X熒光礦漿在線品位分析儀監控軟件的開發與應用

張偉 吳耀昕 尹兆余

摘? 要：我國幅員遼闊，礦產資源豐富，礦業生產也是我國工業領域的重要組成部分，并為整個國家的經濟和社會建設作出了巨大的貢獻。在有色或黑色選礦及冶煉中，X熒光礦漿在線品位分析儀是必不可少的設備，通過該設備應用，能夠對金屬含量等具體情況進行精密分析，這對于這些礦產的開發和冶煉有非常重要的影響，是決定生產成本和生產效率的關鍵環節?；诖?，該系統的監控軟件也得到高度重視，對于整個系統在線狀態下的正常運行意義重大。

關鍵詞：X熒光礦漿? 在線品位分析儀監控軟件? 開發? 應用

中圖分類號：TH871? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）12（c）-0088-03

Abstract： China has a vast territory， rich in mineral resources. Mining production is also an important part of China's industrial sector， and has made a huge contribution to the economic and social construction of the whole country. In color or black ore dressing and smelting， pulp online grade X fluorescence analyzer is indispensable equipment， through the use of the equipment can carry on the precision analysis to the metal content such as the specific circumstances， this is very important for the development of mining and smelting， is to determine the key links in the production cost and production efficiency. Based on this， the monitoring software of the system is also highly valued， which is of great significance to the normal operation of the whole system under the online state.

Key Words： X-ray fluorescence pulp; On-line grade analyzer monitoring software; Development; Application

我國作為世界上最大的制造業國家，對礦產資源的需求量非常巨大，整個礦業生產的各個環節都是國家高度重視并大量投入的項目，確保生產整體的穩定性，這是非常重要的工作。X熒光礦漿在線品位分析儀廣泛用于礦業生產和金屬冶煉等環節，其監控軟件的開發和應用不但直接決定了X熒光礦漿在線品位分析儀功能的正常發揮，同時對整個生產都產生較大影響。為此，必須注重相關軟件的開發工作，使得相關功能和性能能夠滿足實際生產的需要。

1? X熒光礦漿在線品位分析儀概述

我國的礦業生產和金屬冶煉等過程中，需要根據采用X熒光在線品位分析儀對礦漿中的金屬物質及其含量進行檢測分析，進而保證整個生產能夠滿足需要。X熒光礦漿在線品位分析儀屬于精密儀器，可以通過在線方式對礦漿中的各種金屬及其含量進行精確分析。該設備可以用于對各種有色和黑色金屬進行選礦和冶煉。其可用于包括鐵、錳、鋅、鉛、銅、鉬、錫、銻等金屬元素的分析，具有性能高和準確性好的特點。目前，該設備能夠通過網絡方式進行數據的分析，所需要的現場數據主要通過總線與控制主機連接，并實現數據信息的實時交互。保證了在線分析的及時性，對生產的信息化控制和管理有很大的幫助。

2? X熒光礦漿在線品位分析儀監控軟件的開發與應用

X熒光礦漿在線品位分析儀能夠有效實現在線功能，其基礎就是監控軟件發揮了信息收集和傳輸功能。為保證整個系統的正常運行和穩定發揮作用，對監控軟件的開發和應用設計，必須做到精益求精，不但將所有可能存在的問題進行有效處置，還要充分考慮各種其他影響因素。將各種因素考慮全面，并結合實際的用途進行設計，只有這樣才能更有效挖掘和發揮軟件系統的功能，確保生產持續穩定。

2.1 X熒光礦漿在線品位分析儀應用類型

為滿足實際生產需要在線式X熒光礦漿在線品位分析儀必須滿足全天候24h運行的要求，同時，其工作環境相對惡劣，需要在高溫、高濕、高電磁、多振動，且有強烈腐蝕性的環境中應用，這對于整個設備的軟硬件都有非常嚴格的要求，特別是系統的穩定性方面必須確保達到應有的標準。這使得整個監控軟件的開發和應用要面臨巨大壓力。具體應用上，X熒光礦漿在線品位分析儀根據取樣方式可大致分為兩種類型。

2.1.1 集中引流式

集中引流式品位分析儀主要是利用泵對流水線進行取樣，在不同的采樣點抽取礦漿，并利用管道將這些樣品導入控制室?？刂剖覂妊b設X熒光礦漿在線品位分析儀，完成對樣品的檢測，并將數據通過網絡傳遞給中心處理系統。這種類型的優點比較顯著，可以基于一套分析儀就可以實現對多路礦漿的分析，且整個設備的工作環境處于可控狀態，沒有溫濕度和粉塵腐蝕及電磁環境的各種干擾和影響。但該系統建設的缺點也比較顯著，最大的問題就是建設較為困難，對已經建成的系統進行改造非常麻煩。而當今的技術升級是一種常態化，包括各種設備的增加和調整都非常普遍，重新建設的成本過高影響過大，有些不合實際。

2.1.2 近流取樣式

近流取樣式X熒光礦漿在線品位分析儀是將設備直接裝設在檢測點，可以直接提取礦漿實施現場分析。其優勢顯而易見，實時性和便捷性都能夠得到很好的兼顧，針對系統的升級改造非常方便快捷，且運營成本低。但其問題是其應用環境的惡劣，對于整個系統運行的穩定性和可靠性是一個非常大的考驗。包括其硬件和軟件的設計和應用，都需要將這些環境影響因素充分考慮全面，在抗干擾能力和運行穩定性方面必須得到充分強化。

2.2 監控軟件主要功能設計

從系統整體的運行目的完成相關設計，X熒光礦漿在線品位分析儀的監控軟件需要整合一些基本的功能單元。具體功能設定包括：礦漿樣品采集、金屬能譜監視、系統參數設置、數據報表生成及統計和查詢、數據建模及模型瀏覽等。從其核心設計的角度來分析，主要包括界面設計、建模設計、數據處理設計等環節。

X熒光礦漿在線品位分析儀監控軟件的應用界面需要包括如下一些項目，下面分別加以分析說明：

（1）啟動登陸。系統需要按照用戶等級和身份設置登錄訪問權限，不同用戶被賦予不同角色，基本用戶包括值班員與系統管理員。用戶通過點擊登錄按鈕，并輸入用戶名和密碼。就可以進入相應的訪問渠道，進行設定的應用和管理職能。管理員的操作基本沒有訪問限制，而普通用戶則只停留在系統運行狀態監視模式，不能更改系統的任何參數。值班員根據崗位需要設置權限，包括對不同監測點檢測金屬元素方品位及濃度數據、能譜數據、歷史曲線查詢、數據報表查詢等。

（2）主窗體。管理或值班用戶完成登陸可看到軟件的主窗體，其頂端設計為菜單和一些比較常用的功能按鈕，主窗體的中間位置是檢測通道歷史曲線，檢測的實時品位值等內容也在窗體的不同區域進行顯示，窗體的底部設計有狀態欄，可以將一些必要參數進行展示。

（3）采樣建模。監控軟件的采樣建模功能設計涵蓋了礦樣數據的采集及對化驗數據的錄入、標樣數據采集、道參數設置及數學模型選擇等。在系統的正常運行條件下，系統所采集得到的礦漿樣本設計，必須確保每一采樣點的采樣大于等于40個。礦漿樣本中的檢測金屬元素其品位及濃度范圍要保證全面，整個檢測區間內呈現正態分布。采樣建模功能的實現，必須根據需要得以完善。

（4）歷史曲線。用戶打開歷史曲線窗口，其初始的默認畫面是對應通道30min內的監控曲線，用戶可以根據自己的愛好完成縮放和平移等操作，并通過設定查詢時間對不同階段的監控歷史曲線進行顯示。還可以開放多個查詢窗口進行比較查詢，非常方便高效。

（5）數據報表。數據報表是監控系統將監控數據以報表形式進行輸出的方式，其中，月報表是對某個月的生產數據作出統計;日報表是對某天的生產數據作出統計;班報表是對某天某班的生產數據作出統計;月生產班報表，對某個月內某一生產班的生產數據作出統計。統計報表中包括元素名稱、查詢時間段內的最高和最低品位、平均品位等信息，查詢完畢后可打印報表。

2.3 標定建模

能量色散型X熒光礦漿在線品位分析儀硬件安裝調試好之后，為保證其應用檢測的精度，必須要對儀器進行標定。標定時需要采集具有一定代表性的樣本數，一般每個檢測點必須保證采集礦樣樣本不少于40個。同時要求采集樣本中各檢測元素的品位波動范圍需要涵蓋正常生產時品位的正常波動范圍的上下限，且分布均勻，同時也要保證樣本的化驗精度。采集完成樣本后，通過上位機軟件錄入各元素化驗值，并根據能譜數據選取適當的特征峰參數，帶入回歸分析程序，進行模型計算。

計算時可對回歸分析得到數學模型進行標準偏差精度評估，選取最優數學模型投入實際使用中。要保證良好的標定效果，還需要根據生產實際情況和品位的波動再酌情增補樣本數據，不斷優化模型，這樣才能保證模型的適應性。從本次工業試驗的情況來看，采樣標定時間跨度歷時2個月，樣本數量和品位波動范圍都滿足要求。標定時采集的樣本的化驗值與模型計算值進行誤差分析，除了個別數據存在較大偏差，整個趨勢非常明顯，相關系數都在0.97以上，滿足現場使用要求，能為生產提供指導作用。回歸算法采用了功能強大且集成了諸多常用算法的 MatLab 進行開發，方便數據分析和回歸驗證。代碼采用模塊化封裝，對外以DLL方式提供接口，供主程序調用和后期功能擴展移植。

2.4 多道能譜數據處理

能譜數據是指多道脈沖幅度分析器采集的一定檢測周期內的各種能量 X 熒光光子的計數累加統計。設計采用2048道來對多道能譜數據進行存儲。當上位機接收到主控板發送的數據準備就緒命令后， 回復準備接收命令，并開始接收數據。每個道址上的總計數值用3個字節表示，分別是高位HB，中位MB，低位LB，2048道數據一共有2048*3字節。數據接收完成后，計算出各道址對應的計數，計算完成后把得到的與本次能譜對應的2048個數據存入數據庫并發送到對應監視窗口進行曲線繪制和顯示。分析計算是指完成能譜數據采集與處理后，調用已經建立的數學模型對各檢測元素品位值進行實時計算的過程。得到2048道能譜數據后，通過模型中的道參數完成各特征峰的峰面積計算，每個峰面積作為模型中的自變量帶入模型進行計算，最終得到品位值。

3? 結語

綜上所述，X熒光礦漿在線品位分析儀廣泛用于礦業生產和有色金屬冶煉等領域，主要用于對金屬成分及其含量進行精確分析。該分析儀實現了在線功能，需要通過監控軟件執行相應的信息收集和監管工作。對監控軟件的開發和具體應用，需要結合實際的工作情況，并能夠將其性能有效發揮，使得在線監控和數據的傳輸處理保持高效率和高質量，達到企業整個生產系統流程化和智能化的基本要求。同時，該軟禁系統還需要考慮兼容性和拓展性，為生產線的升級和優化提供必要條件。

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