具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

转炉冶炼过程中，在喷溅或有喷溅趋势时炉渣处于过氧化状态，过氧化状态的反应剧烈，泡沫化严重，泡沫渣的渣层厚度会急剧升高；在返干或有返干趋势时，炉渣处于暴露吹炼状态，即泡沫渣渣层厚度较低，氧枪射流在表层吹射或吹射较浅。而供氧的氧枪吹出的超音速氧气流冲击熔池会发出很强的噪音，这些噪音在暴露吹炼返干时声音最大，在喷溅时声音最小。因此，噪音的音频特征反映冶炼过程中转炉内冶炼的状态。

实施例1

本申请实施例提供一种转炉炉内反应数字孪生体控制方法，本申请针对转炉冶炼过程中各个反应阶段中出现或会出现的冶炼异常给出对应的补救操作，实现转炉冶炼过程中炉内渣态平稳。

具体实施过程中，转炉炉内反应数字孪生体控制方法包括：

S100，确定冶炼异常边界并预设；具体的，本申请针对的冶炼冶炼异常包括返干异常和喷溅异常；相应的异常边界包括包括喷溅边界和返干边界，其中，喷溅边界限制音频特征的上限，返干边界限制音频特征的下限，喷溅边界和返干边界之间为冶炼控制所需维持的正常工作区间。

确定冶炼异常边界的方式为：

S101，采集预设冶炼条件下的历史冶炼过程中各个冶炼反映阶段返干、喷溅的音频特征；具体的，采集不同炉型、不同装入条件相同供氧条件下的冶炼的历史音频，对历史音频中不同反应阶段对应返干、喷溅异常的数据进行返干和喷溅标记。

S102，对所采集的返干和喷溅音频特征利用归类算法进行非线性归类，获取预设冶炼条件下各个冶炼阶段的的喷溅边界和返干边界。

S103，进行一定条件下的转炉冶炼时，匹配对应该条件的喷溅边界和返干边界进行冶炼异常边界预设。

S200，冶炼过程中，通过音频化渣技术采集转炉炉口的音频，由音频获取音频特征并形成动态曲线；具体实施过程中，在转炉的炉口处布置音频化渣模块的定向声纳采集装置，利用软水冷却系统和吹气防护系统保护声纳采集装置，利用隔音装置隔离定向声纳采集装置。在冶炼过程中，转炉的炉口发生积渣时，技术清理炉口的冶炼渣，避免冶炼渣对音频采集的干扰。

S300，将音频特征的动态曲线进行切片获取特征片段；具体的，按照时序对音频特征进行切片，且经切片获得的特征片段的时间长度范围在30秒至60秒之间。

S400，对特征片段的曲线趋势、斜率和变化量进行分析，且将特征片段所涉及的值与预设的异常边界的值对比，以判断是否出现或会出现冶炼异常。

具体实施过程中，参阅图3所示，所述对特征片段的曲线趋势、斜率和变化量进行分析，且将特征片段所涉及的值与预设的异常边界的值对比，以判断是否出现或会出现冶炼异常包括：

比较特征片段所涉及的值是否大于对应的喷溅边界的值，判断是否发生喷溅。

比较特征片段所涉及的值是否小于对应的返干边界的值，判断是否发生返干。

特征片段所涉及的值接近喷溅边界的情况下，分析特征片段的曲线的趋势和斜率是否能导致喷溅；具体的，根据喷溅边界定义第一警戒边界，在特征片段所涉及的值大于第一警戒边界的值且小于喷溅边界的值时，判断特征片段所涉及的值接近喷溅边界。一种可行的定义第一警戒边界的方式是：设定第一百分比，第一警戒边界等于第一百分比与喷溅边界的乘积，其中，第一百分比小于1。另一种可行的定义第一警戒边界的方式是：设定第一阈值，第一警戒边界等于喷溅边界减去第一阈值。接近喷溅边界时，特征片段为上扬趋势斜率为正，判断会导致喷溅。

特征片段所涉及的值接近返干边界的情况下，分析特征片段的曲线的趋势和斜率是否能导致返干。根据返干边界定义第二警戒边界；特征片段所涉及的值小于第一警戒边界的值且大于返干边界的值时，判断特征片段所涉及的值接近返干边界。一种可行的定义第二警戒边界的方式是：设定第二百分比，第一警戒边界等于第二百分比与返干边界的乘积，其中，第二百分比大于1。另一种可行的定义第二警戒边界的方式是：设定第二阈值，第二警戒边界等于返干边界加上第二阈值。接近喷溅边界时，特征片段为下降趋势斜率为负，判断会导致喷溅。

分析特征片段所涉及的值的变化量，判断是否会发生冶炼异常；具体的，分析特征片段所涉及值的增量是否超出预设的增量阈值，是则判断会发生喷溅异常；分析特征片段所涉及值的减量是否超出预设的减量阈值，是则判断会发生返干异常。

S500，通过转炉冶炼的数字孪生体构建软件来构建进行转炉冶炼的炉内反应数字孪生体；所述炉内反应数字孪生体包括：根据音频特征实时映射输出泡沫渣高度的泡沫渣高度拟态模型，所述泡沫渣高度拟态模型基于设定冶炼条件和不同反应阶段创建，所述设定冶炼条件包括炉型、炉容比、供氧进程以及供氧强度；根据音频特征实时映射输出冶炼反应阶段的色调分布拟态模型。

炉内反应数字孪生体通过泡沫渣高度拟态模型和色调分布拟态模型分别实时输出泡沫渣高度和冶炼反应阶段。

S600，将音频特征按时序对应的方式导入所述炉内反应数字孪生体并利用音频特征驱动炉内反应数字孪生体，根据出现或会出现的冶炼异常执行对应的补救操作。具体的，冶炼异常所对应的补救操作包括：对应喷溅异常或会出现喷溅异常的补救操作为补加造渣料、降低氧枪枪位中以及增加氧枪供压的一种或几种，其中，通过造渣料降低产生泡沫的活跃性，从而降低泡沫渣的高度；对应返干异常或会出现返干异常所对应的补救操作为补加矿石、提高氧枪枪位以及降低氧枪供压中的一种或几种，其中，通过矿石引入氧化铁，增加产生泡沫的活跃性，从而增加泡沫渣的高度。

更进一步地，在判断出现或会出现喷溅异常时，根据音频特征所涉及值距离喷溅边界的差距、根据音频特征的斜率来确定降低氧枪枪位的距离和/或添加造渣料的量和/或改变氧枪的供压量。在判断出现或会出现喷溅异常时，根据音频特征所涉及值距离返干边界的差距、根据音频特征的斜率来确定提高氧枪枪位的距离和/或添加矿石的量和/或改变氧枪的供压量。

实施例2

参阅图4所示，本申请实施例提供一种转炉炉内反应数字孪生体控制装置，应用于转炉1的冶炼过程，包括：音频化渣采集模块4，所述音频化渣采集模块4用于采集转炉炉口音频特征；具体的音频化渣采集模块4包括定向声纳采集装置，所述定向声纳采集装置电性连接噪声放大过滤装置，所述噪声放大过滤装置经信号转换器电性连接冶炼总控模块5。

所述冶炼总控模块5配置炉内反应数字孪生体并利用音频特征分析出现或会出现的冶炼异常，并根据出现及会出先的冶炼异常相应的补救操作指令；

氧枪模块3，所述氧枪模块3执行冶炼总控模块的补救操作指令实现降低或提高氧枪枪位；

配料模块2，所述配料模块2执行冶炼总控模块的补救操作指令实现添加矿石或造渣料。

实施例3

本申请实施例提供一种实现转炉炉内反应数字孪生体控制方法的存储介质，所述实现转炉炉内反应数字孪生体控制方法的存储介质存储至少一条指令，读取并执行所述指令实现所述的转炉炉内反应数字孪生体控制方法。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中如U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是个人计算机，服务器，或者第二终端、网络终端等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于终端实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，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单元中。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。