一种带式输送机防堵料调速方法及系统与流程

本技术涉及皮带机安全保护，具体涉及一种带式输送机防堵料调速方法及系统。

背景技术：

1、带式输送机作为散状物料连续运输的核心装备，广泛应用于矿山、港口及火电等重工业领域。在多级输送系统的转接溜槽环节，由于上游来料流量波动频繁且工况环境恶劣，极易发生物料堆积堵塞。为保障生产线的连续稳定运行，行业内旨在规避堵料风险，降低设备损耗与运维成本；

2、目前，针对溜槽堵料的防控主要依赖于接触式限位开关（如阻旋开关、射频导纳）触发的被动停机策略，其存在以下缺陷：

3、存在显著的滞后性，控制系统只能在物料堆积高度触及机械限位开关的瞬间才发出停机指令，无法在物料堆积初期进行干预。此外，现有的调速逻辑多为恒速运行或基于单一粗略料位信号的简单启停，导致系统无法根据上游来料流量的波动进行速度匹配。这种被动停机与刚性调速相结合的控制模式，不仅频繁导致非计划停机与生产中断，也使得输送机长期处于大马拉小车或过载运行的非最优工况，造成了能耗冗余与设备磨损。

技术实现思路

1、本技术提供一种带式输送机防堵料调速方法及系统，解决了传统防堵控制只能被动依赖停机限位，导致频繁引发堵料停机与能耗冗余的技术问题。

2、第一方面，本技术提供一种带式输送机防堵料调速方法，其包括：

3、实时获取目标溜槽区域上物料的三维点云数据与二维图像数据；将三维点云数据映射至二维图像数据的像素坐标系中，生成纹理融合数据；

4、基于纹理信息数据，构建物料表面模型；根据物料表面模型与预设空载参数，计算物料堆积体积；并根据物料堆积体积，计算物料堆积变化率；

5、根据物料堆积体积与预设安全体积的偏差，结合物料堆积变化率，实时调整带式输送机的运行速度，将物料堆积体积控制在预设安全体积范围内，防止溜槽发生堵塞。

6、结合第一方面，在一种方案中，将三维点云数据映射至二维图像数据的像素坐标系中，生成纹理融合数据，其包括以下步骤：

7、为三维点云数据与二维图像数据标注统一的时间戳；

8、通过联合标定算法获取三维采集坐标系与二维采集坐标系之间的空间转换关系；空间转换关系包括表征二维采集单元内部光学参数的的内参矩阵、以及表征三维坐标系到二维坐标系相对位姿关系的旋转矩阵与平移矩阵；

9、基于空间转换关系，将三维空间坐标映射至二维像素坐标系，完成深度信息与纹理信息的逐点关联，得到纹理融合数据。

10、结合第一方面，在一种方案中，构建物料表面模型之前，还包括将纹理融合数据中的二维图像数据输入至预训练的轻量化卷积神经网络模型中，通过轻量化卷积神经网络模型提取二维图像数据中物料区域的色彩特征、纹理特征与边界特征，生成仅标识物料所在区域的二维掩膜；基于纹理信息数据，结合二维掩膜，构建物料表面模型。

11、结合第一方面，在一种方案中，基于纹理信息数据，结合二维掩膜，构建物料表面模型，其包括以下步骤：

12、将二维掩膜与纹理融合数据中的三维点云数据进行空间匹配，滤除三维点云数据中的干扰点云；干扰点云包括溜槽侧壁挂料、背景粉尘以及溜槽内壁非物料附着物；

13、提取仅对应真实流动及堆积物料的有效三维点云；基于有效三维点云，拟合得到物料表面模型。

14、结合第一方面，在一种方案中，预设空载参数为溜槽无物料状态下的三维形貌网格数据；根据物料表面模型与预设空载参数，计算物料堆积体积，其包括以下步骤：

15、将有效三维点云进行网格化处理，将物料分布区域划分为多个均匀分布的离散正方形网格，分别获取每个离散正方形网格对应位置的实时物料表面高度与预设空载参数在该位置的基准高度的差值；

16、将所有离散正方形网格对应的高度差值累加后，结合单个离散正方形网格的面积计算得到实时的物料堆积体积。

17、结合第一方面，在一种方案中，根据物料堆积体积，计算物料堆积变化率，其包括以下步骤：

18、对连续时间序列下的物料堆积体积进行微分运算，得到实时变化的物料堆积变化率；其中，物料堆积变化率为表征单位时间内溜槽内物料体积的增减量。

19、结合第一方面，在一种方案中，根据物料堆积体积与预设安全体积的偏差，结合物料堆积变化率，实时调整带式输送机的运行速度，其包括以下步骤：

20、基于偏差，确定速度调整策略；其中，当物料堆积体积大于预设安全体积时，确定出用于提升输送能力的提速调整方向，当物料堆积体积小于预设安全体积时，确定出用于降低能耗的减速调整方向；

21、基于物料堆积变化率对速度调整的基础幅度进行修正；其中，当物料堆积变化率为正值且数值增大时，判定上游来料流量呈激增趋势，增大提速调整方向的修正幅度，当物料堆积变化率为负值且数值减小时，判定下游消纳能力过剩，增大减速调整方向的修正幅度。

22、结合第一方面，在一种方案中，还包括变速保护策略，其包括以下步骤：

23、预设带式输送机在单位控制周期内的允许最大速度变化量；

24、在确定当前控制周期的目标运行速度后，计算目标运行速度与上一次控制周期的相邻运行速度之间的速度差值；

25、若速度差值小于或等于允许最大速度变化量，则将目标运行速度设为当前控制周期的运行速度；若速度差值大于允许最大速度变化量，则以最大可变速度设为当前控制周期的运行速度；其中，最大可变速度为相邻运行速度加上或减去允许最大速度变化量。

26、结合第一方面，在一种方案中，实时获取目标溜槽区域上物料的三维点云数据与二维图像数据之前，还包括系统初始化标定策略，其包括以下步骤：

27、在溜槽处于完全空载的无物料状态下，采集当前溜槽内部的三维形貌数据作为预设空载参数；

28、设定物料堆积变化率的告警阈值，当物料堆积变化率超出告警阈值时，输出预警信号，提示操作人员关注溜槽料流状态。

29、第二方面，本技术实施例提供了一种带式输送机防堵料调速系统，其包括：

30、数据采集模块，其用于实时获取目标溜槽区域上物料的三维点云数据与二维图像数据；将三维点云数据映射至二维图像数据的像素坐标系中，生成纹理融合数据；

31、参数计算模块，其用于基于纹理信息数据，构建物料表面模型；根据物料表面模型与预设空载参数，计算物料堆积体积；并根据物料堆积体积，计算物料堆积变化率；

32、调节处理模块，其用于根据物料堆积体积与预设安全体积的偏差，结合物料堆积变化率，实时调整带式输送机的运行速度。

33、本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：

34、提出了一种带式输送机防堵料调速方法，其中，实时获取目标溜槽区域的物料三维点云与二维图像数据并生成纹理融合数据，进而构建物料表面模型，精确计算出物料堆积体积及其变化率；在此基础上，系统不再等待物料触及限位开关，而是根据物料堆积体积与预设安全体积的偏差，结合物料堆积变化率的趋势，实时调整带式输送机的运行速度，将物料堆积体积主动控制在安全范围内。一方面实现了从被动停机向主动防堵的转变，通过提前干预消除了因流量波动引发的溜槽堵塞风险，保障了生产线连续稳定运行；另一方面，输送机速度能根据实际来料流量自适应匹配，避免了能源浪费和过载运行的设备损耗，降低了运维成本与能耗。解决了传统防堵控制只能被动依赖停机限位，导致频繁引发堵料停机与能耗冗余的技术问题。