中南大学李勇刚获国家专利权
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龙图腾网获悉中南大学申请的专利一种基于热力学机理与红外图像数据融合的挥发窑温度场预测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116525014B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-25发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310438344.X,技术领域涉及:G16C20/10;该发明授权一种基于热力学机理与红外图像数据融合的挥发窑温度场预测方法是由李勇刚;唐峰润;阳春华;孙备;桂卫华;朱红求;周灿;黄科科;刘卫平;易佞纯;莫凡设计研发完成,并于2023-04-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于热力学机理与红外图像数据融合的挥发窑温度场预测方法在说明书摘要公布了:本发明涉及挥发窑温度场预测技术领域,具体公开了一种基于热力学机理与红外图像数据融合的挥发窑温度场预测方法,包括:步骤S1,根据挥发窑的热传递和化学反应过程建立热力学模型,根据热力学模型获得预测温度;步骤S2,获取挥发窑窑头区域的红外图像,对红外图像进行处理并提取实际的固体物料温度;步骤S3,通过最小化热力学模型获得的预测温度与实际的固体物料温度之间的误差构建参数优化模型;步骤S4,确定需要被优化的模型参数值,并获得参数优化结果;步骤S5,将参数优化结果代入热力学模型得到融合模型,并通过融合模型得到挥发窑温度场的预测结果,以解决现有技术中难以对挥发窑的温度场进行准确预测的问题。
本发明授权一种基于热力学机理与红外图像数据融合的挥发窑温度场预测方法在权利要求书中公布了:1.一种基于热力学机理与红外图像数据融合的挥发窑温度场预测方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤S1,根据挥发窑的热传递和化学反应过程,建立涉及化学反应热的热力学模型,根据热力学模型获得预测温度; 步骤S2,获取挥发窑窑头区域的红外图像,对红外图像进行处理并提取实际的固体物料温度,对图像进行处理的步骤如下: 步骤S2.1,搭建红外热成像系统以实时获取挥发窑窑头区域的红外图像; 步骤S2.2,利用数学形态学运算对红外图像进行预处理,提取图像的背景与前景; 步骤S2.3,基于YOLOv5s的目标检测算法来获取图像中无效信息的位置; 步骤S2.4,对步骤S2.2和2.3的图像处理结果进行融合,得到固体物料的温度伪彩图; 利用数学形态学运算对红外图像进行预处理具体公式如下: ; ; ; ; 其中, 为原始温度伪彩图,每个像素坐标m,n对应一个温度值; 表示大津动态阈值分割方法; B是用于对图像执行数学形态学运算的结构元素; 和分别是开运算和闭运算; 是用来删除小区域对象的函数; 步骤S3,通过最小化热力学模型获得的预测温度与实际的固体物料温度之间的误差构建参数优化模型,所述参数优化模型公式表示如下: ; ; 式中,是训练集的样本量; 是固体物料的温度点数量; 是红外图像中有效的温度点数量; 表示窑头区域的深度信息; 是窑体的轴向长度; 是热力学模型在轴向位置x求解的预测温度; 是从红外图像处理结果中提取的真实固体物料温度; 为预测的固体流化床温度,是关于未知热力学参和未知系统参数的函数; 和分别表示被优化参数的上限和下限; 步骤S4,利用优化算法确定需要被优化的模型参数值,并获得参数优化结果; 步骤S5,将参数优化结果代入热力学模型得到融合模型,并通过融合模型得到挥发窑温度场的预测结果。
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