一种基于图像识别的压滤机智能控制系统的制作方法

本发明涉及压滤机智能控制，具体为一种基于图像识别的压滤机智能控制系统。

背景技术：

1、压滤机是一种常用的固液分离设备，利用一种特殊的过滤介质，对物料施加一定的压力，使得液体渗析出来，在18世纪初就应用于化工生产，至今仍广泛应用于化工、制药、冶金、染料、食品、酿造、陶瓷以及环保等行业。

2、由于工艺流程的复杂性，传统的人工操作方式已经无法满足工业生产的需求，导致压滤机的效率较低以及存在无法及时发现风险问题。

3、因此，本发明提供了一种基于图像识别的压滤机智能控制系统，可以通过对液体状态、滤布状态等关键信息的分析，自动调整压滤机参数以及对滤布的清理，提高了生产效率和产品质量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于为了解决由于工艺流程的复杂性，传统的人工操作方式已经无法满足工业生产的需求，导致压滤机的效率较低以及存在无法及时发现风险问题的问题，而提出一种基于图像识别的压滤机智能控制系统。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：包括图像采集模块、图像预处理模块、图像分析模块、控制方案设计模块和控制执行模块；

3、图像采集模块通过多个摄像头捕捉压滤机操作过程中的图像数据；

4、图像分析模块对预处理后的图像进行分析处理，具体过程为：

5、对采集的数据进行处理以得到参数值，其中参数值包括压滤机的液位状态值a、滤布状态值b以及颗粒状态值c；

6、将参数值与对应的预设机值范围进行比对，当参数值不属于或高于对应的预设机值范围时，生成对应的信号组，其中信号组包括异常液位状态信号、异常滤布状态信号以及异常颗粒状态信号；

7、控制方案设计模块用于接收信号组并通过pid控制算法对信号组数据进行处理，得到调节参数或者控制方案后反馈至控制执行模块；

8、控制执行模块用于接收解决方案并执行相对应的操作：

9、当接收到异常液位状态信号时，获取液位异常解决方案，调节压滤机的液压以及压滤机参数；

10、当接收到异常滤布状态信号时，获取滤布异常解决方案，对压滤机的滤布进行更换或者控制清洗机构对滤布清洗；

11、当接收到异常颗粒状态信号时，获取颗粒状态异常解决方案，调节进料泵的功率以及压滤机的机值。

12、作为本发明的一种优选实施方式，所述图像分析模块具体分析过程为：

13、s1：将采集的时间分别标记为t1、t2、t3......tn，其中t1为初始时刻，tn为结束时刻，将此液面高度的数值点所采集的液面高度分别标记为h1、h2、h3......hn，将液面高度的数值点与对应的液面高度代入折线图进行表示，绘制液面高度的数值点对应液面高度在折线图中的数值点，连接相邻两个液面高度的数值点得到液位差值线，计算每条液位差值线的斜率以及与水平线的夹角，当液位差值线与水平线的夹角为锐角时，将该条液位差值线的斜率标记为第一斜率，当液位差值线与水平线的夹角为钝角时，将其标记为第二斜率，将所有第一斜率进行求和得到第一总值d1，将所有的第二斜率的数值进行求和得到第二总值并标记为d2，连接折线图中排序最前的数值点与排序最后的数值点得到一条线段并将该线段标记为前序线，计算前序线的斜率以及与水平线的夹角，当前序线与水平线的夹角为锐角时，将该前序线的斜率标记为第三斜率，第三斜率的数值用符号p1表示；当前序线与水平线的夹角为钝角时，将该前序线的斜率标记为第四斜率，第四斜率用符号p2表示，计算最高数值点与最低数值点之间的垂直距离并将其垂直距离的数值标记为d3；利用公式a＝(d1/d2)×y1+px×y2+d3×y3得到液位状态值a；其中，x＝1或2；y1、y2和y3均为预设权重占比；

14、s2：采集每组滤布的温度，将每组滤布的温度数值进行求和并取均值得到温度均值b1；测量t1时刻液体进入和离开滤布时的流量差并标记为q1，测量tn时刻液体进入和离开滤布时的流量差并标记为q2，通过q1-q2并取绝对值得到该时间段的液体流量差值b2；采集并计算进入滤布前后的液体压力差，可以得到滤布压力损失的数值b3；采集各组滤布的使用时间，将所有的滤布使用时间进行求和并取均值得到使用均值b4，将温度均值b1、液体流量差值b2、滤布压力损失的数值b3以及使用均值b4代入公式得到滤布状态值b，λ1、λ2、λ3以及λ4均为预设的权重占比；

15、s3：对采集的图像数据进行物体分割，将颗粒与背景分离，得到颗粒的轮廓，设定颗粒的数量为k，筛选出k-e(e≥1)个颗粒的数量，并分别计算出每组颗粒的半径，通过公式c1＝πr2，其中r表示每组颗粒的半径，得出每组颗粒的面积大小并分别标记为c1、c2、c3.......cn，通过公式得出整体的颗粒状态值c。

16、作为本发明的一种优选实施方式，所述图像预处理模块的具体处理过程为：通过滤波算法去除图像中的噪声与干扰；对图像进行二值化处理，将采集到的图像转换为黑白格式；对图像进行边缘检测、轮廓提取和形态学变换等操作，以提取图像中的关键信息。

17、作为本发明的一种优选实施方式，所述控制执行模块的具体过程为：

18、液位状态值a不属于液位状态预设机值范围，则生成异常液位状态信号，将液位状态值a与液位状态预设机值范围的最大值与最小值作比对，当液位状态值a小于机值范围的最小值时，计算两者之间的差值，提取两者之间的差值并反馈至控制方案设计模块，控制方案设计模块对提取的差值进行处理得到相对应的调整参数并反馈至控制执行模块对压滤机的机值参数进行调节，当液位状态值a大于机值范围的最大值时，计算两者之间的差值，提取两者之间的差值并反馈至控制方案设计模块，处理后同样反馈至控制执行模块对压滤机的机值参数进行调节；

19、滤布状态值b不属于滤布状态信号机值范围时，则生成异常滤布状态信号组，将异常滤布状态信号组反馈至控制方案设计模块，控制方案设计模块获取异常滤布状态信号组内的参数，将这些参数分别乘以相对应的预设权重固定值得到相对应的修正值，对得到的修正值进行处理得到调节参数并反馈至控制执行模块，控制执行模块对压滤机的参数进行调节或控制清洗机构对滤布表面进行清洗；

20、颗粒状态值c不属于颗粒状态信号机值范围，则生成异常颗粒状态信号，将信号反馈至控制方案设计模块，控制方案设计模块对压滤机的机值参数进行分析，将分析结果反馈至控制执行模块，对压滤机进料泵的功率以及过滤压力等机值进行调节。

21、作为本发明的一种优选实施方式，包括压滤机体，所述清洗机构包括有连接架，所述连接架安装在压滤机体上，所述连接架的顶部安装有液压缸，所述液压缸的延伸端固定连接有滑动架，且滑动架通过滑块滑动连接在连接架的侧壁上，所述滑动架的左右内壁上均安装有喷头，所述连接架的后侧壁上安装有水泵，所述水泵的后端安装有抽水管，所述水泵的顶部通过转接管连接有两组导水管，且两组导水管的另外一端分别连接在滑动架两侧的储水腔内，两组所述喷头均与两组储水腔相连通，所述滑动架的左侧壁上安装有驱动电机，且驱动电机的输出端固定连接有双向丝杠，且双向丝杠的另外一端转动连接在滑动架的右内壁上，所述双向丝杠的外表面螺纹连接有两组清理刷板。

22、作为本发明的一种优选实施方式，将液位状态值a、滤布状态值b和颗粒状态值c归一化处理并代入公式得到压滤机的机状值zt，其中m1、m2和m3均为预设的权重因子，将机状值zt代入机状值预设数值范围比对，当机状值zt处于低级报警区间，则生成低级报警信号反馈至控制方案设计模块，控制方案设计模块获取低级报警信号的参数并制定解决方案，解决方案制定后反馈至控制执行模块对压滤机进行调节或清洗，当机状值zt处于高级报警区间，则生成高级报警信号直接反馈至控制执行模块，控制执行模块直接停止压滤机的工作，并将高级报警信号反馈至控制方案设计模块，控制方案设计模块获取参数后制定解决方案反馈至控制执行模块，控制执行模块调节压滤机的各项参数并向维护人员的移动终端发出该信号。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、1、本发明根据图像数据进行分析并与所属的预设机值范围作比对，然后再通过控制方案设计模块根据比对得出的结果进行处理，控制执行模块根据得到的方案数据对压滤机的参数进行调节，便于对压滤机进行控制跟优化，将压滤机的液位状态值、滤布状态值以及颗粒值分析得到压滤机的机状值，通过机状值可以得到对应的预警信号，优化了压滤机的效率以及风险预防。

25、2、本发明通过控制执行模块控制清洗机构对滤布进行清洗，液压缸控制滑动架上下滑动，通过水泵与导水管，可以将水泵抽取的清洗液通过两组喷头喷出对滤布的两侧进行喷洒，通过设置有驱动电机与双向丝杠，可以调节两组清理刷板之间的间距，配合两组喷头，保证了滤布的清洗效果。