一种高炉炉内温度场可视分析方法及系统

技术领域

本发明属于高炉仿真领域，具体地，涉及一种高炉炉内温度场可视分析方法及系统。

背景技术

在高炉生产过程中，炉内温度场的模拟仿真高炉优化操作的基础。目前，科研工作人员通过算法能够得到炉内温度场的分布数据。根据算法精度的不同，炉内温度场数据大概有200万-1000万个点温度数据，最终形成的温度场数据文件大概在200MB-2000MB之间。该数据文件的数据部分的格式可以归纳总结成以下形式：x,y,tempreture

其中，x、y是高炉剖面图上的一个位置，tempreture是这个这个点的温度值。当前主流可视化方法将数据文件导入到商业软件如Tecplot或者开源软件如paraview等进行可视化，可视化结果是单张的可视化图片。但是这种方法存在以下缺陷：

1、安全问题：商业软件或者开源软件基本上国外的，无法保证科研数据安全；

2、可视化效果简单：可视化效果是平面图像，且由于数据的原因无法完全呈现整个高炉的可视化图像；

3、无法交互：可视化效果是静态图片，无法交互；

4、实施困难：最终用户(生产指挥人员)需要复杂的操作才能获得一张炉内温度场可视化图片。

发明内容

本发明提供了一种高炉炉内温度场可视分析方法及系统。该系统无需依赖国外第三方软件，将科研数据保存在本地服务器。该系统基于BS架构，控制中心人员、科研工作人员、高层领导无需安装任何第三方软件，在web端随时可以查看高炉的炉内温度场分布，鼠标放到高炉炉内的任意位置即可显示该部位的温度值，从而为高炉优化操作提供强力支撑。提高了科研数据的安全性，提高了查看高炉炉内温度场分布的便捷性和精确性。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下所述：

步骤一.采集高炉基本信息并存储；

步骤二.将高炉炉内温度场数据进行处理，具体处理步骤如下：

(1).读取数据：将数据读取到变量data，

(2).数据清洗：通过正则表达式，将去掉变量data中非data部分，

(3).数据抽取：将数据中x坐标、y坐标和气体温度抽取到变量x,y,Tgas

(4).数据镜像：x2＝-x,y2＝y；

步骤三.进行高炉炉内温度场的可视化，

通过函数matplotlib.scatter(x,y,s＝0.1,c＝indexcz,cmap＝"rainbow")，根据x,y,Tgas画出高炉右边散点图，

通过函数matplotlib.scatter(x2,y2,s＝0.1,c＝indexcz,cmap＝"rainbow")，根据x2,y2,Tgas画出高炉左边散点图；

步骤四.高炉炉内温度场可视化图中进行辅助标线；

步骤五.连接高炉右边散点图、高炉左边散点图、辅助标线构成炉内温度场可视图。

第二方面，本申请实施例提供了一种高炉炉内温度场可视分析系统，所述系统包括：

采集模块，用于采集高炉基本信息并存储；

数据处理模块，用于将高炉炉内温度场数据进行处理，数据处理模块包括如下子模块：

读取数据子模块，用于将数据读取到变量data；

数据清洗子模块，用于通过正则表达式，将去掉变量data中非data部分；

数据抽取子模块，用于将data中x坐标、y坐标和气体温度抽取到变量x,y,Tgas；

数据镜像子模块，用于进行镜像处理，x2＝-x,y2＝y；

可视化模块，用于进行高炉炉内温度场的可视化，具体包括：

通过函数matplotlib.scatter(x,y,s＝0.1,c＝indexcz,cmap＝"rainbow")，根据x,y,Tgas画出高炉右边散点图，

通过函数matplotlib.scatter(x2,y2,s＝0.1,c＝indexcz,cmap＝"rainbow")，根据x2,y2,Tgas画出高炉左边散点图；

辅助标线模块，用于高炉炉内温度场可视化图中进行辅助标线；

可视图构造模块，用于连接高炉右边散点图、高炉左边散点图、辅助标线构成炉内温度场可视图。

第三方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请实施例描述的方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序用于：所述计算机程序被处理器执行时实现如本申请实施例描述的方法。

附图说明

图1是本发明高炉炉内温度场可视分析流程图；

图2是本发明高炉炉内温度场可视分析系统框架图。

具体实施方式

为了能够使得本发明的发明目的、技术流程及技术创新点进行更加清晰的阐述，以下结合附图及实例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

高炉温度场数据格式大dat件格式，该dat文件内容分为两部分：Header部分(格式规范)以及Data部分(数据)，高炉温度场数据结构如下所示：

其中，Header部分(格式规范)包括两部分A和B，具体是：

A、VARIABLES＝x,y,Tgas,Tsolid,Tliquid，

定义了数据部分的结构，参数分别对应x坐标、y坐标、气体温度、固态温度、液态温度；

B、zone T＝"t＝3.01537s",i＝131,j＝485辅助部分。

Data部分(数据)：0.0000000E+00-0.1900000E+01 0.2980000E+030.2980000E+030.2980000E+03：温度场数据，数量200万行-2000万行之间。

实施例使用的开发环境如下：

开发语言：python

开发工具：Pycharm

应用服务器：Apache

为达到以上目的，本发明提供了一种高炉炉内温度场可视分析方法。主流程如图1所示，该方法包括：

步骤一.采集高炉基本信息并存储；通过CAD图纸获得高炉炉缸(lugang)、炉腹(lufu)、炉腰(luyao)、炉身(lushen)、炉顶(luding)、风口(fengkou)、铁口(tiekou)等关键位置信息(即高度)，并保存到数据库表(MongoDB)。

步骤二.将高炉炉内温度场数据进行处理，新建python程序文件vis.py，具体处理步骤如下：

(1).读取数据：将数据读取到变量data，

(2).数据清洗：通过正则表达式，将去掉变量data中非data部分，

(3).数据抽取：将数据中x坐标、y坐标和气体温度抽取到变量x,y,Tgas，

(4).数据镜像：x2＝-x,y2＝y；

步骤三.进行高炉炉内温度场的可视化，

通过函数matplotlib.scatter(x,y,s＝0.1,c＝indexcz,cmap＝"rainbow")，根据x,y,Tgas画出高炉右边散点图，

通过函数matplotlib.scatter(x2,y2,s＝0.1,c＝indexcz,cmap＝"rainbow")，根据x2,y2,Tgas画出高炉左边散点图；

步骤四.高炉炉内温度场可视化图中进行辅助标线，引入mongoDB驱动pymongo，通过数据库驱动pymongo读取数据库gaolu，将炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉顶、风口、铁口等位置信息分别赋给变量lugang,lufu,luyao,lushen,luding,fengkou,tiekou等；

步骤五.连接高炉右边散点图、高炉左边散点图、辅助标线构成炉内温度场可视图。

优选的，使用上述高炉炉内温度场可视分析方法的数据进行高炉炉内温度场可视化系统构建方法包括：

步骤1.新建python文件app.py；

步骤2.引入关键包：在app.py引入flask模块，如果没有，则通过pip installflask安装；

步骤3.在app.py引入系统生成的vis；

步骤4.定义路由规则，执行@app.route(‘/vis’)；

步骤5.新建入口函index(),在该入口函数调用vis.py可视化代码

步骤6.新建main函数，绑定服务器IP，端口，执行app.run(host＝'127.0.0.1',port＝8888,debug＝True)；

步骤7.打开浏览器，输入http://127.0.0.1:8888/vis,即可使用高炉炉内温度场可视化系统。

作为另一方面，本申请还提供了一种高炉炉内温度场可视分析系统，如图2所示，所述系统包括：

采集模块，用于采集高炉基本信息并存储；

数据处理模块，用于将高炉炉内温度场数据进行处理，数据处理模块包括如下子模块：

读取数据子模块，用于将数据读取到变量data，

数据清洗子模块，用于通过正则表达式，将去掉变量data中非data部分，

数据抽取子模块，用于将data中x坐标、y坐标和气体温度抽取到变量x,y,Tgas，

数据镜像子模块，用于进行镜像处理，x2＝-x,y2＝y；

可视化模块，用于进行高炉炉内温度场的可视化，具体包括：

通过函数matplotlib.scatter(x,y,s＝0.1,c＝indexcz,cmap＝"rainbow")，根据x,y,Tgas画出高炉右边散点图，

通过函数matplotlib.scatter(x2,y2,s＝0.1,c＝indexcz,cmap＝"rainbow")，根据x2,y2,Tgas画出高炉左边散点图；

辅助标线模块，用于高炉炉内温度场可视化图中进行辅助标线；

可视图构造模块，用于连接高炉右边散点图、高炉左边散点图、辅助标线构成炉内温度场可视图。

优选的，高炉温度场数据格式分为两部分：Header部分以及Data部分，其中，Header部分定义Data部分的结构，Data部分包括x坐标、y坐标、气体温度、固态温度、液态温度。

优选的，采集模块还用于：通过CAD图纸获得高炉炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉顶、风口、铁口的位置信息，并保存到数据库表。

作为另一方面，本申请还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如描述于本申请实施例描述的方法。

作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中前述装置中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，前述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请实施例描述的方法。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(ProgrammableGate Array；以下简称：PGA)，现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array；以下简称：FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。