阵列式排列，形成电解槽阵列。为便于说明，以电解槽阵列长度方向布置的电解槽为列、宽度方向为行。按照电解槽阵列中各电解槽的实际布置位置和电解槽内极板的布设情况，使电解槽及电解槽内极板的位置与对应的红外热像图中的温度特征相对应，以用于识别极板的温度，确定电解槽的槽况。同时，红外热像仪3能够在电解槽阵列的上方移动位置，以自动逐一获取个电解槽的红外热像图，能够有效的提高获取红外热图像的准确性，提高电解槽槽况信息的检测效率。 [0040] 根据电解槽的规格尺寸，以相应地选择红外热像仪3的型号及安装高度，以使红外热像仪3每次至少获取一个完整电解槽的红外热像图。具体的，当电解槽长6.5m、宽1.3m时，选用的红外热像仪3为320×240、像元间距25um、镜头焦距9mm、测温范围-20℃～120℃、测温精度±2％，其位于电解槽上方6.5m的高度位置。 [0041] 进一步地，红外热像仪3与处理终端13之间通过交换机连接，具体地，交换机包括第一交换机7和第二交换机11，第一交换机7与第二交换机11之间通过以太网10连接。该交换机的传输带宽高于100兆。具体地，红外热像仪3输出的数据为视频流，使用网线接口，其与第一交换机7之间通过线路5连接；第二交换机11与处理终端13之间通过线路12连接。 [0042] 具体地，处理终端13包括用于显示实际检测信息的软件界面和外接显示屏。软件界面包括主界面、槽况详情查看界面和历史槽况查询界面。其中，主界面包含红外热像仪实时拍摄窗口、图像处理效果窗口、异常极板提醒窗口。 [0043] 如图2所示，左上窗口显示红外热像仪的实时拍摄画面。左下窗口为图像处理效果窗口，该图像为从上面的实时视频流中截取的一帧红外热像图，通过定位方法实现的槽边定位和异常极板定位。右边的窗口为异常极板提醒窗口，显示实时检测出来的异常极板位置及类型。 [0044] 槽况详情查看界面如图3所示，通过该窗口可查看所有电解槽中从左到右的特征温度变化曲线。 [0045] 历史槽况查询界面如图4所示，在这个界面中可以查询一个电解周期内的所有检测到的异常极板，数据保存在数据库中。 [0046] 外接显示屏的设置是为了方便槽面工人在槽面工作区域就能看到检测结果，指示槽面工人工作，显示屏由处理终端13接出，显示处理终端13得出的异常极板位置及异常类型。 [0047] 为了方便对系统的开启与停止，还设置有与处理终端13相连接的控制终端。具体地，控制终端设置于行车司机室行车控制系统中。 [0048] 控制终端包括检测系统的启动与停止开关、检测系统的工作模式、红外热像仪3扫描路径的设定，上述控制终端依附于行车控制系统，编写于行车PLC中，人机交互界面在司机室操作屏上。 [0049] 在一个具体的实施例中，在车间内电解槽阵列的上方设置有行车1，用于执行车间内的生产任务，行车1平行于电解槽阵列中电解槽的布置方向设置。红外热像仪3安装于行车1的电动葫芦4上，电动葫芦4沿行车1的导轨9运动，以带动红外热像仪3沿行车的导轨9在电解槽阵列的上方移动位置。 [0050] 进一步地，在导轨9上设置有触点开关，触点开关用于定位电动葫芦4的位置。当电动葫芦4在导轨9上运动，并触发触点开关时，表示红外热像仪3运动到了某一列电解槽的正上方，可以执行获取红外热像图的动作。可以理解的是，导轨9上的触点开关的数量根据电解槽阵列该行电解槽的数量确定，使触点开关数量与电解槽阵列沿宽度方向布置的电解槽的数量相同。 [0051] 优选导轨9上的触点开关设置在电解槽中心线位置对应的地方。电动葫芦4带动红外热像仪3移动至某列电解槽的中心线对应位置，并停止运动。再由行车1带动红外热像仪3沿电解槽阵列的长度方向移动位置以获取该列电解槽的红外热像图，以利于红外热像仪3沿电解槽的中心线位置移动，便于获取各电解槽的整体信息。 [0052] 在另一个具体的实施例中，在行车1的端部还设置有激光测距仪，在电解槽阵列的一侧设置有反光板，反光板与激光测距仪相对设置，且反光板与行车1相平行。优选反光板与激光测距仪设置在相同的高度，以直接获取激光测距仪与反光板间的距离，减少其换算过程。 [0053] 进一步地，行车1在行车轨道上沿电解槽阵列的长度方向运动，通过激光测距仪定位行车1的位置。当电动葫芦4带动红外热像仪3移动到某一列的正上方，触发导轨9上的触点开关，电动葫芦4停止移动，直至行车1带动红外热像仪3获取该列全部电解槽的红外热像图信息。 [0054] 具体地，触点开关和激光测距仪连接至电气控制柜7，电气控制柜7通过交换机与处理终端13相连，以将触点开关和激光测距仪的信息输送至处理终端13处理。处理终端13采用OPC(OLE for Process Control)技术以获取触点开关和激光测距仪的信息，用于定位红外热像仪3的位置。具体地，行车1沿电解槽阵列的宽度方向设置，并沿电解槽阵列的长度方向运动。 [0055] 红外热像仪3安装于行车1上，用于定位红外热像仪3位置的激光测距仪以及用于定位红外热像仪3的触点开关设置在导轨9上，即行车1不仅能够作为车间的生产使用，还能够用于带动红外热像仪3的巡检工作以及用于其定位作用，使车间生产任务与槽况检测工作有机的融合，提高了工作效率。同时，该设置结构能够有效的提高对于电解槽槽况的检测效率和准确性，且结构简单，易于实现。 [0056] 在另一个具体的实施例中，红外热像仪3的镜头面向电解槽，以利于红外热像仪3获取对应电解槽的红外热像图。为避免红外热像仪3受生产车间生产环境的不利影响，在红外热像仪3的外侧设置有防护罩。防护罩材质可采用铝合金、不锈钢等。具体地，为进一步增强防护罩的耐腐蚀作用，在防护罩的外侧涂覆有防腐保护漆。 [0057] 在该防护罩上设置有红外窗口，该红外窗口与红外热像仪3的镜头位置相对应，以使红外热像仪3的红外光从该红外窗口顺利透过，不影响红外热像仪3的正常使用。具体地，该红外窗口的材质可选用锗片、红外光学玻璃或红外塑料等。 [0058] 参见图5所示，本发明还提供一种用于检测电解槽槽况的方法，其基于上述系统进行检测，包括： [0059] 步骤S1、由红外热像仪的位置，获取对应电解槽的位置； [0060] 步骤S2、基于所述对应电解槽的位置，从所述红外热像仪获取的红外热像图中提取所述对应电解槽内极板的温度特征； [0061] 步骤S3、基于所述温度特征，确认电解槽的槽况。 [0062] 由导轨9上设置的触点开关以及激光测距仪和反光板的设置，能够定位红外热像仪3在电解槽阵列中的位置，由红外热像仪3的位置确定红外热像仪3当前时刻正相对的电解槽的位置，以使当前时刻所获取的红外热像图与电解槽的关系对应。由电解槽所对应的红外热像图中提取对应极板的温度特征，由极板的温度特征反映电解槽的工作状况。根据极板的温度变化判断极板的工作状况，极板的工作状况可分为严重短路、轻微短路、冷板或断电等状态。 [0063] 在另一个具体的实施例中，还进一步包括步骤S4、所述红外热像仪在由电解槽组成的电解槽阵列的上方移动位置，以巡检各电解槽的槽况。 [0064] 红外热像仪3在电解槽阵列的上方由行车1带动或行车1的电动葫芦4带动，以沿电解槽阵列的长度/宽度方向移动位置，从而移动到不同的电解槽中心位置对应的地方，逐次获取电解槽阵列中各电解槽的红外热像图，以用于确定各电解槽的槽况。 [0065] 在另一个具体的实施例中，步骤S1中由红外热像仪的位置，获取对应电解槽的位置具体包括： [0066] 步骤S11、在电解槽组成的电解槽阵列所在平面建立直角坐标系； [0067] 步骤S12、基于触点开关位置以及激光测距仪与反光板的距离，确定红外热像仪所在位置的坐标，即得所述对应电解槽的位置。 [0068] 以电解槽阵列所在平面2的一个角点作为原点，以电解槽阵列的宽度方向为x轴、以电解槽阵列的长度方向为y轴，建立直接坐标系。由电动葫芦4带动红外热像仪3沿行车1的导轨9运动，遇到触点开关即停止，只能停止在触点开关处，即每列电解槽的正上方，以确定红外热像仪3的x值；以激光测距仪与反光板之间的距离以及反光板距离电解槽阵列边缘的距离差，根据红外热像仪3运动方向或巡检方向的不同，结合电解槽阵列的长度，获取红外热像仪3的y值。 [0069] 根据所获取的红外热像仪3的x值和y值，确定红外热像仪在该直角坐标系中的坐标，即确定红外热像仪3的当前位置。由红外热像仪3的位置，即可得到红外热像仪3当前位置对应的电解槽的位置。 [0070] 在另一个具体的实施例中，步骤S2中基于所述电解槽的位置，从所述红外热像仪3获取的红外热像图中提取所述电解槽内极板的温度特征具体包括： [0071] 步骤S21、将各电解槽及电解槽内的极板按顺序编号； [0072] 步骤S22、由所述对应电解槽的位置确定所述对应电解槽的编号； [0073] 步骤S23、由所述红外热像图和所述极板的编号，获取所述对应电解槽内极板的温度特征。 [0074] 按照电解槽阵列中电解槽及电解槽内极板的布设条件，将所有电解槽及电解槽内极板顺序编号。当确定当前电解槽的位置后，即根据对应的坐标确定当前电解槽的编号。例如，参见图6所示，将电解槽阵列按行编号为A、B、C、D、E和F行，按列划分为1、2、3、4列，则左上角第一个电解槽可编号为A01，A行第二列的电解槽可编号为A02，依次类推。 [0075] 同时，各电解槽内的极板也有相应的编号，基于该极板编号，结合所获取的当前电解槽的红外热像图，即可得到对应电解槽内对应极板的温度特征。 [0076] 采用对应的坐标系，并结合电解槽阵列中电解槽及电解槽内极板的布设条件，在确定红外热像仪3位置的基础上，即能够确定对应极板的温度特征，检测过程简单易操作，所涉及检测装置结构简明。 [0077] 在另一个具体的实施例中，步骤S4中所述巡检的方式根据车间的工作模式分为闲时模式和忙时模式。由于行车1除了带动红外热像仪3移动位置以进行电解槽槽况的巡检工作外，还需要承担车间内其他的生产任务。因此，按照车间工作状况，设置行车1带动红外热像仪3巡检的模式，以提高行车1的运行效率，进而提高红外热像仪3的巡检效率。 [0078] 在另一个具体的实施例中，步骤S4中，当红外热像仪3的巡检模式处于闲时模式时，红外热像仪3的巡检工作与行车1的调度任务分开进行；当红外热像仪3的巡检模式处于忙时模式时，红外热像仪3的巡检工作与行车1的调度任务同时进行，并在行车1的调度任务结束后，再由所述红外热像仪3随行车1巡检漏检的电解槽槽况。 [0079] 具体地，在闲时模式下，当行车1进行其他生产调度任务时，红外热像仪3及激光测距仪均不执行相关检测工作，并且，行车1的导轨9上的触点开关也不开启；当行车1执行完相应的生产调度任务后，再使红外热像仪3、激光测距仪以及相应的触点开关处于正常的运行状态，由行车1带动红外热像仪3执行巡检工作，逐次获取电解槽阵列中各电解槽的槽况信息。 [0080] 具体地，在忙时模式下，当行车1进行其他生产调度工作时，红外热像仪3、激光测距仪和相应的触点开关均处于正常的工作状态下，行车1执行生产调度任务的同时，带动红外热像仪3以及激光测距仪移动位置，此过程中，红外热像仪3根据触点开关的作用，在相应的行车1移动时的定点位置获取对应电解槽的红外热像图，激光测距仪也在相应的定点位置获取红外热像仪3的位置信息，即槽况巡检工作与行车1的生产调度任务同时进行。 [0081] 进一步地，在忙时模式下，槽况巡检工作与生产调度任务同时进行时，优先保证行车1的生产调度任务。在此情况下，由于行车1执行生产调度任务时，红外热像仪3无法顺序逐一经过各电解槽的正上方位置，则只会获取到部分电解槽的槽况信息。为保证对各电解槽的巡检，在生产调度工作完成后，再由行车1带动红外热像仪3及激光测距仪对之前漏检的电解槽进行巡检，以获取全部的电解槽的槽况信息。 [0082] 按照车间的生产状况，设置检测系统以具有不同的巡检模式，能够有效的提高检测系统的使用效率和检测效率。 [0083] 本发明的一种用于检测电解槽槽况的系统及方法，红外热像仪3沿行车1的导轨9运动而移动位置，从而获取沿电解槽阵列宽度方向布置的一行电解槽的红外热像图；红外热像仪3随行车1沿电解槽阵列的长度方向移动位置，以获取沿电解槽阵列长度方向布置的一列电解槽的红外热像图，从而逐次获取电解槽阵列中各电解槽的红外热像图。与此同时，设置在导轨9上的触点开关、设置在行车1上的激光测距仪以及与之相对应的反光板，能够准确的定位红外热像仪3的位置，从而获取所获取的红外热像图与对应的电解槽及极板的对应关系，以用于识别极板温度，从而确认电解槽槽况。 [0084] 最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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