X荧光矿浆在线品位分析仪监控软件的开发与应用

张伟 吴耀昕 尹兆余

摘  要：我国幅员辽阔，矿产资源丰富，矿业生产也是我国工业领域的重要组成部分，并为整个国家的经济和社会建设作出了巨大的贡献。在有色或黑色选矿及冶炼中，X荧光矿浆在线品位分析仪是必不可少的设备，通过该设备应用，能够对金属含量等具体情况进行精密分析，这对于这些矿产的开发和冶炼有非常重要的影响，是决定生产成本和生产效率的关键环节。基于此，该系统的监控软件也得到高度重视，对于整个系统在线状态下的正常运行意义重大。

关键词：X荧光矿浆  在线品位分析仪监控软件  开发  应用

中图分类号：TH871                           文献标识码：A                    文章编号：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

我国作为世界上最大的制造业国家，对矿产资源的需求量非常巨大，整个矿业生产的各个环节都是国家高度重视并大量投入的项目，确保生产整体的稳定性，这是非常重要的工作。X荧光矿浆在线品位分析仪广泛用于矿业生产和金属冶炼等环节，其监控软件的开发和应用不但直接决定了X荧光矿浆在线品位分析仪功能的正常发挥，同时对整个生产都产生较大影响。为此，必须注重相关软件的开发工作，使得相关功能和性能能够满足实际生产的需要。

1  X熒光矿浆在线品位分析仪概述

我国的矿业生产和金属冶炼等过程中，需要根据采用X荧光在线品位分析仪对矿浆中的金属物质及其含量进行检测分析，进而保证整个生产能够满足需要。X荧光矿浆在线品位分析仪属于精密仪器，可以通过在线方式对矿浆中的各种金属及其含量进行精确分析。该设备可以用于对各种有色和黑色金属进行选矿和冶炼。其可用于包括铁、锰、锌、铅、铜、钼、锡、锑等金属元素的分析，具有性能高和准确性好的特点。目前，该设备能够通过网络方式进行数据的分析，所需要的现场数据主要通过总线与控制主机连接，并实现数据信息的实时交互。保证了在线分析的及时性，对生产的信息化控制和管理有很大的帮助。

2  X荧光矿浆在线品位分析仪监控软件的开发与应用

X荧光矿浆在线品位分析仪能够有效实现在线功能，其基础就是监控软件发挥了信息收集和传输功能。为保证整个系统的正常运行和稳定发挥作用，对监控软件的开发和应用设计，必须做到精益求精，不但将所有可能存在的问题进行有效处置，还要充分考虑各种其他影响因素。将各种因素考虑全面，并结合实际的用途进行设计，只有这样才能更有效挖掘和发挥软件系统的功能，确保生产持续稳定。

2.1 X荧光矿浆在线品位分析仪应用类型

为满足实际生产需要在线式X荧光矿浆在线品位分析仪必须满足全天候24h运行的要求，同时，其工作环境相对恶劣，需要在高温、高湿、高电磁、多振动，且有强烈腐蚀性的环境中应用，这对于整个设备的软硬件都有非常严格的要求，特别是系统的稳定性方面必须确保达到应有的标准。这使得整个监控软件的开发和应用要面临巨大压力。具体应用上，X荧光矿浆在线品位分析仪根据取样方式可大致分为两种类型。

2.1.1 集中引流式

集中引流式品位分析仪主要是利用泵对流水线进行取样，在不同的采样点抽取矿浆，并利用管道将这些样品导入控制室。控制室内装设X荧光矿浆在线品位分析仪，完成对样品的检测，并将数据通过网络传递给中心处理系统。这种类型的优点比较显著，可以基于一套分析仪就可以实现对多路矿浆的分析，且整个设备的工作环境处于可控状态，没有温湿度和粉尘腐蚀及电磁环境的各种干扰和影响。但该系统建设的缺点也比较显著，最大的问题就是建设较为困难，对已经建成的系统进行改造非常麻烦。而当今的技术升级是一种常态化，包括各种设备的增加和调整都非常普遍，重新建设的成本过高影响过大，有些不合实际。

2.1.2 近流取样式

近流取样式X荧光矿浆在线品位分析仪是将设备直接装设在检测点，可以直接提取矿浆实施现场分析。其优势显而易见，实时性和便捷性都能够得到很好的兼顾，针对系统的升级改造非常方便快捷，且运营成本低。但其问题是其应用环境的恶劣，对于整个系统运行的稳定性和可靠性是一个非常大的考验。包括其硬件和软件的设计和应用，都需要将这些环境影响因素充分考虑全面，在抗干扰能力和运行稳定性方面必须得到充分强化。

2.2 监控软件主要功能设计

从系统整体的运行目的完成相关设计，X荧光矿浆在线品位分析仪的监控软件需要整合一些基本的功能单元。具体功能设定包括：矿浆样品采集、金属能谱监视、系统参数设置、数据报表生成及统计和查询、数据建模及模型浏览等。从其核心设计的角度来分析，主要包括界面设计、建模设计、数据处理设计等环节。

X荧光矿浆在线品位分析仪监控软件的应用界面需要包括如下一些项目，下面分别加以分析说明：

（1）启动登陆。系统需要按照用户等级和身份设置登录访问权限，不同用户被赋予不同角色，基本用户包括值班员与系统管理员。用户通过点击登录按钮，并输入用户名和密码。就可以进入相应的访问渠道，进行设定的应用和管理职能。管理员的操作基本没有访问限制，而普通用户则只停留在系统运行状态监视模式，不能更改系统的任何参数。值班员根据岗位需要设置权限，包括对不同监测点检测金属元素方品位及浓度数据、能谱数据、历史曲线查询、数据报表查询等。

（2）主窗体。管理或值班用户完成登陆可看到软件的主窗体，其顶端设计为菜单和一些比较常用的功能按钮，主窗体的中间位置是检测通道历史曲线，检测的实时品位值等内容也在窗体的不同区域进行显示，窗体的底部设计有状态栏，可以将一些必要参数进行展示。

（3）采样建模。监控软件的采样建模功能设计涵盖了矿样数据的采集及对化验数据的录入、标样数据采集、道参数设置及数学模型选择等。在系统的正常运行条件下，系统所采集得到的矿浆样本设计，必须确保每一采样点的采样大于等于40个。矿浆样本中的检测金属元素其品位及浓度范围要保证全面，整个检测区间内呈现正态分布。采样建模功能的实现，必须根据需要得以完善。

（4）历史曲线。用户打开历史曲线窗口，其初始的默认画面是对应通道30min内的监控曲线，用户可以根据自己的爱好完成缩放和平移等操作，并通过设定查询时间对不同阶段的监控历史曲线进行显示。还可以开放多个查询窗口进行比较查询，非常方便高效。

（5）数据报表。数据报表是监控系统将监控数据以报表形式进行输出的方式，其中，月报表是对某个月的生产数据作出统计;日报表是对某天的生产数据作出统计;班报表是对某天某班的生产数据作出统计;月生产班报表，对某个月内某一生产班的生产数据作出统计。统计报表中包括元素名称、查询时间段内的最高和最低品位、平均品位等信息，查询完毕后可打印报表。

2.3 标定建模

能量色散型X荧光矿浆在线品位分析仪硬件安装调试好之后，为保证其应用检测的精度，必须要对仪器进行标定。标定时需要采集具有一定代表性的样本数，一般每个检测点必须保证采集矿样样本不少于40个。同时要求采集样本中各检测元素的品位波动范围需要涵盖正常生产时品位的正常波动范围的上下限，且分布均匀，同时也要保证样本的化验精度。采集完成样本后，通过上位机软件录入各元素化验值，并根据能谱数据选取适当的特征峰参数，带入回归分析程序，进行模型计算。

计算时可对回归分析得到数学模型进行标准偏差精度评估，选取最优数学模型投入实际使用中。要保证良好的标定效果，还需要根据生产实际情况和品位的波动再酌情增补样本数据，不断优化模型，这样才能保证模型的适应性。从本次工业试验的情况来看，采样标定时间跨度历时2个月，样本数量和品位波动范围都满足要求。标定时采集的样本的化验值与模型计算值进行误差分析，除了个别数据存在较大偏差，整个趋势非常明显，相关系数都在0.97以上，满足现场使用要求，能为生产提供指导作用。回归算法采用了功能强大且集成了诸多常用算法的 MatLab 进行开发，方便数据分析和回归验证。代码采用模块化封装，对外以DLL方式提供接口，供主程序调用和后期功能扩展移植。

2.4 多道能谱数据处理

能谱数据是指多道脉冲幅度分析器采集的一定检测周期内的各种能量 X 荧光光子的计数累加统计。设计采用2048道来对多道能谱数据进行存储。当上位机接收到主控板发送的数据准备就绪命令后， 回复准备接收命令，并开始接收数据。每个道址上的总计数值用3个字节表示，分别是高位HB，中位MB，低位LB，2048道数据一共有2048*3字节。数据接收完成后，计算出各道址对应的计数，计算完成后把得到的与本次能谱对应的2048个数据存入数据库并发送到对应监视窗口进行曲线绘制和显示。分析计算是指完成能谱数据采集与处理后，调用已经建立的数学模型对各检测元素品位值进行实时计算的过程。得到2048道能谱数据后，通过模型中的道参数完成各特征峰的峰面积计算，每个峰面积作为模型中的自变量带入模型进行计算，最终得到品位值。

3  结语

综上所述，X荧光矿浆在线品位分析仪广泛用于矿业生产和有色金属冶炼等领域，主要用于对金属成分及其含量进行精确分析。该分析仪实现了在线功能，需要通过监控软件执行相应的信息收集和监管工作。对监控软件的开发和具体应用，需要结合实际的工作情况，并能够将其性能有效发挥，使得在线监控和数据的传输处理保持高效率和高质量，达到企业整个生产系统流程化和智能化的基本要求。同时，该软禁系统还需要考虑兼容性和拓展性，为生产线的升级和优化提供必要条件。

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