本发明涉及智能控制，具体涉及硫酸钾曼海姆炉自动燃烧系统。
背景技术：
1、曼海姆炉是一种用于生产硫酸盐等化工产品的关键设备。它通过高温反应和特定的工艺过程，将原料在炉内进行转化。其结构复杂且精密，具备高效的加热和反应系统，对温度、压力等条件控制严格，在硫酸钾等产品生产中起着不可或缺的作用。
2、申请号为201911018664.x的发明专利中公开了一种中频炉温度控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：s1，获取所述中频炉中的待加热材料的当前温度；s2，计算所述当前温度与目标温度的差值；s3，基于所述当前温度和所述差值，在所述中频炉历史数据库中进行匹配，得到第一输入电功率；s4，对所述第一输入电功率进行调整，得到第二输入电功率，s5，根据所述第二输入电功率控制所述中频炉的电源功率：s6，重复s1至s5，直至加热完成：其中，所述步骤s4包括：
3、获取当前时刻的前一预设时间段的第三输入电功率和实际上升温度；计算所述第三输入电功率所对应的理论上升温度；计算所述理论上升温度与实际上升温度的比值；基于所述比值，对所述第一输入电功率进行调整，得到所述第二输入电功率。
4、该申请在于解决：“现有的中频炉控制系统具有可靠性低、反应速度慢、抗干扰能力弱等特点，且存在电源频繁启动中的失败风险”的问题。
5、然而，针对曼海姆炉而言，目前其在生产硫酸钾的过程中，温度控制大都基于设定值、人工观测仪表手动控制作为主要的控制手段，此种方法对于曼海姆炉全局温控而言，响应效率、控制精度低，且应对频繁的温度调控场景，显然不适用；
6、为此，我们提出了一种硫酸钾曼海姆炉自动燃烧系统。
技术实现思路
1、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了硫酸钾曼海姆炉自动燃烧系统，解决了上述背景技术中提出的技术问题。
2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
3、硫酸钾曼海姆炉自动燃烧系统，包括：感知层、分析层及控制层；
4、炉内温度图像通过感知层连续采集，感知层在采集炉内温度图像后，同步对炉内温度图像进行储存，分析层进一步于感知层中调取储存的炉内温度图像，基于炉内温度图像分析炉内温度失衡区域，基于炉内温度失衡区域分析结果设置曼海姆炉表面的通风口及温度控制工位控制策略，控制层接收分析层中设置的通风口及温度控制工位控制策略，基于控制策略控制通风口及温度控制工位运行，并同步跳转至感知层运行阶段；
5、所述分析层包括分析模块、选择模块及策略模块，分析模块用于接收感知层中储存的炉内温度图像，基于炉内温度图像分析炉内温度失衡程度，选择模块用于接收炉内温度失衡程度分析结果，基于炉内温度失衡程度分析结果选择炉内温度失衡区域，策略模块用于接收选择模块选择的炉内温度失衡区域，结合炉内温度失衡区域设置曼海姆炉表面的通风口及温度控制工位控制策略；
6、所述分析模块中炉内温度失衡程度分析逻辑表示为：
7、
8、式中：d为基于一组炉内温度图像确定的炉内温度失衡程度；n为炉内温度图像中扇形炉内温度图像的集合；sim(i,i+1)为第i组扇形炉内温度图像及第i+1组扇形炉内温度图像的相似度；d为炉内温度失衡程度；dmax、dmin为基于式(1)求取的各组炉内温度失衡程度中的最大值与最小值；m为基于式(1)求取的炉内温度失衡程度的集合；dj为第j组炉内温度失衡程度的值；
9、其中，表对的求均，sim(i,i+1)中，两组用于计算相似度的扇形炉内温度图像，始终为相邻的两组扇形炉内温度图像，中，dj与dj+1各自对应的炉内温度图像基于时序，始终为相邻的两组炉内温度图像，炉内温度失衡程度d越大，表示炉内各区域温度越不均衡，反之，表示炉内各区域温度越均衡。
10、更进一步地，所述感知层包括传感模组、逻辑模块及储存模块，传感模组用于感知炉内温度，获取炉内温度图像，逻辑模块用于设定传感模组运行逻辑，将传感模组运行逻辑反馈至传感模组，控制传感模组基于设定逻辑运行，储存模块用于实时接收传感模组运行获取的炉内温度图像，对炉内温度图像进行储存；
11、其中，传感模组由若干组热成像传感器所集成，若干组所述热成像传感器不少于三组，若干组所述热成像传感器呈圆周阵列分布于炉内顶壁，每一组所述热成像传感器的温度感知范围与炉内横截面所在区域重合，所述储存模块对炉内温度图像进行储存时，同步获取炉内温度图像于传感模组中感知时间戳，进一步基于感知时间戳对对应炉内温度图像进行标记，再于储存模块中储存。
12、更进一步地，所述传感模组中各热成像传感器基于逻辑模块设定逻辑同步运行，并在每次运行后对获取的炉内温度图像进行分割及重建，以得到一组新的炉内温度图像，记作真实炉内温度图像，储存模块的接收目标即传感模组中分割、重建得到的真实炉内温度图像；
13、所述炉内温度图像的分割及重建逻辑表示为：
14、以炉内圆周周长除以热成像传感器部署数量得到一组表示长度的值，基于长度值在炉内温度图像边缘拾取分割点，使每两组相邻分割点间图像边缘轮廓部分的中点与热成像传感器部署位置重合，且每两组相邻分割点间热成像传感器部署数量唯一，基于分割点与炉内温度图像的中心点连线，对炉内温度图像进行分割，得到若干组扇形炉内温度图像，在每一炉内温度图像基于分割操作得到的若干组扇形炉内温度图像中，拾取炉内温度图像来源热成像传感器部署位置所在的扇形炉内温度图像，以若干组拾取的扇形炉内温度图像相互拼接，以重建真实炉内温度图像；
15、其中，若干组拾取的扇形炉内温度图像相互拼接阶段，基于其对应热成像传感器部署位置进行排列。
16、更进一步地，所述逻辑模块中设定的传感模组运行逻辑，即对传感模组的运行频率进行设定，所述逻辑模块中设定的传感模组运行逻辑由系统端用户自定义；
17、所述储存模块运行同步遍历内部储存的炉内温度图像，对每一炉内温度图像转换为灰度图像，并以转换所得灰度图像迭代转换来源炉内温度图像；
18、所述储存模块中储存的炉内温度图像于分析层运行阶段，实时对内部储存的最新一组炉内温度图像进行拷贝，进一步对内部所有储存的炉内温度图像向分析层反馈，仅保留备份的炉内温度图像；
19、所述储存模块中炉内温度图像转换为灰度图像的逻辑表示为：
20、
21、式中：g(a)为炉内温度图像中像素a的目标灰度值；t为像素a的温度；tmax、tmin为炉内温度图像最高温度与最低温度；λ为修正；
22、其中，修正λ∈(0.9，0.99)，修正λ的取值服从，像素a距离制备硫酸钾所用原料于炉内温度图像中的距离越近，修正λ取值越大，反之，修正λ取值越小，基于上式对炉内温度图像中各像素进行目标灰度值的求取，以获取炉内温度图像的灰度图像。
23、更进一步地，所述sim(i,i+1)通过下式进行求取，公式为：
24、
25、式中：u为扇形炉内温度图像中像素的集合；h(i)v为第i组扇形炉内温度图像中第v组相似度的灰度值；h(i+1)v为第i+1组扇形炉内温度图像中第v组相似度的灰度值；γ为调整因子；
26、其中，表对的求均，表对的求均，调整因子γ取值为1或-1，且服从时，调整因子γ＝1，时，调整因子γ＝-1。
27、更进一步地，所述选择模块中设定有炉内温度失衡区域选择触发阈值，选择模块在接收到炉内温度失衡程度分析结果后，以分析结果与炉内温度失衡区域选择触发阈值比对，决策是否执行炉内温度失衡区域的选择操作，在决策结果为否时，跳转至分析模块运行阶段，在决策结果为是时：
28、基于各组炉内温度图像中各扇形炉内温度图像来源热成像传感器进行区分，在每一分组中计算各扇形炉内温度图像的灰度平均值，进一步计算最大灰度平均值与最小灰度平均值的差值，设定选择阈值，以各组差值与选择阈值比对，对处于选择阈值内的差值的来源扇形炉内温度图像分组的对应区域进行选择，选择区域记作炉内温度失衡区域。
29、更进一步地，所述策略模块中设置的曼海姆炉表面的通风口及温度控制工位控制策略为：
30、与温度失衡区域最近的通风口开启或关闭；
31、与温度失衡区域最近的温度控制工位执行温度调节操作：
32、c＝(hnorr-hnow)×k；
33、式中：c为目标调节温度；hnow为当前温度失衡区域灰度值；hnorr为硫酸钾制备标准灰度值；k为温度变化与灰度值变化的比例；
34、其中，hnow＜hnorr，与温度失衡区域最近的通风口开启，hnow＞hnorr，与温度失衡区域最近的通风口关闭，温度变化与灰度值变化的比例k为先验测定的已知值。
35、更进一步地，所述控制层包括接收模块、等待模块及跳转模块，接收模块用于分析层中策略模块设置的曼海姆炉表面的通风口及温度控制工位控制策略，基于控制策略控制曼海姆炉运行，等待模块用于设置延迟触发时间，应用延迟触发时间控制跳转模块运行，跳转模块用于系统跳转，跳转至感知层运行；
36、其中，等待模块中设置的延迟触发时间应用于曼海姆炉基于控制策略运行开始时间戳，曼海姆炉基于控制策略运行开始时间戳累积计时到达延迟触发时间后，跳转模块触发运行。
37、更进一步地，所述等待模块中设置的延迟触发时间服从：
38、
39、式中：t为延迟触发时间；t0为延迟触发时间基数；gd为炉内温度失衡区域总量；gall为一幅炉内温度图像中扇形炉内温度图像的总量；
40、其中，延迟触发时间基数t0由系统用户自定义，且延迟触发时间基数t0不小于三秒。
41、更进一步地，所述分析模块通过局域网络交互连接有储存模块，所述储存模块通过局域网络交互连接有逻辑模块及传感模组，所述分析模块通过局域网络交互连接有选择模块及策略模块，所述策略模块通过局域网络交互连接有接收模块，所述接收模块通过局域网络交互连接有等待模块及跳转模块。
42、采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
43、本发明提供一种硫酸钾曼海姆炉自动燃烧系统，该系统在运行过程中，通过热成像感知技术，对炉内温度图像进行捕捉，从而根据捕捉到的炉内温度图像分析炉内温度失衡区域，进而基于分析结果，对曼海姆炉的通风口及温度控制工位进行智能控制，使得曼海姆炉的温度由此种方式得到适应性管控，为硫酸钾的烧制提供均衡的反应环境，并以此较大限度的降低了曼海姆炉人工管理成本，为曼海姆炉的温控提供响应效率更高、控制精度更高的管理效果。
1.硫酸钾曼海姆炉自动燃烧系统，其特征在于，包括：感知层、分析层及控制层；
2.根据权利要求1所述的硫酸钾曼海姆炉自动燃烧系统，其特征在于，所述感知层包括传感模组、逻辑模块及储存模块，传感模组用于感知炉内温度，获取炉内温度图像，逻辑模块用于设定传感模组运行逻辑，将传感模组运行逻辑反馈至传感模组，控制传感模组基于设定逻辑运行，储存模块用于实时接收传感模组运行获取的炉内温度图像，对炉内温度图像进行储存；
3.根据权利要求2所述的硫酸钾曼海姆炉自动燃烧系统，其特征在于，所述传感模组中各热成像传感器基于逻辑模块设定逻辑同步运行，并在每次运行后对获取的炉内温度图像进行分割及重建，以得到一组新的炉内温度图像，记作真实炉内温度图像，储存模块的接收目标即传感模组中分割、重建得到的真实炉内温度图像；
4.根据权利要求2所述的硫酸钾曼海姆炉自动燃烧系统，其特征在于，所述逻辑模块中设定的传感模组运行逻辑，即对传感模组的运行频率进行设定，所述逻辑模块中设定的传感模组运行逻辑由系统端用户自定义；
5.根据权利要求1所述的硫酸钾曼海姆炉自动燃烧系统，其特征在于，所述sim(i,i+1)通过下式进行求取，公式为：
6.根据权利要求1所述的硫酸钾曼海姆炉自动燃烧系统，其特征在于，所述选择模块中设定有炉内温度失衡区域选择触发阈值，选择模块在接收到炉内温度失衡程度分析结果后，以分析结果与炉内温度失衡区域选择触发阈值比对，决策是否执行炉内温度失衡区域的选择操作，在决策结果为否时，跳转至分析模块运行阶段，在决策结果为是时：
7.根据权利要求1所述的硫酸钾曼海姆炉自动燃烧系统，其特征在于，所述策略模块中设置的曼海姆炉表面的通风口及温度控制工位控制策略为：
8.根据权利要求1所述的硫酸钾曼海姆炉自动燃烧系统，其特征在于，所述控制层包括接收模块、等待模块及跳转模块，接收模块用于分析层中策略模块设置的曼海姆炉表面的通风口及温度控制工位控制策略，基于控制策略控制曼海姆炉运行，等待模块用于设置延迟触发时间，应用延迟触发时间控制跳转模块运行，跳转模块用于系统跳转，跳转至感知层运行；
9.根据权利要求8所述的硫酸钾曼海姆炉自动燃烧系统，其特征在于，所述等待模块中设置的延迟触发时间服从：
10.根据权利要求1所述的硫酸钾曼海姆炉自动燃烧系统，其特征在于，所述分析模块通过局域网络交互连接有储存模块，所述储存模块通过局域网络交互连接有逻辑模块及传感模组，所述分析模块通过局域网络交互连接有选择模块及策略模块，所述策略模块通过局域网络交互连接有接收模块，所述接收模块通过局域网络交互连接有等待模块及跳转模块。
