一种漆雾过滤调漆系统及方法与流程

本发明涉及漆雾处理，具体是一种漆雾过滤调漆系统及方法。

背景技术：

1、在工业生产中，油漆喷涂是一种常见的表面处理方法；然而，喷涂过程中产生的漆雾不仅对环境造成污染，还会对操作人员的健康构成威胁；现有的漆雾处理系统多采用简单的过滤装置，效果有限，且不能实时监测和调节系统参数，无法保证工作环境的持续安全和有效性；因此，亟需一种能够高效过滤漆雾并实时调节系统参数的漆雾过滤调漆系统及方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种漆雾过滤调漆系统，该系统通过漆雾防爆探测器提供的多种传感器全面收集数据，并由中央控制模块对收集的数据进行精准计算和分析；实现了系统的智能调节，能够高效过滤漆雾，从而提高工作环境安全。

2、本发明提供了一种漆雾过滤调漆系统，该系统包括漆雾过滤调漆房、漆雾防爆探测器、中央控制模块，所述漆雾过滤调漆房提供场所用于过滤漆雾，所述漆雾防爆探测器固定安装在漆雾过滤调漆房的各个关键位置，包括过滤系统入口和出口和漆雾过滤调漆房的顶部和底部，通过数据线连接至中央控制模块，用于收集实时传感器数据，包括传统漆雾传感器和环境参数传感器，所述中央控制模块固定于漆雾过滤调漆房的中心位置，通过数据线与漆雾防爆探测器相连，通过控制线与风机和过滤系统相连，以实现对系统的整体控制和调节；

3、所述漆雾过滤调漆房内设有油漆桶位、进气口、风机、过滤模块、可拆卸挡板和出风口，所述油漆桶位固定设于漆雾过滤调漆房一侧下方，所述过滤模块固定于漆雾过滤调漆房的侧壁上，所述进气口贯穿于过滤模块下层隔板，所述风机固定于漆雾过滤调漆房的上部，进气口通过过滤模块与风机相连，所述可拆卸挡板位固定于油漆桶位的前方，固定排列油漆桶防止漆雾扩散，所述出风口贯穿于漆雾过滤调漆房的顶部，用于排出经过过滤的空气。

4、本发明还提供了一种漆雾过滤调漆方法，针对现有技术中存在的过滤不彻底、调漆不精准的问题，采用自适应遗传优化传感器数据处理算法，实现对漆雾的实时过滤、精确调漆和系统的智能控制，从而提高漆雾处理的效率、安全性和调漆的精确度。

5、本发明提供的一种漆雾过滤调漆方法，具体包括以下步骤：

6、步骤s1：通过漆雾过滤调漆房过滤漆雾并进行调漆；

7、步骤s2：使用漆雾防爆探测器监测漆雾过滤调漆房内的环境，生成实时传感器数据，并将实时传感器数据传输至中央控制模块；

8、步骤s3：在中央控制模块中利用自适应遗传优化传感器数据处理算法对实时传感器数据进行处理并生成调节指令；

9、步骤s4：根据中央控制模块的调节指令，调节漆雾过滤调漆房中的风机速度、过滤系统的工作状态。

10、进一步的，中央控制模块利用自适应遗传优化传感器数据处理算法对实时传感器数据进行处理的过程，包括以下步骤：

11、步骤s31：接收实时传感器数据，中央控制模块接收漆雾防爆探测器中的实时传感器数据，包括漆雾浓度数据、环境温度数据和湿度数据；

12、步骤s32：数据平滑和归一化处理，对于接收到的实时传感器数据进行平滑和归一化处理，得到预处理后的数据；

13、步骤s33：确定目标函数，通过预处理后的数据确定目标函数，目标函数旨在最小化漆雾浓度并优化风机能耗，同时考虑维护成本和系统稳定性，目标函数为公式：

14、；

15、其中，表示目标函数，是一个综合评估系统性能的函数，旨在同时优化多个关键性能指标，目标函数的值越小，表示系统性能越好；因此，通过最小化目标函数的值，可以找到最优的风机速度配置，使系统在各个性能指标上都达到最佳状态；、、、表示动态权重系数，这些权重系数是时间的函数，它们的作用是根据实时数据动态调整每个优化目标的影响力；例如，当系统检测到漆雾浓度过高时，可以增加的权重，使系统更加关注浓度的优化；表示归一化后的漆雾浓度的对数变换；对数变换可以平滑高浓度和低浓度之间的差异，使优化过程对不同浓度的变化更加敏感；表示风机能耗，表示风机运行时消耗的能源量；能耗是一个关键优化目标，因为它直接影响到系统的运行成本；维护成本，包括系统运行过程中的维修、保养等费用；这部分成本需要被最小化，以确保系统在长时间运行中的经济性； 系统稳定性的双曲正切函数；双曲正切函数的输出范围在-1到1之间，可以有效地将系统稳定性的数值约束在一个有限的范围内，使得优化过程更加稳定和可控；

16、目标函数的设计不仅影响遗传算法的搜索方向和优化效果，还确保优化过程中既关注降低漆雾浓度，也考虑风机的能效、维护成本和系统稳定性；

17、步骤s34：评估优化风机速度配置，采用多维优化遗传算法，通过目标函数评估不同的风机速度配置，逐步改进，找到最佳配置，得到优化结果；

18、步骤s35：生成调节指令，根据优化结果生成调节指令；

19、步骤s36：执行指令并记录数据，执行调节指令，并监控和记录风机的实际运行数据，包括风机的运行状态、能耗数据和系统稳定性指标；

20、步骤s37：生成历史优化结果数据，根据步骤s34得到的优化结果和步骤s36中的实际运行数据，生成历史优化结果数据，并存储在中央控制模块中；

21、步骤s38：优化调整算法，定期评估自适应遗传优化传感器数据处理算法的性能，根据实际运行数据，优化多维优化遗传算法和目标函数。

22、进一步的，权利要求2中步骤s32，具体包括以下步骤：

23、步骤s321：数据平滑，使用改进版的移动平均滤波器对实时传感器数据进行平滑处理，通过权重系数和非线性变换函数来提高实时传感器数据平滑效果和鲁棒性，得到平滑后的数据，改进版的移动平均滤波器公式如下：

24、<msub><mi>c</mi><mrow><mi>sm</mi><mi>ooth</mi></mrow></msub><mi>t</mi></mfenced><mi>=</mi><mfrac><mn>1</mn><mstyle displaystyle="false"><munderover><mo>∑</mo><mi>i=0</mi><mi>n-1</mi></munderover><msub><mi>w</mi><mi>i</mi></msub></mstyle></mfrac><mstyle><msubsup><mo>∑</mo><mi>i=0</mi><mi>n-1</mi></msubsup><msub><mi>w</mi><mi>i</mi></msub></mstyle><mi>·f(</mi><msub><mi>c</mi><mi>raw</mi></msub><mi>[t-i])</mi>；

25、其中，表示平滑后的数据点在时间t的值，通过对实时传感器数据进行平滑处理，减少噪声的影响，得到更平滑的数据序列；<msub><mi>c</mi><mi>raw</mi></msub><mi>[t-i]</mi>表示原始数据序列在时间的值，是未经处理的原始数据，直接从数据源获得；表示移动窗口的大小，在计算平滑值时所考虑的原始数据点的数量，通常选择一个合理的值来平衡平滑效果和数据的及时性；表示权重系数，表示第个数据点的权重；权重系数取决于数据点的位置，可以通过高斯分布或其他加权策略来确定；权重系数可以是固定的，也可以根据实时数据动态调整；表示非线性变换函数，用于对原始数据进行非线性变换；用于归一化权重系数的总和，确保平滑后的数据保持在合理的范围内；

26、步骤s322：数据归一化，将平滑后的数据进行归一化处理，缩放到<mi>[0-1]</mi>的范围，得到归一化的数据，数据归一化公式如下：

27、；

28、其中，表示归一化后的数据在时间的值，通过归一化处理，将原始数据缩放到<mi>[0-1]</mi>范围内，使数据更加标准化和易于处理；表示数据序列中的最小值，这是平滑后的数据的最小值，用于归一化处理的下界；表示数据序列中的最大值；这是平滑后的数据的最大值，用于归一化处理的上界。

29、进一步的，权利要求2中步骤s34，具体包括以下步骤：

30、步骤s341：初始化种群，通过自适应初始化策略，根据实时传感器数据和历史优化结果数据动态生成初始种群；

31、步骤s342：评估适应度，通过多维适应度评估模型对每个初始种群个体进行评估，得到评估结果；

32、步骤s343：选择操作，基于评估结果，采用动态选择策略，结合精英保留和轮盘赌选择策略，从初始种群中选择初始种群个体，具体步骤如下：

33、步骤s3431：轮盘赌选择策略公式：

34、；

35、其中，表示初始种群个体，表示初始种群个体被选择的概率，表示初始种群个体的适应度值，表示初始种群所有个体适应度值总和，表示初始种群的大小；

36、步骤s3432：结合精英保留策略，将适应度最高的初始种群个体，直接保留到下一代，确保最优个体的优良基因不会在进化过程中丢失；

37、步骤s344：交叉操作，根据初始种群个体，通过引入均匀交叉和基于多目标的交叉策略生成新的种群个体；

38、步骤s345：变异操作，引入自适应变异率和局部搜索策略，使新的种群个体基因发生突变，进行精细调整；

39、；

40、其中，表示新的种群第个个体的第个基因值，表示第个个体在变异操作后得到的新基因值，表示对基因进行变异操作的变异函数；

41、步骤s346：生成新种群，结合选择操作、交叉操作和变异操作的结果，形成新的种群；

42、步骤s347：终止条件，继续迭代步骤s341到步骤s346，直到达到预定代数时，算法结束，输出适应度最高的风机速度配置。

43、采用上述方案本发明取得的有益效果如下：

44、本发明提供的漆雾过滤调漆系统及其方法，实现了高效、智能的漆雾处理和调漆控制。通过漆雾过滤调漆房、漆雾防爆探测器和中央控制模块的协调运作，系统能够实时监控和调节漆雾过滤及调漆过程。漆雾防爆探测器收集的实时传感器数据经过中央控制模块的自适应遗传优化算法处理后，生成调节指令，精准控制风机速度、过滤模块的工作状态。此一体化系统有效减少了漆雾污染，提升了工作效率和漆料质量。

45、改进的过滤器技术在数据预处理阶段，通过采用改进版的移动平均滤波器进行平滑处理，显著提高了数据的质量和处理效果。此滤波器利用权重系数和非线性变换函数，使数据平滑处理更加精确，从而减少了数据中的噪声和波动。经过平滑和归一化处理后，传感器数据更加稳定，确保了自适应遗传优化算法能够基于高质量的数据进行有效的优化。这种改进不仅提高了系统对漆雾浓度的实时响应能力，还增强了过滤系统的稳定性和可靠性，从而提升了整个漆雾过滤调漆系统的性能和效率。

46、与传统的漆雾过滤调漆系统相比，本发明通过综合运用自适应遗传优化算法和改进的过滤器，解决了漆雾浓度控制不精确和能耗高的问题。系统能够智能调节风机速度、过滤系统状态以及漆的配比和混合过程，实现了漆雾浓度的实时控制和风机能效的优化。此发明不仅提升了系统的调节精度和响应速度，还增强了漆雾过滤的稳定性和能效管理能力，为工业漆雾处理提供了一种高效、智能的解决方案。