CN113259631A - 一种基于烧结机尾的现场实时视频采集分析系统 - Google Patents

一种基于烧结机尾的现场实时视频采集分析系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于烧结机尾的现场实时视频采集分析系统,涉及钢铁生产领域,包括烧结现场、计算中心、数据中心、烧结现场主控室;烧结现场用于获取并传输烧结机尾断面的图像和视频;计算中心接收烧结现场传输的图像和视频,进行特征分析和提取,并将分析得到的信息传至数据中心,同时将信息进行存储;数据中心接收计算中心传输的信息,通过调用预测控制模型,生成预测控制建议,并通过局域网传输至烧结现场主控室;烧结现场主控室接收计算中心和数据中心的信息并进行展示,同时对烧结工况参数给出调节建议,传至数据中心,实现对预测控制模型的更新。本发明能够对烧结机尾断面进行实时的采集和分析,进一步实现对烧结过程的质量预测控制。

Description

一种基于烧结机尾的现场实时视频采集分析系统
技术领域
本发明涉及钢铁生产领域,尤其涉及一种基于烧结机尾的现场实时视频采集分析系统。
背景技术
钢铁产业中,烧结过程是一个重要的铁前工艺过程,然而由于烧结过程具有大时滞性、复杂性、以及过程的不可见性,因此对其的检测尤为重要。在实际生产中,通常通过专业技术人员在烧结机尾进行观察或者在烧结机尾放置相应的传感器对烧结过程进行检测。通过机尾断面的图像特征,不仅可以对烧结过程的程度进行判断,还可以反映一部分烧结的异常工况。
目前,在机尾放置的传感器大多数为监控作用,其在图像类型、图像数据类型、以及分析功能等方面都存在一定的局限性:图像类型多为可见光图像;图像类型多采用模拟信号,其信噪比低;同时多为监控作用,即只进行图像的展示,未对图像进行实时的分析。
中国专利公开号为:CN109839011A,名称为:一种带式烧结机机尾机器视觉指导生产过程方法,具体做法为:通过自动检测烧结过程红层温度和轮廓变化,采用比对人工经验数据以建立机器视觉库,再通过机器学习不断完善机器视觉库,进而指导生产。该方法主要针对烧结过程中的异常情况,并未针对烧结产品质量的预测控制。同时,其系统结构简单,未考虑到各个部分的功能区别性。
中国专利公开号为:CN112611780A,名称为:一种烧结机尾断面图片的捕捉方法及装置,确定烧结机尾断面所在的预设区域;通过红外热成像设备对预设区域连续获取烧结机尾断面图片并进行分析;根据多个预设条件获取目标图片,并进一步的从图片中获取烧结质量的信息,从而对烧结过程的操作提供指导。该方法利用了红外图像进行判断,但目前在线式红外摄像机像素普遍较可见光低,难以对烧结机尾细节进行表征。另外在操作指导方面,未进行反馈式结构设计
综上所述,现有技术有以下缺点:系统结构简单,只分为现场和控制室,未考虑不同机器的特性,进行合理的系统规划;通常只有从图像数据到指导意见的反馈,缺乏从现场操作到数据库的反馈;通常只提供从图像到质量的预测或指导意见,缺乏根据图像质量对生产过程中参数的控制阶段。
因此,本领域的技术人员致力于开发一种基于烧结机尾的现场实时视频采集分析系统,应用在烧结机尾,可以对现场实时视频进行采集、分析,进而对生产质量进行预测控制。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷,本发明所要解决的技术问题是如何在烧结过程中完成从现场操作到数据库的反馈,如何根据采集的视频对生产中的过程参数进行控制。
为实现上述目的,本发明提供了一种基于烧结机尾的现场实时视频采集分析系统,根据功能特点的不同,所述采集分析系统包括视频采集系统、视频信号传输系统、图像分析系统、视频和处理数据存储系统、数据展示和下载系统;
根据使用环境的不同,所述采集分析系统包括烧结现场、计算中心、数据中心、烧结现场主控室;
所述烧结现场包括所述视频采集系统、所述视频信号传输系统,用于获取并传输烧结机尾断面的图像和视频;
所述计算中心对接收所述烧结现场传输的图像和视频,进行特征分析和提取,并将分析得到的信息传至所述数据中心,同时将信息进行存储;
所述数据中心接收所述计算中心传输的信息,通过调用预测控制模型,生成预测控制建议,并通过局域网传输至所述烧结现场主控室;
所述烧结现场主控室接收所述计算中心和所述数据中心的信息并进行展示,同时对烧结工况参数给出调节建议,传至所述数据中心,实现对所述预测控制模型的更新。
进一步地,所述视频采集系统位于烧结机尾;所述视频信号传输系统用于对信号进行传输;所述图像分析系统通过对图像进行分析,并得出相应的图像分析结果;所述视频和处理数据存储系统利用ftp协议以及磁盘阵列,实现定期存储,并通过在局域网中构建数据库,对处理后的数据进行存储;所述视频展示和下载系统通过http协议,实现视频的展示和下载。
进一步地,所述烧结现场包括现场摄像头、集线箱,所述现场摄像头与所述集线箱通过网线连接,所述集线箱与所述计算中心通过光纤连接;
所述计算中心包括第一光纤收发器、第二光纤收发器、网络交换机、计算设备、存储管理设备;所述第一光纤收发器、所述第二光纤收发器、所述计算设备、所述存储管理设备分别与所述网络交换机通过网线连接;所述计算中心与所述数据中心通过光纤连接;
所述数据中心包括第三光纤收发器、数据库、数据预测和控制建议模块、预测控制模型;所述数据中心与所述烧结现场主控室通过局域网连接;
所述烧结现场主控室包括网页展示模块和操作调节模块。
进一步地,所述现场摄像头包括摄像机、摄像机保护外壳、支架、气源、电磁阀;所述摄像机通过所述支架被放置于烧结机尾,所述气源提供的气体依次通过所述电磁阀、所述摄像机保护外壳,对所述摄像机进行气冷保护;各部件连接线均利用金属波纹管进行保护,各部件连接接头均采用外丝螺纹接头和三柱卡套进行固定。
进一步地,所述集线箱包括电源变压器、第四光纤收发器、电源插座、空气开关、漏电保护器;所述第四光纤收发器连接从所述摄像机传入的网线和从所述烧结现场传出的光纤;所述空气开关和所述漏电保护器对现场供电进行管理。
进一步地,所述第一光纤收发器连接从所述烧结现场传出的光纤;所述第二光纤收发器与所述数据中心通过光纤链接;所述网络交换机具有信号放大功能。
进一步地,所述计算设备用于对实时生成的图像进行特征分析和提取;所述存储管理设备用于对实时传输的图像以及按照固定间隔生成的视频进行存储,存储周期由用户自定义。
进一步地,所述第三光纤收发器接收所述计算中心分析得到的图像特征信息,并存入所述数据库中;所述数据预测和控制建议模块调用所述预测控制模型,生成预测控制建议,并将所述预测控制建议通过局域网传至所述烧结现场主控室。
进一步地,所述网页展示模块通过http协议展示所述存储管理设备中的信息并提供下载。
进一步地,所述操作调节模块用于根据视频数据、视频分析数据、所述预测控制建议,对烧结工况参数给出调节建议,并通过网页输入,传至所述数据中心,实现对所述预测控制模型的更新。
本发明与现有技术相比较,具有如下显而易见的实质性特点和显著优点:
1、实现了对采集、计算、视频数据存储、视频分析数据存储、预测控制及反馈为一体的采集分析;
2、考虑了各个系统的特点,对其按照使用特性、环境要求、以及使用地域等进行了合理划分,更符合实际现场要求,提高了系统的传输和使用稳定性;
3、实现了对采集、计算、视频数据存储、视频分析数据存储、预测控制及反馈的低耦合管理,可以在不影响系统采集存储分析的情况下,对预测控制模型进行更换和更新,更具有实用性;
4、实现了从现场对工况参数的调节,以及对预测控制模型中在训练时的相应的更新。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明,以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的系统结构示意图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例,使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现,本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中,结构相同的部件以相同数字标号表示,各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的,本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰,附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
如图1所示,提供了一种基于烧结机尾的现场实时视频采集分析系统,根据功能特点的不同,采集分析系统包括视频采集系统、视频信号传输系统、图像分析系统、视频和处理数据存储系统、数据展示和下载系统;所述视频采集系统位于烧结机尾;所述视频信号传输系统用于对信号进行传输;所述图像分析系统通过对图像进行分析,并得出相应的图像分析结果;所述视频和处理数据存储系统利用ftp协议以及磁盘阵列,实现定期存储,并通过在局域网中构建数据库,对处理后的数据进行存储;所述视频展示和下载系统通过http协议,实现视频的展示和下载。
根据使用环境的不同,采集分析系统包括烧结现场、计算中心、数据中心、烧结现场主控室。
烧结现场包括视频采集系统、视频信号传输系统,主要由现场摄像头、集线箱组成,现场摄像头设置在烧结机机尾,通过网线,连接至20米处的集线箱中,网线通过金属波纹管进行保护。将摄像头和集线箱设置在不同的地方主要是考虑到现场高温的环境,将集线箱设置在摄像头附近会由于高温造成各连接接头的热变形,严重影响到连接的稳定性。集线箱与计算中心通过光纤连接。
现场摄像头包括摄像机、摄像机保护外壳、支架、气源、电磁阀;摄像机通过支架被放置于烧结机尾,气源提供的气体依次通过电磁阀、摄像机保护外壳,对摄像机进行气冷保护;各部件连接线均利用金属波纹管进行保护,各部件连接接头均采用外丝螺纹接头和三柱卡套进行固定。
集线箱包括电源变压器、第四光纤收发器、电源插座、空气开关、漏电保护器;第四光纤收发器连接从摄像机传入的网线和从烧结现场传出的光纤,由电源插座为光纤收发器进行供电,电源变压器将现场220v电压转成摄像机需要的电压,为摄像机供电,同时空气开关和漏电保护器对现场供电进行管理。
计算中心包括视频信号传输系统、图像分析系统、视频和处理数据存储系统、数据展示和下载系统,主要由第一光纤收发器、第二光纤收发器、网络交换机、计算设备、存储管理设备组成;第一光纤收发器将光信号转换成电信号,通过网线接入网络交换机,将网络交换机与计算设备、存储管理设备、第二光纤收发器相连,构成局域网,再由第二光纤收发器将电信号再次转换成光信号,连接光纤,进行数据传输。
网络交换机具备一定的信号放大功能,可以适应长距离传输,提高信号的质量,同时保证信号由第二光纤收发器传出后,在数据中心端数据的质量。
计算设备用于对实时生成的图像进行特征分析和提取。
存储管理设备主要对实时传输的图像以及按照一定间隔生成的视频进行存储,存储周期可以由用户自定义。这主要是考虑:1.计算设备通常来说存储空间有限,即便使用服务器等可扩容的计算设备,其性价比较之计算和存储设备分离的结构更低;2.计算设备和存储管理设备通过FTP协议和用户管理机制,可以通过设置用户及访问权限,对数据进行保护;3.对于图片和视频不适合远距离传输和存储,相比于将数据通过光纤传至数据中心,本地数据库存储更有效;4.在存储管理设备上建立HTTP协议,将视频进行网页展示,并提供下载选项。
第二光纤收发器将由计算设备分析得到的图像特征信息传出,传至数据中心.
数据中心包括视频和处理数据存储系统、数据展示和下载系统;主要由第三光纤收发器、数据库、数据预测和控制建议模块、预测控制模型及其更新模块组成。
第三光纤收发器用于将光信号转换为电信号,存入数据库中。
数据预测和控制建议模块通过对预测控制模型的调用,生成预测控制建议,并通过局域网传至烧结现场主控室。
烧结现场主控室包括数据展示和下载系统,具体包括网页展示模块和操作调节模块。网页展示模块为对视频数据和视频分析数据的展示;操作调节模块为专业人员根据视频和视频分析数据,对烧结工况参数给出调节建议,并通过网页输入,传至数据中心,实现对训练中的预测控制模型的更新。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于烧结机尾的现场实时视频采集分析系统,其特征在于,根据功能特点的不同,所述采集分析系统包括视频采集系统、视频信号传输系统、图像分析系统、视频和处理数据存储系统、数据展示和下载系统;
根据使用环境的不同,所述采集分析系统包括烧结现场、计算中心、数据中心、烧结现场主控室;
所述烧结现场包括所述视频采集系统、所述视频信号传输系统,用于获取并传输烧结机尾断面的图像和视频;
所述计算中心接收所述烧结现场传输的图像和视频,进行特征分析和提取,并将分析得到的信息传至所述数据中心,同时将信息进行存储;
所述数据中心接收所述计算中心传输的信息,通过调用预测控制模型,生成预测控制建议,并通过局域网传输至所述烧结现场主控室;
所述烧结现场主控室接收所述计算中心和所述数据中心的信息并进行展示,同时对烧结工况参数给出调节建议,传至所述数据中心,实现对所述预测控制模型的更新。
2.如权利要求1所述的基于烧结机尾的现场实时视频采集分析系统,其特征在于,所述视频采集系统位于烧结机尾;所述视频信号传输系统用于对信号进行传输;所述图像分析系统用于对图像进行分析,并得出相应的图像分析结果;所述视频和处理数据存储系统利用ftp协议以及磁盘阵列,实现定期存储,并通过在局域网中构建数据库,对处理后的数据进行存储;所述视频展示和下载系统通过http协议,实现视频的展示和下载。
3.如权利要求1所述的基于烧结机尾的现场实时视频采集分析系统,其特征在于,所述烧结现场包括现场摄像头、集线箱,所述现场摄像头与所述集线箱通过网线连接,所述集线箱与所述计算中心通过光纤连接;
所述计算中心包括第一光纤收发器、第二光纤收发器、网络交换机、计算设备、存储管理设备;所述第一光纤收发器、所述第二光纤收发器、所述计算设备、所述存储管理设备分别与所述网络交换机通过网线连接;所述计算中心与所述数据中心通过光纤连接;
所述数据中心包括第三光纤收发器、数据库、数据预测和控制建议模块、预测控制模型;所述数据中心与所述烧结现场主控室通过局域网连接;
所述烧结现场主控室包括网页展示模块和操作调节模块。
4.如权利要求3所述的基于烧结机尾的现场实时视频采集分析系统,其特征在于,所述现场摄像头包括摄像机、摄像机保护外壳、支架、气源、电磁阀;所述摄像机通过所述支架被放置于烧结机尾,所述气源提供的气体依次通过所述电磁阀、所述摄像机保护外壳,对所述摄像机进行气冷保护;各部件连接线均利用金属波纹管进行保护,各部件连接接头均采用外丝螺纹接头和三柱卡套进行固定。
5.如权利要求4所述的基于烧结机尾的现场实时视频采集分析系统,其特征在于,所述集线箱包括电源变压器、第四光纤收发器、电源插座、空气开关、漏电保护器;所述第四光纤收发器连接从所述摄像机传入的网线和从所述烧结现场传出的光纤;所述空气开关和所述漏电保护器对现场供电进行管理。
6.如权利要求3所述的基于烧结机尾的现场实时视频采集分析系统,其特征在于,所述第一光纤收发器连接从所述烧结现场传出的光纤;所述第二光纤收发器与所述数据中心通过光纤连接;所述网络交换机具有信号放大功能。
7.如权利要求3所述的基于烧结机尾的现场实时视频采集分析系统,其特征在于,所述计算设备用于对实时生成的图像进行特征分析和提取;所述存储管理设备用于对实时传输的图像以及按照固定间隔生成的视频进行存储,存储周期由用户自定义。
8.如权利要求3所述的基于烧结机尾的现场实时视频采集分析系统,其特征在于,所述第三光纤收发器接收所述计算中心分析得到的图像特征信息,并存入所述数据库中;所述数据预测和控制建议模块调用所述预测控制模型,生成预测控制建议,并将所述预测控制建议通过局域网传至所述烧结现场主控室。
9.如权利要求3所述的基于烧结机尾的现场实时视频采集分析系统,其特征在于,所述网页展示模块通过http协议展示所述存储管理设备中的信息并提供下载。
10.如权利要求3所述的基于烧结机尾的现场实时视频采集分析系统,其特征在于,所述操作调节模块用于根据视频数据、视频分析数据、所述预测控制建议,对烧结工况参数给出调节建议,并通过网页输入,传至所述数据中心,实现对所述预测控制模型的更新。
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