一种皮带机物料流量的识别系统及方法与流程

1.本发明涉及图像处理与识别技术领域，尤其涉及一种皮带机物料流量的识别系统及方法。


背景技术：

2.在钢铁冶炼工业中，皮带机是最常见的物料运输工具之一。如果在运输过程中，一次性落料过多，造成运输物料过满，可能会因运送负荷过大导致皮带打滑、电机过热或传递物料洒落等问题，对生产作业造成不便。如果在运输过程中，一次性落料过少，会导致实际的生成效率过低。因此，在皮带机运料的作业场景下，物料流量的确定对工业上管理、分配放料和实现智能管理至关重要。然而，由于复杂多变的作业环境，传统物料流量识别方式并不能实时对皮带机上各位置的物料流量进行检测，并且普遍存在检测精度低、受环境因素干扰大等种种问题。


技术实现要素：

3.本发明提供一种皮带机物料流量的识别系统及方法，以解决现有技术中未能对皮带机的物料流量进行准确识别的问题。
4.本发明提供的皮带机物料流量的识别系统，包括：数据采集模块，用于采集皮带机的目标图像信息和所述皮带机的运行参数，所述目标图像信息包括标准图像信息和实时图像信息；
5.流量模块，用于将所述实时图像信息与标准图像信息进行比对，获取物料区域面积，并根据所述物料区域面积和所述运行参数获取实时物料流量；
6.识别模块，用于将所述实时物料流量与第一预设流量阈值进行比对，获取第一流量识别结果；
7.累积量模块，用于若所述第一流量识别结果为正常，则获取当前物料批次的运输时长，并根据所述运输时长和所述实时物料流量获取物料累积量；
8.历史记录模块，用于获取所述物料累积量的变化量，若所述变化量小于预设变化量，则根据所述变化量生成所述皮带机当前物料批次的历史记录。
9.可选的，所述皮带机物料流量的识别系统还包括：参数配置模块，用于配置各监控点的监控名称、激光角度参数、物料密度和皮带机参数，所述监控点与所述皮带机为一一对应关系，所述皮带机参数包括运行速度和皮带机的宽度；
10.所述历史记录模块，用于获取当前物料批次的上料时间，并根据所述上料时间和所述监控名称生成所述皮带机当前物料批次的历史记录，所述历史记录包括物料流量、累积量、皮带机视频、皮带机运行参数和所述参数模块所配置的参数。
11.可选的，所述识别模块，用于将所述实时物料流量与第二预设流量阈值进行比对，获取第二流量识别结果。
12.可选的，所述皮带机物料流量的识别系统还包括：运输方案模块，用于若所述第二
流量识别结果为异常，则获取皮带机视频，并根据所述皮带机视频获取空载皮带机的监控名称以及对应的历史记录；
13.获取所述物料的运输计划数据，并根据所述运输计划数据和所述空载皮带机的历史记录生成运输方案。
14.可选的，所述运行参数包括运行速度，所述皮带机物料流量的识别系统还包括：速度调整模块，用于若所述第二流量识别结果为异常，则将所述运行速度与预设速度阈值进行比对，获取速度比对结果；
15.若所述速度比对结果为正常，则增大所述运行速度，获取目标速度，所述目标速度小于所述预设速度阈值。
16.可选的，所述皮带机物料流量的识别系统还包括：显示模块，用于将所述实时图像、所述实时物料流量和所述物料累积量进行实时显示，若所述变化量小于所述预设变化量，则完成当前物料批次的显示。
17.本发明还提供了一种皮带机物料流量的识别方法，包括：采集皮带机的目标图像信息和所述皮带机的运行参数，所述目标图像信息包括标准图像信息和实时图像信息；
18.将所述实时图像信息与标准图像信息进行比对，获取物料区域面积，并根据所述物料区域面积和所述运行参数获取实时物料流量，所述标准图像信息为所述皮带机空载时的激光照射图像信息，所述实时图像信息为所述皮带机的实时激光照射图像信息；
19.将所述实时物料流量与第一预设流量阈值进行比对，获取第一流量识别结果；
20.若所述第一流量识别结果为正常，则获取当前物料批次的运输时长，并根据所述运输时长和所述实时物料流量获取物料累积量；
21.获取所述物料累积量的变化量，若所述变化量小于预设变化量，则根据所述变化量生成所述皮带机当前物料批次的历史记录。
22.可选的，所述皮带机物料流量的识别方法还包括：
23.获取所述皮带机的视频，并检测所述视频的质量，获取视频异常数据量；
24.若在预设时间内所述视频异常数据量超过预设数据量，则获取视频的异常数据，并根据所述异常数据调整拍摄参数。
25.本发明还提供一种电子设备，包括：处理器及存储器；
26.所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述电子设备执行所述皮带机物料流量的识别方法。
27.本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述皮带机物料流量的识别方法。
28.如上所述，本发明提供了一种皮带机物料流量的识别方法，具有以下有益效果：首先采集皮带机空载时的激光照射图像信息作为标准图像，采集皮带机的实时激光照射图像信息作为实时图像，将标准图像和实时图像进行比对获取物料区域面积；然后采集皮带机的运行参数，并根据物料区域面积和运行参数获取皮带机的实时物料流量；从而实现了对实时物料流量的准确识别。通过根据第二流量识别结果调整皮带机的运行速度或者生成运输方案，避免了实时物料流量过大导致皮带机损害的问题。通过将所述实时物料流量与第一预设流量阈值进行比对，获取当前物料批次的运输时长，并根据所述运输时长和所述实时物料流量获取物料累积量，从实现了对物料累积量的准确获取；通过物料累积量的变化
量生成皮带机的历史记录，并根据物料的运输计划数据和历史记录生成运输方案，从而实现了对皮带机的合理使用。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它的附图。
30.图1是本发明实施例中皮带机物料流量的识别系统的一模块示意图；
31.图2是本发明实施例中皮带机物料流量的识别系统的另一模块示意图；
32.图3是本发明实施例中皮带机物料流量的识别方法的流程示意图；
33.图4是本发明实施例中电子设备的结构示意图。
具体实施方式
34.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
35.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
36.为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
37.图1是本发明在一实施例中提供的皮带机物料流量的识别系统的一模块示意图。
38.如图1所示，皮带机物料流量的识别系统包括数据采集模块、流量模块、识别模块、累积量模块和历史记录模块；数据采集模块的输出端与流量模块的输入端连接，流量模块的输出端与识别模块的输入端连接，识别模块的输出端与累积量模块的输入端连接，历史记录模块分别与数据采集模块、流量模块、识别模块和累积量模块连接。
39.数据采集模块，用于采集皮带机的目标图像信息和皮带机的运行参数，目标图像信息包括标准图像信息和实时图像信息。数据采集采用数据结构服务器防并发设计，实现数据结构服务器与关系型数据库同步机制，保证数据的一致性。将设备传送至服务端的数据实时存入缓存中。
40.在一实施例中，皮带机物料流量识别系统配备的硬件设施有支撑架、相机、镜头、光学防尘片、光源、防护罩和光端机，其中相机、镜头和光学防尘片安装在防护罩内。相机实时采集各监测点的皮带机的实时视频，并上传至服务器进行数据处理。在皮带机上方设置专用的一字线激光器和相机，具体地，相机拍摄的视线角度与传送单元运行方向呈90
°
左右，一字线激光器与皮带机运行方向垂直。采集模块采集相机所拍摄的皮带机视频流，首先根据视频流获取一帧皮带机空载时的激光照射图像并作为标准图像信息；然后设置特定的
时间或帧数间隔，按照间隔提取激光照射皮带机的实时图像帧并作为实时图像信息，进行图像尺寸调整，框选出目标识别区域。具体地，标准图像信息为皮带机空载时的激光照射图像信息，实时图像信息为皮带机的实时激光照射图像信息。
41.流量模块，用于将实时图像信息与标准图像信息进行比对，获取物料区域面积，并根据物料区域面积和运行参数获取实时物料流量。
42.在一实施例中，对标准图像和实时图像进行灰度化处理，获取物料区域面积，并根据物料区域面积和运行参数获取实时物料流量。其中，标准图像包括激光照射在皮带机上所生成的激光线形态，实时图像包括激光照射在皮带机物料上所生成的物料激光形态。具体地，对标准图像和实时图像进行灰度化处理获取物料区域面积的具体实现方法包括；对标准图像和实时图像进行灰度化并获取灰度差分图像，根据灰度差分图像获取灰度差分图像面积，得到物料区域面积。为了便于采集物料的轮廓，调整激光线形态，将存在断裂的激光线连接到一起，并保证激光线的粗细程度基本一致，优先激光形态，使得将识别到的激光线变得完整。根据物料区域面积和运行参数获取实时物料流量的具体实现方法可以参照实时物料流量的数学表达，实时物料流量的数学表达为：
[0043][0044]
其中，物料的质量密度为ρ，吨每立方米；皮带机的运行速度为v，单位米每秒；皮带机的宽度为w，单位为米；皮带机的像素宽度为w，单位为米；物料区域面积为a，单位为平方米；采集图像信息的视线与激光线平面的夹角为单位为度；实时物料流量为x，单位为吨每小时。
[0045]
识别模块，用于将所述实时物料流量与第一预设流量阈值进行比对，获取第一流量识别结果。识别模块还可以用于将所述实时物料流量与第二预设流量阈值进行比对，获取第二流量识别结果。第二预设流量阈值大于第一预设流量阈值，第一预设流量阈值和第二预设流量阈值均可以根据皮带机型号、皮带机的运行参数和当前批次所运输的物料进行确定；设置基于物料流量运输物料会对皮带机造成损害时的物料流量为第二预设流量阈值。若实时物料流量大于或者等于第二预设流量阈值，则第二流量识别结果为异常，若实时物料流量小于第二预设流量阈值，则第二流量识别结果为正常；为了避免了实时物料流量过大所导致皮带机损害的问题，若第二流量识别结果为异常，则可以通过调整皮带机的运行参数来降低实时物料流量，还可以采用其他皮带机同时运输当前批次物料达到分流的效果，进而降低实时物料流量。
[0046]
累积量模块，用于若所述第一流量识别结果为正常，则获取当前物料批次的运输时长，并根据所述运输时长和实时物料流量获取当前物料批次的物料累积量。其中，获取当前物料批次的运输时长需要判断物料批次是否发生变化，若物料批次未发生变化，则获取当前物料批次的运输时长，并根据运输时长和实时物料流量获取当前物料批次的物料累积量。具体地，皮带机运输一批物料时，皮带机是连续工作状态，皮带机处于连续工作时，皮带机的实时物料流量均大于第一预设流量阈值，因此当皮带机在预设时长内的实时物料流量小于或者等于第一预设流量阈值时，表明当前批次的物料已经完成运输，皮带机处于运输下一物料批次的状态或者空载状态。可以通过将实时物料流量与第一预设流量阈值进行比对，获取第一流量识别结果，并根据第一流量识别结果判断物料批次是否发生变化；若在预设时长内实时物料流量小于或等于第一预设流量阈值，则第一流量识别结果为异常；若在
预设时长内实时物料流量大于第一预设流量阈值，则第一流量识别结果为正常，表示皮带机的物料批次未发生变化。预设时长根据皮带机运输不同物料的工作状态进行设定，预设时长包括但不限于1s、2s、3s、4s。
[0047]
历史记录模块，用于获取所述物料累积量的变化量，若所述变化量小于预设变化量，则根据所述变化量生成所述皮带机当前物料批次的历史记录。通过获取物料累积量的变化量，便于获取当前物料批次的运输情况。
[0048]
图2是本发明在一实施例中提供的皮带机物料流量的识别系统的另一模块示意图。
[0049]
如图2所示，皮带机物料流量的识别系统包括数据采集模块、流量模块、识别模块、累积量模块、历史记录模块、参数配置模块、速度调整模块和运输方案模块；参数配置模块的输出端与数据采集模块的输入端连接，数据采集模块的输出端与流量模块的输入端连接，流量模块的输出端与识别模块的输出端连接，识别模块的输出端与累积量模块的输入端连接，历史记录模块分别与参数配置模块、数据采集模块、流量模块、识别模块、累积量模块、运输方案模块和速度调整模块相连接，运输方案模块分别与流量模块、识别模块、累积量模块和速度调整模块相连接，速度调整模块分别与流量模块、识别模块和累积量模块连接。
[0050]
在一实施例中，参数配置模块用于配置参数以适应不同的应用场景，配置模块配置的参数包括但不限于各监控点的监控名称、激光角度参数、物料密度和皮带机参数，监控点与皮带机为一一对应关系，皮带机参数包括运行速度和皮带机的宽度。
[0051]
在一实施例中，历史记录模块，用于获取当前物料批次的上料时间，并根据所述上料时间和所述监控名称生成所述皮带机当前物料批次的历史记录，所述历史记录包括物料流量、累积量、皮带机视频、皮带机运行参数和所述参数模块所配置的参数，并且支持将生成的带机的历史记录导出为数据文件。
[0052]
在一实施例中，运输方案模块，用于若所述第二流量识别结果为异常，则获取皮带机视频，并根据所述皮带机视频获取空载皮带机的监控名称以及对应的历史记录；获取所述物料的运输计划数据，并根据所述运输计划数据和所述空载皮带机的历史记录生成运输方案。运输方案模块还用于获取物料的计划运输数据，并根据当前物料累积量和实时物料流量生成预测物料累积量；若预测物料累积量不满足物料的计划运输数据，则调整物料运输后面的工艺所对应的工艺参数或者调整运输方案。调整运输方案的具体实现方法还包括根据皮带机的历史记录获取空载皮带机(待匹配皮带机)，获取当前物料批次运输的皮带机(当前皮带机)，根据当前皮带机参数、当前皮带机的位置信息和待匹配皮带机参数、待匹配皮带机的位置信息确定目标皮带机，将当前物料批次中的部分物料采用目标皮带机运输；从而使得在预设运输时间内运输累积量能够满足物料的计划运输数据，便于运输后面的工艺能够正常进行。
[0053]
在一实施例中，速度调整模块，用于若所述第二流量识别结果为异常，则将所述运行速度与预设速度阈值进行比对，获取速度比对结果；若所述速度比对结果为正常，则增大所述运行速度，获取目标速度，所述目标速度小于所述预设速度阈值。预设速度阈值根据皮带机型号和当前批次所运输的物料进行设置，设置皮带机的运行速度会对皮带机造成损害时的运行速度为预设速度阈值；若皮带机的当前运行速度小于预设速度阈值，则速度比对
结果为正常；若皮带机的当前运行速度大于或者等于预设速度阈值，则速度比对结果为异常。若速度比对结果为正常，则增大皮带机的运行速度，获取目标速度(目标速度为增大后的皮带机运行速度)；其中，目标速度小于预设速度阈值。预设速度阈值根据皮带机的型号和皮带机所运输的物料进行确定。当物料流量过大时，增大皮带机的运输速度，避免了物料流量过大所导致的皮带机磨损的问题。速度调整模块还用于获取物料的计划运输数据，并根据当前物料累积量和实时物料流量生成预测物料累积量；若预测物料累积量不满足物料的计划运输数据，则调整皮带机的运行参数。若预测物料累积量不满足物料的计划运输数据，则调整皮带机的运行参数的具体实现方法包括；减小当前皮带机的运行速度，获取减小运行速度后的实时物料流量，确保减小运行速度后的实时物料流量小于第二预设流量阈值；通过减小皮带机的运行速度，从而增大了实时物料流量，进而增大了预设运输周期内的物料累积量，使得在预设运输时间内运输累积量能够满足物料的计划运输数据，便于运输后的工艺能够正常进行。
[0054]
在一实施例中，上述皮带机物料流量识别系统还包括显示模块，显示模块分别与参数配置模块、数据采集模块、流量模块、识别模块、累积量模块、历史记录模块、运输方案模块和速度调整模块连接。显示模块用于将采集模块所采集的实时图像、流量模块的实时物料流量和累计模块的物料累积量进行实时显示，若物料累积量的变化量小于预设变化量，则完成当前物料批次的显示；通过将物料累积量的变化量与预设变化量进行比对，获取变化量比对结果，若变化量比对结果为物料累积量小于预设变化量，则表示当前物料批次已完成运输，并完成当前批次的显示。显示模块还用于显示物料激光形态，显示物料激光形态可以对物料流量进行一个初步判断，避免了皮带机视频异常以及实时图像异常时不能快速的获取实时物料流量的问题。
[0055]
基于与皮带机物料流量的识别系统相同的发明构思，相应的，本实施例还提供了一种皮带机物料流量的识别方法。在本实施例中，该方法在上述任一实施例所述的皮带机物料流量的识别系统上实现，具体功能和技术效果参照上述实施例即可，此处不再赘述。
[0056]
图3为本发明提供的皮带机物料流量的识别方法的流程示意图。
[0057]
如图3所示，皮带机物料流量的识别方法包括步骤s110-s150：
[0058]
s110，采集皮带机的目标图像信息和所述皮带机的运行参数，所述目标图像信息包括标准图像信息和实时图像信息；
[0059]
s120，将所述实时图像信息与标准图像信息进行比对，获取物料区域面积，并根据所述物料区域面积和所述运行参数获取实时物料流量；
[0060]
s130，将所述实时物料流量与第一预设流量阈值进行比对，获取第一流量识别结果；
[0061]
s140，若所述第一流量识别结果为正常，则获取当前物料批次的运输时长，并根据所述运输时长和所述实时物料流量获取物料累积量；
[0062]
s150，获取所述物料累积量的变化量，若所述变化量小于预设变化量，则根据所述变化量生成所述皮带机当前物料批次的历史记录。
[0063]
在一实施例在中，标准图像信息为皮带机空载时的激光照射图像信息，实时图像信息为皮带机的实时激光照射图像信息。实时物料流量的获取方式请参照流量模块，在此不再赘述。为了提高物料流量结果的准确性，在步骤s120之前还需要对异常图像进行去除，
并获取图像的异常数据以及根据异常数据分析异常原因，根据原因调整拍摄参数，确保调整拍摄参数后的实时图像为正常。拍摄图像异常处理的具体实现方法包括：获取所述皮带机的视频，并检测所述视频的质量，获取视频异常数据量；若在预设时间内所述视频异常数据量超过预设数据量，则获取视频的异常数据，并根据所述异常数据调整拍摄参数。
[0064]
本施例提供了一种皮带机物料流量的识别方法，该方法首先采集皮带机空载时的激光照射图像信息作为标准图像，采集皮带机的实时激光照射图像信息作为实时图像，将标准图像和实时图像进行比对获取物料区域面积；然后采集皮带机的运行参数，并根据物料区域面积和运行参数获取皮带机的实时物料流量；从而实现了对实时物料流量的准确识别。通过将所述实时物料流量与第一预设流量阈值进行比对，获取当前物料批次的运输时长，并根据所述运输时长和所述实时物料流量获取物料累积量，从实现了对物料累积量的准确获取；通过物料累积量的变化量生成皮带机的历史记录，并根据物料的运输计划数据和历史记录生成运输方案，从而实现了对皮带机的合理使用。
[0065]
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本实施例中的任一项方法。
[0066]
在一个实施例中，请参见图4，本实施例还提供了一种电子设备400，包括存储器401、处理器402及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器402执行所述计算机程序时实现如上任一项实施例所述方法的步骤。
[0067]
本实施例中的计算机可读存储介质，本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0068]
本实施例提供的电子设备，包括处理器、存储器、收发器和通信接口，存储器和通信接口与处理器和收发器连接并完成相互间的通信，存储器用于存储计算机程序，通信接口用于进行通信，处理器和收发器用于运行计算机程序，使电子设备执行如上方法的各个步骤。
[0069]
在本实施例中，存储器可能包含随机存取存储器(random access memory，简称ram)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
[0070]
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processing，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
[0071]
在上述实施例中，说明书对“本实施例”、“一实施例”、“另一实施例”、“在一些示例性实施例”或“其他实施例”的提及表示结合实施例说明的特定特征、结构或特性包括在至少一些实施例中，但不必是全部实施例。“本实施例”、“一实施例”、“另一实施例”的多次出现不一定全部都指代相同的实施例。
[0072]
在上述实施例中，尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变形对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其他存储结构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。本发明
的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。
[0073]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0074]
本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络pc、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
[0075]
本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
[0076]
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。