生物质电厂智能料场管理系统及设备的制作方法

1.本发明实施例涉及生物质电厂技术领域，尤其涉及一种生物质电厂智能料场管理系统及设备。


背景技术：

2.生物质发电，作为重要的可再生能源，具有高效、环保、节能、惠农、二氧化碳减排等优点，是全球继石油、煤炭、天然气之后的第四大能源。当前，生物质发电行业的智能化、绿色化、融合化发展趋势日益明显，而现实情况却是生物质料场及生物质电厂中均采用人工对生物质燃料进行管理及物料分析，这对人工的经验依赖度较高，且管理及分析结果不够稳定，存在较大的不可控因素，且由于采用大量人工介入管理过程，导致生物质电厂的运行成本也居高不下。因此，开发一种生物质电厂智能料场管理系统及设备，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种生物质电厂智能料场管理系统及设备。
4.第一方面，本发明的实施例提供了一种生物质电厂智能料场管理系统，包括：料场管理模块，用于对料场的生物质燃料的状态进行管理；进厂管理模块，用于对进入电厂的生物质燃料进行信息分析及信息展示；智能监控模块，用于对电厂在运作过程中的安全情况进行监控。
5.在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的生物质电厂智能料场管理系统，所述料场管理模块包括：料场分区管理模块，用于对存放在料场的生物质燃料进行分区管理；实时盘料信息模块，用于实时输出各种生物质燃料的料盘信息；出场管理模块，用于对送出料场的生物质燃料进行流程管理。
6.在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的生物质电厂智能料场管理系统，所述进厂管理模块包括：分析化验模块，用于对进入电厂的生物质燃料进行化验并分析化验结果；信息集成模块，用于收集生物质燃料的化验及分析结果并进行模块化封装；实时展示模块，用于将模块化封装的生物质燃料的化验及分析结果进行实时展示。
7.在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的生物质电厂智能料场管理系统，所述智能监控模块包括：异常监控模块，用于对料场现场操作人员的安全异常状态进行监控；预警管理模块，用于在料场现场温度超限后提醒安全管理人员；视频监控模块，用于对料场现场操作人员进行视频监控。
8.在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的生物质电厂智能料场管理系统，所述对电厂现场操作人员的安全异常状态进行监控，包括：实时获取料场的图像数据，将图像数据通过树莓派以实时串流传输协议发送至服务器；对图像数据进行分区，采用区域神经网络识别料场中的人员，若料场中存在人员且未佩戴安全帽，则向料场中的人员
发出语音警告。
9.在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的生物质电厂智能料场管理系统，所述对电厂现场操作人员的安全异常状态进行监控，包括：实时获取料场的温度影像及数据，将影像及数据通过树莓派以实时串流传输协议发送至服务器；对料场进行温度限制，当料场中温度超过设定值时，提醒料场安全管理人员燃料有发生自燃的风险，保证料场安全。
10.在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的生物质电厂智能料场管理系统，还包括：系统设置模块，用于对生物质电厂智能料场管理系统进行设置。
11.在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的生物质电厂智能料场管理系统，还包括：权限管理模块，用于设置生物质电厂的操作人员进行权限设置。
12.在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的生物质电厂智能料场管理系统，还包括：日志管理模块，用于生成生物质电厂的管理日志。
13.第二方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：
14.至少一个处理器；以及
15.与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
16.存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的生物质电厂智能料场管理系统。
17.第三方面，本发明的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机实现第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的生物质电厂智能料场管理系统。
18.本发明实施例提供的生物质电厂智能料场管理系统及设备，通过将料场管理模块、进厂管理模块及智能监控模块进行系统集成，可以实现对生物质电厂的智能化管理，规避了人为因素造成的电厂及料场管理的多种不确定性因素，提高了生物质电厂运行的可靠性，有效降低了生物质电厂的运营成本。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明实施例提供的生物质电厂智能料场管理系统结构示意图；
21.图2为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图；
22.图3为本发明实施例提供的另一生物质电厂智能料场管理系统结构示意图；
23.图4为本发明实施例提供的生物质电厂智能料场管理系统的硬件层结构示意图；
24.图5为本发明实施例提供的对电厂现场操作人员的安全异常状态进行监控的流程示意图。
具体实施方式
25.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例
中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
26.智能生物质电厂已成为生物质电厂企业发展新趋势。在节能、降耗、减排等政策驱动下，基于企业现有的数字化、信息化建设基础，将云平台、大数据、物联网、移动互联、机器人、人工智能等先进技术手段与传统电力企业安全生产、运营管控有机融合，构建覆盖企业全层级、全业务、全过程的智慧管控平台，精确感知生产数据、优化生产过程、减少人工干预，打造“智能、协同、融合、安全、柔性”的智慧电厂生态体系，使电厂处于安全性高、经济性好、绿色环保、适应性强的良好运营状态。基于这种思想，本发明实施例提供了一种生物质电厂智能料场管理系统，参见图1，该系统包括：料场管理模块，用于对料场的生物质燃料的状态进行管理；进厂管理模块，用于对进入电厂的生物质燃料进行信息分析及信息展示；智能监控模块，用于对电厂在运作过程中的安全情况进行监控。
27.参见图3，基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的生物质电厂智能料场管理系统，所述料场管理模块包括：料场分区管理模块，用于对存放在料场的生物质燃料进行分区管理；实时盘料信息模块，用于实时输出各种生物质燃料的料盘信息；出场管理模块，用于对送出料场的生物质燃料进行流程管理。
28.参见图3，基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的生物质电厂智能料场管理系统，所述进厂管理模块包括：分析化验模块，用于对进入电厂的生物质燃料进行化验并分析化验结果；信息集成模块，用于收集生物质燃料的化验及分析结果并进行模块化封装；实时展示模块，用于将模块化封装的生物质燃料的化验及分析结果进行实时展示。
29.参见图3，基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的生物质电厂智能料场管理系统，所述智能监控模块包括：异常监控模块，用于对料场现场操作人员的安全异常状态进行监控；预警管理模块，用于在料场现场温度超限后提醒安全管理人员；视频监控模块，用于对料场现场操作人员进行视频监控。需要说明的是，在另一实施例中，所述智能监控模块还包括：温度监控模块，用于在料场温度超限后提醒安全管理人员翻料。
30.基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的生物质电厂智能料场管理系统，所述对电厂现场操作人员的安全异常状态进行监控，包括：实时获取料场的图像数据，将图像数据通过树莓派以实时串流传输协议发送至服务器；对图像数据进行分区，采用区域神经网络识别料场中的人员，若料场中存在人员且未佩戴安全帽，则向料场中的人员发出语音警告。
31.基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的生物质电厂智能料场管理系统，所述对电厂现场料场的温度异常状态进行监控，包括：实时获取料场的温度影像及数据，将温度影像及数据通过树莓派以实时串流传输协议发送至服务
器；对料场进行温度限制，当料场中温度超过设定值时，提醒料场安全管理人员燃料有发生自燃的风险，保证料场安全。
32.具体地，对电厂现场操作人员的安全异常状态进行监控的流程可以参见图5。从功能角度出发主要包括4部分：特征提取网络、rpn模块、roi pooling(region of interest)模块与rcnn模块。图5中虚线表示仅仅对模型进行训练时有的步骤。
33.特征提取网络:输入图像首先经过特征提取网络(可以是backbone)得到特征图。
34.rpn模块：区域生成模块，如图5中间部分，其作用是生成较好的建议框，即proposal。rpn包含5个子模块：
35.anchor生成：rpn对feature map上的每一个点都对应了9个anchors，这9个anchors大小宽高不同，对应原图基本可以覆盖所有可能出现的物体；rpn卷积网络：与上面的anchor对应，利用1x1的卷积在feature map上得到每一个anchor的预测得分与预测偏移值；rpn损失：该模块仅存在于训练过程中，将所有的anchors与标签进行匹配，匹配程度较好的anchors赋予正样本，较差的赋予负样本，得到分类与偏移的真值，与第二步中的预测得分与预测偏移值进行损失值的计算；生成proposal：利用9个anchors中的每一个anchor预测的得分与偏移量，可以进一步得到一组较好的proposal，送到后续网络中；获取roi：筛选proposal得到roi，在训练中，需要进一步筛选proposal得到roi。在测试阶段，则不需要此模块，proposal可以直接作为roi,默认数量为300；roi pooling模块：接受特征提取网络提取的feature map和rpn的roi,输出送到rcnn网络中；rcnn模块：将roi pooling得到的特征送入全连接网络，预测每一个roi的分类，并预测偏移量以精修边框位置，并计算损失，完成整个faster rcnn过程。
36.需要说明的是，rpn通过计算anchors与标签lou来判断一个anchor是属于前景还是背景。anchor a与标签m的lou计算公式如下式所示：
[0037][0038]
其中，lou为两个框的公共部分占所有部分的比例，即重合比例。anchor a为框a，m为标签m。
[0039]
当lou大于一定值(根据需要预设的值)时，该anchor的真值为前景，低于一定值时，该anchor的真值为背景。然后是偏移量的真值计算。
[0040][0041]
其中，假设框a的中心坐标为ta与ka，宽高分别为ma与na，标签m的中心坐标为t与k，宽高分别为m与n，x为的偏移真值量。由(2)式可以看到，位置偏移xt与xk利用宽与高进行了归一化，而宽高偏移xm与xn进行了对数处理，这样的好处是进一步限制了偏移量的范围，便于预测
[0042]
rcnn模块主要包含3部分：rcnn顶层网络：将得到的固定维度的roi特征接到全连
接网络中，输出为rcnn部分的预测得分与预测回归偏移量；rcnn的真值：对于筛选出的roi，需要确定是正样本还是负样本，同时计算与对应真实物体的偏移量；rcnn loss：通过rcnn的预测值与roi部分的真值，计算分类与回归的损失值。rpn损失函数包含分类与回归两部分，具体公式如下：
[0043][0044]
l为损失函数；为256个筛选出的anchors的分类损失，p
i
为每一个anchor的类别真值，为每一个anchor的预测类别，如果为正则为1，如果为负则为0。i为1到256的分类块数据，p
i
是anchor的预测概率。t
i
是代表预测边界框的4个参数化坐标的向量，而是与正anchor关联的平面真相框的4个参数化坐标。分类损失q
cls
是两类的对数损失。l
reg
为激活回归参数。意味着仅对正anchors点激活回归损失，否则将其禁用cls和reg层的输出分别由{p
i
}和{t
i
}组成。用ncls和n
reg
(均为归一化参数)进行归一化，并用一个平衡参数λ进行加权，为平衡损失。默认ncls＝256和n
reg
＝2400，λ＝10。代表了回归损失。
[0045]
在图5中，主要采用特征提取网络、rpn模块、roi pooling(region of interest)模块与rcnn模块对输入图像中的人及人是否佩戴安全帽进行标注识别(即安全帽标注框及人标注框)。输入图像如图5左边所示，此时图中有初始的三个虚线框，输入图像经过特征提取网络、rpn模块、roi pooling(region of interest)模块与rcnn模块处理后，生成输出图像如图5右边所示。输出图像中最小的虚线框选中类别为安全帽，识别准确概率为0.975，中等的虚线框选中类别为人，识别准确率为0.998，最大的虚线框选中类别为背景。在输出图像中，由于人员佩戴了安全帽，则认定为人员安全作业，不会发出警报，否则就发出声音警报。
[0046]
参见图3，基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的生物质电厂智能料场管理系统，还包括：系统设置模块，用于对生物质电厂智能料场管理系统进行设置。
[0047]
参见图3，基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的生物质电厂智能料场管理系统，还包括：权限管理模块，用于设置生物质电厂的操作人员进行权限设置。
[0048]
参见图3，基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的生物质电厂智能料场管理系统，还包括：日志管理模块，用于生成生物质电厂的管理日志。
[0049]
本发明实施例提供的生物质电厂智能料场管理系统，通过将料场管理模块、进厂管理模块及智能监控模块进行系统集成，可以实现对生物质电厂的智能化管理，规避了人为因素造成的电厂及料场管理的多种不确定性因素，提高了生物质电厂运行的可靠性，有效降低了生物质电厂的运营成本。
[0050]
本发明实施例提供的生物质电厂智能料场管理系统的硬件层可以参见图4，首先搭建一个内部局域专网，针对每一个数据采集模块，各自采用一个mini控制器进行数据采集和信息无线传输，主机服务器采用高性能的笔记本电脑，存储和显示各个模块的数据以及料场信息。通过实施燃料管理系统，实现设备运行管控、数据分析于一体，综合运用物联网、信息化、自动控制等技术，实现生物质燃料全生命周期的智能化管控。管控中心及时、动态、准确地将数据传递到相关管理系统，并通过全方位监控系统，全程无死角监控，实现无人值守，提升燃料专业化的经营能力、燃料资源的管控能力、燃料价值链的增值能力和企业的整体盈利能力。图4中，生物质电厂智能料场管理系统的硬件层包括红外镜头、可见光镜头、激光盘料仪及树莓派。红外镜头、可见光镜头、激光盘料仪将相应数据发送至树莓派微型电脑，树莓派微型电脑通过路由器与服务器主机连接，将各种数据发送至服务器主机，由服务器主机进行分析处理。红外镜头可以为红外热成像仪，具体采用hrc
‑
jx07机芯，分辨率为384*288,支持点、线、框测温，以及最高温十字光标追踪定位。接口采用的以太网接口，树莓派作为控制器对数据进行读取。可见光镜头采用4k免驱高清1200万视频会议监控所使用的hl1200b_2.9mm_130度无畸变摄像头，其图像以usb方式输出，采用树莓派进度读取。激光盘料仪采用hyd
‑
8b红外线非接触式在线水分检测仪，其输出形式以rs485，采集器采用stm32f103带wifi模块的控制板，波特率设置为115200或9600。
[0051]
除了硬件层以外，本发明实施例提供的生物质电厂智能料场管理系统还包括展示层，该层以二维图形全面直观动态展示厂外料场状态包括数量，并可通过信息穿透查看料场中存料结构。料场安全预警信息，设备的运行状态。最优操作方案、料场实时监控数据、设备实施能耗等。同时提供相应的端口供不同权限的人修改，使系统人机交互更柔性。
[0052]
本发明实施例的系统是依托电子设备实现的，因此对相关的电子设备有必要做一下介绍。基于此目的，本发明的实施例提供了一种电子设备，如图2所示，该电子设备包括：至少一个处理器(processor)201、通信接口(communications interface)204、至少一个存储器(memory)202和通信总线203，其中，至少一个处理器201，通信接口204，至少一个存储器202通过通信总线203完成相互间的通信。至少一个处理器201可以调用至少一个存储器202中的逻辑指令，以实现系统实施例中提供的各种系统。
[0053]
此外，上述的至少一个存储器202中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案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，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的全部系统或部分系统。而前述的存储介质包括：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。
[0054]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0055]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述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，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)实现各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法或系统。
[0056]
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于这种认识，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0057]
在本专利中，术语"包括"、"包含"或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，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它要素，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
……
"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。
[0058]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。