一种基于图像联动的输煤保护装置状态监测与控制方法与流程

本发明涉及输煤皮带设备防护技术保护领域，特别是一种基于图像联动的输煤保护装置状态监测与控制方法。

背景技术：

1、目前，输煤系统中的输煤胶带机保护装置开关只能给程控发报警信号停机，并不能够准确的报出具体是哪个拉绳开关报警，造成运行人员巡检效率偏低及检修人员工作效率低、影响公司的生产效率。因此，设计一种基于图像联动的输煤保护装置状态监测与控制方法及系统，这对于公司安全经济发展有着非常重要意义。

技术实现思路

1、鉴于上述输煤系统中的输煤胶带机保护装置开关只能给程控发报警信号停机，并不能够准确的报出具体是哪个拉绳开关报警中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明所要解决的问题在于如何提供一种达到对胶带机保护装置实现精准测量及监控，摆脱传统人工巡检的低效模式，使胶带机保护装置系统在工作时拥有自主监测功能，无人值守的效果的方法。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了一种基于图像联动的输煤保护装置状态监测与控制方法，其包括，根据燃料输煤系统中胶带机各个保护装置的信号，获取参数信息，建立胶带机保护装置与plc的关系；根据实际工作过程中图像识别的信号，结合胶带机保护装置逻辑判断，进行对胶带机保护装置的精准分析；结合传感器与图像识别信息，对胶带机保护装置进行测量及监控；利用大数据平台，采集大量运行数据，进行关系分析，建立精确的数字孪生输煤系统，模拟故障情况，进行在线监测的模型优化；通过信息融合，构建输煤系统的数字孪生系统，实时监测系统状态，进行多方位的综合判断。

5、作为本发明所述基于图像联动的输煤保护装置状态监测与控制方法的一种优选方案，其中：所述参数信息包括紧停开关状态st，振动v和输煤电缆桥架烟感f；所述建立胶带机保护装置与plc的关系包括读取plc内各信号标签地址和保护逻辑参数p1～pn和建立参数与plc标签之间的映射关系：st->tag1；v->tag2；f->tag3；根据保护逻辑，确定参数和标签的逻辑关系。

6、作为本发明所述基于图像联动的输煤保护装置状态监测与控制方法的一种优选方案，其中：所述保护逻辑如下：检查紧停开关状态st，若st＝0，则状态正常，检查振动传感器读数v，若v<＝vmax，则振动正常，检查输煤电缆桥架烟感状态f，若f＝0，则无烟雾报警，保护判断结束；若f＝1，则触发烟雾报警保护，进入保护状态处理；若v>vmax，则触发振动过大保护，进入保护状态处理；若st＝1，则触发紧停保护，进入保护状态处理；所述保护状态处理包括：发出保护告警、停止胶带运转、检查所有保护条件，确定具体保护类型以及显示保护事件，等待处理。

7、作为本发明所述基于图像联动的输煤保护装置状态监测与控制方法的一种优选方案，其中：所述结合传感器与图像识别信息，对胶带机保护装置进行测量及监控包括以下步骤：获取传感器数据x(t)和图像识别结果y(t)；对传感器数据进行滤波处理：

8、x'(t)＝f(x(t))

9、其中，f为滤波函数；若x'(t)或y(t)存在缺失或异常，则报警并重新获取数据；进行特征提取：

10、x1＝g1(x'(t))

11、y1＝g2(y(t))

12、其中，g1,g2分别为特征提取函数；进行数据融合：

13、z(t)＝h(x1,y1)

14、若z(t)符合故障特征，则确定胶带机存在对应故障。

15、作为本发明所述基于图像联动的输煤保护装置状态监测与控制方法的一种优选方案，其中：所述故障特征如下：检查z(t)中的胶带撕裂特征f1，若f1＝0，则胶带无撕裂，检查z(t)中的烟雾报警特征f2，若f2＝0，则无烟雾报警，检查z(t)中的胶带偏移特征，若f3<阈值，则胶带运行正常，检查z(t)中的水分报警特征f4，若f4＝0，则水分正常，判断结束；若f4＝1，则存在水分报警，综合判断故障类型；若f1＝1，则胶带撕裂，综合判断故障类型；若f2＝1，则存在烟雾报警，综合判断故障类型；若f3≥阈值，则胶带严重偏移，综合判断故障类型；所述综合判断故障类型包括：若仅f1＝1，则判断为胶带撕裂故障；若仅f2＝1，则判断为烟雾报警故障；若仅f3≥阈值，则判断为胶带偏移故障；若f1＝1且f2＝1，则判断为胶带撕裂导致烟雾报警复合故障。

16、作为本发明所述基于图像联动的输煤保护装置状态监测与控制方法的一种优选方案，其中：所述建立精确的数字孪生输煤系统，模拟故障情况包括以下步骤：采集样本数据n个源头；对各源数据进行提取特征，得到特征集f＝{f1,f2,...fk}；构建模拟模型m，输入特征集f，输出状态y；使用训练好的模型进行模拟，得到模拟状态y'；比对模拟状态y'与实际状态y；若|y'-y|>阈值e，则进入模型调优循环，返回构建模拟模型，重新构建模型m；若|y'-y|≤阈值e，则获得优化的数字孪生系统模型；所述阈值e的设定过程如下：采集大量设备正常工作状态下的运行数据和状态标签数据集d；假设状态标签y符合正态分布n(μ,σ2)；计算数据集d中状态标签的均值μ和标准差σ；确定显著性水平α；根据正态分布查表，得到对应的临界值zα，阈值e的计算过程如下：

17、阈值e＝zα×σ

18、采集更多数据后重新计算μ和σ，得到新的阈值；重复上述流程动态优化阈值。

19、作为本发明所述基于图像联动的输煤保护装置状态监测与控制方法的一种优选方案，其中：所述构建输煤系统的数字孪生系统，实时监测系统状态，进行多方位的综合判断包括以下步骤：整合多源异构数据r；使用深度学习算法提取数据特征集；采用先进的落地强化学习算法，构建高精度数字孪生仿真系统o；模拟各种数据情况，输出状态特征y1'，比较y1'与实际状态y1，进行评估；若|y1'-y1|<＝阈值1，则状态正常；若阈值1<|y1'-y1|<＝阈值2，则状态轻微异常，进行提示；若阈值2<|y1'-y1|<＝阈值3，则状态中度异常，进行诊断和预测；若|y1'-y1|>阈值3，则状态严重异常，停机检查。

20、第二方面，本发明为进一步解决输煤系统中的输煤胶带机保护装置开关只能给程控发报警信号停机，并不能够准确的报出具体是哪个拉绳开关报警中存在的问题，实施例提供了基于图像联动的输煤保护装置状态监测与控制系统，其包括：plc通信模块，用于建立胶带机保护装置与plc的通信和数据传输；图像识别模块，用于对实时图像进行处理和分析，结合胶带机保护装置的逻辑判断进行故障分析；传感器和监控模块，用于获取胶带机保护装置的实时数据，进行测量和监控；大数据采集和分析模块，用于采集大量运行数据并进行关系分析，建立数字孪生系统来模拟故障情况并进行在线监测的模型优化；信息融合和综合判断模块，用于将各个模块的信息进行综合和分析，构建输煤系统的数字孪生系统，实时监测系统状态，并进行多方位的综合判断。

21、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的基于图像联动的输煤保护装置状态监测与控制方法的任一步骤。

22、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的基于图像联动的输煤保护装置状态监测与控制方法的任一步骤。

23、本发明有益效果为，本发明能对胶带机保护装置进行精准分析和监控，能够及时发现潜在的故障和异常情况，从而提高系统的安全性；结合传感器和图像识别信息，对胶带机保护装置进行测量和监控，能够实时获取运行参数和状态，有效地监控系统的运行情况，从而提升系统的工作效率；可以模拟故障情况，进行在线监测的模型优化，以实现系统的可靠性和效率的最佳化；本发明能够达到对胶带机保护装置实现精准测量及监控，摆脱传统人工巡检的低效模式，使胶带机保护装置系统在工作时拥有自主监测功能，无人值守的效果。