一种三维GIS多模态绿色矿山智慧道路抑尘系统的制作方法

本发明涉及矿山降尘，具体是一种三维gis多模态绿色矿山智慧道路抑尘系统。

背景技术：

1、在矿山生产过程中，矿石的开采、破碎、筛分、运输等多个生产环节都会产生大量粉尘。粉尘污染不仅危害工作人员的身体健康，又会对附近的电机、减速机、大型仪表、配电柜等生产设施造成威胁。针对此问题，目前，许多矿山多采用水雾除尘、真空吸尘、过滤除尘、高压静电除尘等方法清除粉尘，由于水雾降尘的成本相对较低，因此，水雾降尘在矿山上的使用较为广泛；

2、现阶段的降尘设置通常是将蓄水池固定挖设在地面上，让后通过水管一端带泵接入蓄水池内部，另一端安装喷头，这种降尘装置受水管长度限制，作业面积有限；喷射功率难以把控，当喷射功率过大时容易引起粉尘飞扬，或当喷射功率过小时，除尘效率低下；而且存在体积大、投入大、功耗大等缺陷的局限性，不适应户外道路降尘抑尘；基于以上不足，本发明提出一种三维gis多模态绿色矿山智慧道路抑尘系统。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种三维gis多模态绿色矿山智慧道路抑尘系统。

2、为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种三维gis多模态绿色矿山智慧道路抑尘系统，包括管控平台、分布式tsp监测装置、ai粉尘视觉处理前端机、分布式三合一高压雾桩降尘系统、信号分析模块以及语音交互模块；

3、所述分布式三合一高压雾桩降尘系统包括分布式部署在露天矿山道路单侧的集照明、绿化和降尘三合一的高压雾桩；在高压雾桩本体上安装tsp监测装置，在中心区布置ai粉尘视觉处理前端机；

4、所述tsp监测装置用于实时采集高压雾桩周边的环境数据并将采集的环境数据传输至高压雾桩的pcl控制器；所述pcl控制器用于接收高压雾桩周边的环境数据进行降尘补偿系数gv分析，并根据降尘补偿系数gv辅助调节高压雾桩的喷射功率；

5、所述ai粉尘视觉处理前端机用于实时采集矿山道路四周的视频图像，并通过内置的粉尘空间分布识别算法进行识别，得到粉尘区域空间分布信息并传输至plc控制器；

6、信号分析模块与高压雾桩电连接，用于采集高压雾桩的噪声信号并进行信号干扰指数xr分析,以决定是否上传数据至管控平台；

7、若xr＞预设干扰阈值，则表明当前网络状况极差，则plc控制器将接收到的环境数据和粉尘区域空间分布信息保存在本地数据库中，而不再进行数据上传；否则，通过数据传输模块上传数据至管控平台；

8、所述管控平台用于在三维gis一张图上实时显示tsp监测装置、高压雾桩降尘系统和ai粉尘视觉处理前端机的实体动态模型，并通过广告牌方式显示实时数据和调用视频图像。

9、进一步地，所述pcl控制器的具体分析过程如下：

10、步骤一：获取高压雾桩周边的环境数据，将温度信息、湿度信息、粉尘浓度信息、风速信息、气压信息依次标记为w1、w2、w3、w4以及w5；

11、步骤二：获取空气污染系数kz，利用公式gv＝(w1×b1+w3×b3+w5×b5)/(w2×b2+w4×b4)计算得到降尘补偿系数gv，其中b1、b2、b3、b4均为预设系数因子；

12、步骤三：设定若干个喷射功率阈值，每个喷射功率阈值均对应一个预设降尘补偿系数范围；将降尘补偿系数gv与所有的预设降尘补偿系数范围相匹配，得到对应的喷射功率阈值并标记为wm；

13、步骤四：所述plc控制器用于自适应调整高压雾桩的喷射功率至wm；继续关注粉尘浓度信息w3；当w3小于预设浓度阈值且w3小于预设浓度阈值的时间超过第一时间阈值，则plc控制器控制高压雾桩停止喷射。

14、进一步地，所述信号分析模块的具体分析步骤如下：

15、将采集的噪声信号转化为数字信号；按照预设间隔时长采集对应数字信号的周期能量值并标记为zni；其中周期能量值是指对接收到的连续多个比特位数据的能量进行累加并求平均所得到的值；

16、将周期能量值zni与预设能量阈值相比较；若zni大于预设能量阈值，则反馈干扰指令至信号分析模块；

17、当监测到干扰指令时，自动倒计数，倒计数为d1，d1为预设值；每采集一次周期能量值，则倒计数减一；

18、在倒计数阶段继续对干扰指令进行监测，若监测到新的干扰指令，则倒计数自动归为原值，重新按照d1进行倒计数；否则，倒计数归零，停止计数；

19、统计倒计数阶段干扰指令的出现次数为p1；统计倒计数阶段的长度为dt；利用公式xr＝(p1×g1)0.5/(dt×g2)0.5计算得到信号干扰指数xr，其中g1、g2均为预设系数因子。

20、进一步地，所述环境数据包括温度信息、湿度信息、粉尘浓度信息、风速信息、气压信息以及空气污染信息；

21、空气污染信息由空气中so2、nox和cox浓度来反应；将空气中so2、nox和cox浓度依次标记为n1、n2、n3，利用公式kz＝n1×a1+n2×a2+n3×a3计算得到空气污染系数kz，其中a1、a2、a3均为预设系数因子。

22、进一步地，所述语音交互模块与管控平台相连接，用户通过语音交互模块实时操控三维场景的切换、数据展示、设备启停。

23、进一步地，所述高压雾桩、tsp监测装置以及ai粉尘视觉处理前端机之间通过光纤实现通信互联。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

25、1、本发明中tsp监测装置用于实时采集高压雾桩周边的环境数据至高压雾桩的pcl控制器；pcl控制器用于接收高压雾桩周边的环境数据进行降尘补偿系数gv分析，并根据降尘补偿系数gv辅助调节高压雾桩的喷射功率；当粉尘浓度信息w3小于预设浓度阈值且w3小于预设浓度阈值的时间超过第一时间阈值，则plc控制器控制高压雾桩停止喷射；避免高压雾桩喷射功率过大引起的粉尘飞扬和喷射功率过小引起的降尘效率低下，提高高压雾桩的降尘效果；

26、2、本发明中ai粉尘视觉处理前端机用于实时采集矿山道路四周的视频图像，并通过内置的粉尘空间分布识别算法进行识别，得到粉尘区域空间分布信息；信号分析模块用于采集高压雾桩的噪声信号并进行信号干扰指数xr分析,以决定是否上传数据至管控平台；若xr＞预设干扰阈值，则表明当前网络状况极差，则plc控制器将接收到的环境数据和粉尘区域空间分布信息保存在本地数据库中，而不再进行数据上传，从而减小对网络带宽的占用；管控平台用于在三维gis一张图上实时显示tsp监测装置、高压雾桩降尘系统和ai粉尘视觉处理前端机的实体动态模型，并通过广告牌方式显示实时数据和调用视频图像；为绿色矿山管控提供了更加高效、更加自然的交互手段。

技术特征：

1.一种三维gis多模态绿色矿山智慧道路抑尘系统，其特征在于，包括管控平台、分布式tsp监测装置、ai粉尘视觉处理前端机、分布式三合一高压雾桩降尘系统、信号分析模块以及语音交互模块；

2.根据权利要求1所述的一种三维gis多模态绿色矿山智慧道路抑尘系统，其特征在于，所述pcl控制器的具体分析过程如下：

3.根据权利要求1所述的一种三维gis多模态绿色矿山智慧道路抑尘系统，其特征在于，所述信号分析模块的具体分析步骤如下：

4.根据权利要求2所述的一种三维gis多模态绿色矿山智慧道路抑尘系统，其特征在于，所述环境数据包括温度信息、湿度信息、粉尘浓度信息、风速信息、气压信息以及空气污染信息；

5.根据权利要求1所述的一种三维gis多模态绿色矿山智慧道路抑尘系统，其特征在于，所述语音交互模块与管控平台相连接，用户通过语音交互模块实时操控三维场景的切换、数据展示、设备启停。

6.根据权利要求1所述的一种三维gis多模态绿色矿山智慧道路抑尘系统，其特征在于，所述高压雾桩、tsp监测装置以及ai粉尘视觉处理前端机之间通过光纤实现通信互联。

技术总结
本发明公开了一种三维GIS多模态绿色矿山智慧道路抑尘系统，涉及矿山降尘技术领域，包括管控平台、分布式TSP监测装置、AI粉尘视觉处理前端机以及高压雾桩降尘系统；TSP监测装置用于实时采集高压雾桩周边的环境数据；高压雾桩的PCL控制器用于根据周边的环境数据进行降尘补偿系数GV分析，并以此辅助调节高压雾桩的喷射功率，提高高压雾桩的降尘效果；AI粉尘视觉处理前端机用于实时采集矿山道路四周的视频图像，并通过内置的粉尘空间分布识别算法进行识别，得到粉尘区域空间分布信息；管控平台用于在三维GIS一张图上实时显示TSP监测装置、高压雾桩降尘系统和AI粉尘视觉处理前端机的实体动态模型，提高矿山管控效率。

技术研发人员：孙恒,陈善成,李刚
受保护的技术使用者：合肥合安智为科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22