CN113429988B - 一种焦炉废气开闭器断链自动检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种焦炉废气开闭器断链自动检测系统及检测方法，在焦炉机、焦侧各设计一套摄像头图像自动采集装置，并在每个废气开闭器上设计多个挡板，挡板的位置信息可以有效反应废气开闭器的拉链情况。每次焦炉换向后，自动采集装置动作，摄像头完成各废气开闭器挡板的图像采集，最后通过图像识别技术，提取挡板的轮廓、颜色、亮度、位置等图像特征，从而判断废气开闭器是否有断链情况的发生。本方法自动化程度高，测量及时准确，可以减轻劳动强度，提高焦炉生产管理效率，保证焦炉加热系统稳定工作。
Description
技术领域
本发明涉及焦炉加热技术领域，特别涉及一种焦炉废气开闭器断链自动检测系统及检测方法。
背景技术
近些年来，随着国家产业优化升级，小型焦炉逐步被淘汰，取而代之的是各种大型、超大型焦炉，这些焦炉业对自动化、网络化、智能化的要求越来越高。尤其是《中国制造2025》提出了智能化代表着制造业高质量发展的主要方向，使得焦化行业智能化技术发展进入了快车道。焦炉废气开闭器作为焦炉加热的关键部件，对焦炉生产有着重要影响。过去采用光栅检测方法仅能对废气开闭器的拉条进行检测，这样只能检测到主拉条是否断链的情况，无法检测主拉条连接的每个废气开闭器拉链的情况，因此只能通过人工巡检确认；而废气开闭器拉条数量众多，动作频繁，所处位置温度高，环境恶劣，人工巡检效率低下，劳动量大。
发明内容
为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种焦炉废气开闭器断链自动检测系统及检测方法，在焦炉机焦俩侧各设计一套摄像头图像自动采集装置，在每个废气开闭器的废气坨与拉条连接处焊接一个挡板。当交换设备每次发生换向后，由计算机控制系统控制自动采集装置动作，使得摄像头完成各挡板的图像采集；通过图像识别技术，准确判断废气开闭器工作是否正常。这种方法自动化程度高，提高了生产管理效率，降低了工人劳动强度。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种焦炉废气开闭器断链自动检测系统，包括图像自动采集装置，在焦炉机、焦两侧各安装一套图像自动采集装置，图像自动采集装置包括电机、传动杆、摄像头支架、摄像头、挡板、DCS控制系统、计算机；电机为防爆步进电机，由DCS控制系统控制；摄像头支架与传动杆相连，进行高度及方向调整，摄像头固定在摄像头支架上，摄像头信号通过无线传输方式将数据传入计算机中；
还包括挡板，在每个废气开闭器上设置多个挡板，所述的图像自动采集装置设置在废气开闭器附近，靠近摄像头一侧的挡板为废气坨挡板，远离摄像头一侧的挡板为煤气坨挡板；挡板由挡板支架固定，挡板中心高度尽量与摄像头高度保持一致，设置挡板的颜色与背景颜色有明显区别，其中废气坨挡板形状为一种形状，煤气坨挡板形状为另一种形状，以用于方便图像识别。
所述的一种焦炉废气开闭器断链自动检测系统的检测方法，包括如下步骤：
步骤1、调试阶段，图像分类，建立标准图像库；
步骤2、DCS控制系统接收到焦炉换向信号时，控制步进电机动作，步进电机动作方式为断续工作制，即每次运动到指定位置后停止一段时间，并由DCS向计算机发送图像采集指令；
步骤3、计算机接收DCS发送采集指令后，读取摄像头采集的图像信息；
步骤4、判断当前焦炉加热方式是焦炉煤气加热还是混合煤气加热；
步骤5、判断当前所检测的废气开闭器对应的焦炉加热系统为上升气流还是下降气流；
步骤6、根据焦炉加热方式和气流方向确定标准图像类别，并将当前采集图像与该类标准图像比对，根据两幅图像的相似程度判断废气开闭器是否发生断链情况。
进一步地，所述的步骤1中，图像分类方法以焦炉加热的方式与气流方向为依据，根据废气坨挡板和煤气坨挡板位置进行图像识别分类，具体图像类别可分为以下几类：混合煤气加热上升气流、混合煤气加热下降气流、焦炉煤气加热上升气流、焦炉煤气加热下降气流。
进一步地，所述的步骤2中，每次焦炉换向开始作为一个新的测量周期，步进电机开始动作，动作次数与焦炉一侧的废气开闭器数目相同，整个控制由DCS系统完成。
进一步地，所述的步骤5中，根据焦炉加热自身特点，相邻废气开闭器对应的焦炉加热系统气流方向相反，每次换向后每个废气开闭器对应的焦炉加热系统气流方向交替变化，因此，当计算机每次接收到DCS远程指令后，根据换向信息和废气开闭器序号判断对应加热系统的气流方向。
进一步地，所述的步骤6中，图像的比对方法分为两步，第一步先进行图像轮廓、亮度、颜色特征相似度比对，用于判断当前读取的图像信息是否有效；第二步进行图像位置特征相似度比对，用于判断是否发生断链情况。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的一种焦炉废气开闭器断链自动检测的系统及方法代替了传统的人工检测方法，可以在每次焦炉交换设备换向后，对各个废气开闭器工作状态进行及时准确的检测，降低了劳动强度，提高了生产管理效率，对焦炉加热的稳定运行提供了保证。
附图说明
图1为本发明的一种焦炉废气开闭器断链自动检测的方法的图像自动采集装置示意图；
图2为本发明的挡板安装俯视图；
图3为本发明的挡板安装断面图；
图4为本发明的不同焦炉加热状态下标准图像分类；
图5为本发明的DCS控制流程图。
图中：1-电机2-传动杆3-摄像头支架4-摄像头5-废气坨挡板6-废气坨挡板7-煤气坨挡板8-DCS控制系统9-计算机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，一种焦炉废气开闭器断链自动检测系统，包括图像自动采集装置，在焦炉机、焦两侧各设计一套图像自动采集装置，图像自动采集装置包括电机(1)、传动杆(2)、摄像头支架(3)、摄像头(4)、DCS控制系统(8)、计算机(9)；电机(1)为防爆步进电机，采用脉冲控制方法，由DCS控制系统(8)控制；摄像头(4)为防爆高清摄像头，摄像头支架(3)与传动杆(2)相连，进行高度及方向调整，摄像头(4)固定在摄像头支架(3)上，摄像头(4)信号通过无线传输方式将数据传入计算机(9)中。
如图1-3所示，在每个废气开闭器上设置3个挡板(5、6、7)，挡板(5、6、7)的安装位置如图2，靠近摄像头(4)一侧的挡板(5、6)为废气坨挡板，远离摄像头(4)一侧的挡板(7)为煤气坨挡板。如图3所示，挡板(5、6、7)由支架固定，支架焊接在坨杆与拉链的连接处，挡板(5、6、7)中心高度尽量与摄像头(4)高度保持一致，挡板(5、6、7)的颜色为红色，与背景颜色有明显区别，其中废气坨挡板(5、6、7)形状为方形，煤气坨挡板(7)形状为三角形，以用于方便图像识别。
挡板数量与废气开闭器形式相关。对于单热式焦炉，每个废气开闭器有两个废气坨，对应挡板为两个方形挡板；对于复热式焦炉，每个废气开闭器有两个废气坨和一个煤气坨，对应挡板为两个方形挡板和一个三角形挡板。
所述的一种焦炉废气开闭器断链自动检测系统的检测方法，包括如下步骤：
步骤1、调试阶段，根据摄像头(4)采集图像的质量，调整摄像头支架(3)方向及高度，确定摄像头(4)最佳角度和位置。将调试阶段采集到的图像根据焦炉加热的工作特点进行分类，建立标准图像库。
标准图像库的分类方法如图4所示：
焦炉加热分为焦炉煤气加热和混合煤气加热，当采用混合煤气加热时，当所检测的废气开闭器对应焦炉加热系统为上升气流时，此时两个废气坨落下，煤气坨提起，此时如图4所示第一类标准图像：两个正方形在下方，三角形在上方；当对应焦炉加热系统为下降气流时，此时两个废气坨提起，煤气坨落下，此时如图4所示第二类标准图像：两个正方形在上方，三角形在下方；采用焦炉煤气加热时，煤气坨不动作，仅废气坨参与动作，因此对应焦炉加热系统为上升气流时，三个坨盘全部落下，此时如图4所示第三类标准图像：两个正方形和一个三角形均在下方；对应焦炉加热系统为下降气流时，煤气坨落下，废气坨提起，此时图像与混合煤气加热下降气流图像一致，均为图4中第二类图像。
步骤2、当焦炉DCS控制系统(8)接收到焦炉交换设备换向信号时，步进电机(1)开始动作，将摄像头(4)移动至第一个废气开闭器挡板所在位置，延时T秒后，发生指令给计算机(9)系统，通知计算机(9)系统进行图像采集。整个工作周期内每个步进电机)1共动作2n+1次，2n+1为废气开闭器数量。DCS控制流程图如图5所示。
步骤3、计算机(9)接收到DCS控制系统(8)发送的远程指令后，记录当前检测的废气开闭器标号，并读取摄像头(4)传输的时间点最近的一幅图像。
步骤4、手动设置当前焦炉加热方式：焦炉煤气加热、混合煤气加热。
步骤5、根据当前检测的废气开闭器标号判断对应焦炉加热为上升气流还是下降气流，如换向前，所检测的废气开闭器对应焦炉加热系统为上升气流的序号为1、3、5…2n+1，则对应下降气流的废气开闭器序号为2、4、6…2n。换向后对应上升气流的废气开闭器序号变为2、4、6…2n，对应下降气流的废气开闭器序号为1、3、5…2n+1，如此交替变化，循环往复。
步骤6、根据确定的焦炉加热方式及气流方向，确定废气开闭器正常工作状态下对应的标准图像为图4所示的第几类图像。将读取的图像与图像库中该类图像比对，具体比对方法如下，先进行图像的轮廓、颜色、亮度特征比对，若相似度低于设定阈值T0，则表示本次测量受到了外界其他因素干扰，本次测量给出的信息无效，需要人工读取图像分析。反之当轮廓、颜色、亮度特征相似度高于设定值T0时，则进行图像位置特征比对，当相似度低于设定阈值T1时，则表示废气开闭器工作异常，可能发生断链。反之当图形位置相似度高于设定值T1时，则表示废气开闭器正常工作，无断链情况发生。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
Claims (5)
1.一种焦炉废气开闭器断链自动检测系统的检测方法，其特征在于，实现所述检测方法的检测系统包括图像自动采集装置，在焦炉机、焦两侧各安装一套图像自动采集装置，图像自动采集装置包括电机、传动杆、摄像头支架、摄像头、挡板、DCS控制系统、计算机；电机为防爆步进电机，由DCS控制系统控制；摄像头支架与传动杆相连，进行高度及方向调整，摄像头固定在摄像头支架上，摄像头信号通过无线传输方式将数据传入计算机中；
还包括挡板，在每个废气开闭器上设置多个挡板，所述的图像自动采集装置设置在废气开闭器附近，靠近摄像头一侧的挡板为废气坨挡板，远离摄像头一侧的挡板为煤气坨挡板；挡板由挡板支架固定，挡板中心高度与摄像头高度保持一致，设置挡板的颜色与背景颜色有明显区别，其中废气坨挡板形状为一种形状，煤气坨挡板形状为另一种形状，以用于方便图像识别；
所述检测方法包括如下步骤：
步骤1、调试阶段，图像分类，建立标准图像库；
步骤2、DCS控制系统接收到焦炉换向信号时，控制步进电机动作，步进电机动作方式为断续工作制，即每次运动到指定位置后停止一段时间，并由DCS向计算机发送图像采集指令；
步骤3、计算机接收DCS发送采集指令后，读取摄像头采集的图像信息；
步骤4、判断当前焦炉加热方式是焦炉煤气加热还是混合煤气加热；
步骤5、判断当前所检测的废气开闭器对应的焦炉加热系统为上升气流还是下降气流；
步骤6、根据焦炉加热方式和气流方向确定标准图像类别，并将当前采集图像与该类标准图像比对，根据两幅图像的相似程度判断废气开闭器是否发生断链情况。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉废气开闭器断链自动检测系统的检测方法，其特征在于，所述的步骤1中，图像分类方法以焦炉加热的方式与气流方向为依据，根据废气坨挡板和煤气坨挡板位置进行图像识别分类，具体图像类别分为以下几类：混合煤气加热上升气流、混合煤气加热下降气流、焦炉煤气加热上升气流、焦炉煤气加热下降气流。
3.根据权利要求1所述的一种焦炉废气开闭器断链自动检测系统的检测方法，其特征在于，所述的步骤2中，每次焦炉换向开始作为一个新的测量周期，步进电机开始动作，动作次数与焦炉一侧的废气开闭器数目相同，整个控制由DCS系统完成。
4.根据权利要求1所述的一种焦炉废气开闭器断链自动检测系统的检测方法，其特征在于，所述的步骤5中，根据焦炉加热自身特点，相邻废气开闭器对应的焦炉加热系统气流方向相反，每次换向后每个废气开闭器对应的焦炉加热系统气流方向交替变化，因此，当计算机每次接收到DCS远程指令后，根据换向信息和废气开闭器序号判断对应加热系统的气流方向。
5.根据权利要求1所述的一种焦炉废气开闭器断链自动检测系统的检测方法，其特征在于，所述的步骤6中，图像的比对方法分为两步，第一步先进行图像轮廓、亮度、颜色特征相似度比对，用于判断当前读取的图像信息是否有效；第二步进行图像位置特征相似度比对，用于判断是否发生断链情况。
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