專利名稱：一種用于工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能的控制方法及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能的控制方法及其控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
銅作為國民經(jīng)濟(jì)、國防軍工發(fā)展的基礎(chǔ)材料和重要戰(zhàn)略物資，降低其冶煉過程中的能耗對于提高我國能源利用效率具有重大的戰(zhàn)略意義。廢雜銅作為不直接依賴新銅礦開發(fā)的原材料，其冶煉再生的工頻熔煉技術(shù)近年來得到了極大的推廣，精確控制廢雜銅在工頻熔煉過程中的能耗將會極大地提高銅資源的循環(huán)利用率和資源利用率，符合國家提高能源利用效率的發(fā)展規(guī)劃。廢雜銅成分復(fù)雜，通過工頻熔煉爐的高溫熔煉，熔點(diǎn)低于銅的雜質(zhì)會隨著熔煉產(chǎn)生的高溫劇烈燃燒，產(chǎn)生煙氣顆粒從熔煉爐頂部的引風(fēng)通道排出。比如廢雜銅中夾雜的油污、鋅、包裹銅線的絕緣橡膠或塑料等物質(zhì)在熔煉爐內(nèi)的高溫中劇烈燃燒，產(chǎn)生濃烈的煙霧；熔點(diǎn)高于銅的雜質(zhì)會在熔融的銅液里形成固態(tài)的浮渣，通過撈渣從銅液中分離，從而實(shí)現(xiàn)廢雜銅提純和再生利用。目前在國內(nèi)廢雜銅的冶煉企業(yè)中，對于工頻熔煉爐內(nèi)煙霧的測量主要依靠操作工人的現(xiàn)場目測，不同的工人在經(jīng)驗(yàn)不同、主觀感知不同以及疲勞狀況不同的條件下，同樣的煙霧情況也有可能給出不同的描述，所以無法客觀地量化爐內(nèi)的煙霧濃度，更無法根據(jù)不同的煙霧情況自動地調(diào)整除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。廢雜銅在工頻熔煉爐的熔煉屬于間歇過程，每一爐的熔煉都需要多次加料、攪拌和撈渣等工序。熔煉爐的頂部是煙霧的引風(fēng)通道，通過除塵風(fēng)機(jī)形成的負(fù)壓迅速排走爐內(nèi)的煙霧，防止煙霧擴(kuò)散。雖然目前不少冶煉企業(yè)都為工頻熔煉爐的除塵風(fēng)機(jī)配備了變頻調(diào)速器，期望工人使用變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)除塵風(fēng)機(jī)的速度，降低能耗。但是由于缺乏有效的檢測工頻熔煉爐煙霧濃度的儀表，對于除塵風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速還停留在依據(jù)工人對爐內(nèi)煙霧的目測進(jìn)行手動調(diào)速的階段。由于工人忙于上料、攪拌、撈渣，無法及時(shí)而且準(zhǔn)確的調(diào)整除塵風(fēng)機(jī)的速度，同時(shí)因?yàn)檎{(diào)速增加了實(shí)際的工作強(qiáng)度，所以工人沒有積極性去頻繁地調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。于是在實(shí)際的生產(chǎn)中，除塵風(fēng)機(jī)恒定高速運(yùn)行，變頻調(diào)速器就成了擺設(shè)，無法實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。除塵風(fēng)機(jī)恒定高速運(yùn)行雖能確保煙霧從引風(fēng)通道迅速排出，但在煙霧濃度較小時(shí)，低速即可實(shí)現(xiàn)煙霧的迅速排出；在除塵風(fēng)機(jī)無需高速運(yùn)行的工況下，如果還保持恒定高速運(yùn)行，不但除塵風(fēng)機(jī)自身浪費(fèi)大量的電能，而且會帶走了大量用于熔煉加熱的熱量，延長冶煉的時(shí)間，造成工頻加熱電能的巨大浪費(fèi)；同時(shí)，排煙通道的后半段處于恒定的高風(fēng)壓環(huán)境，將降低煙霧回收布袋的使用壽命
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種用于工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能的控制方法及其控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)根據(jù)熔煉爐內(nèi)煙霧的濃度大小，調(diào)節(jié)除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)工頻熔煉的節(jié)能減排。一種用于工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能的控制方法，包括如下步驟(1)實(shí)時(shí)采集工頻熔煉爐內(nèi)的圖像；(2)對所述的圖像進(jìn)行圖像處理，從圖像中提取出火光亮度信息和背景清晰度信息；(3)根據(jù)所述的火光亮度信息和背景清晰度信息，判斷確定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級；(4)根據(jù)所述的煙霧濃度等級確定對應(yīng)的頻率信號；(5)根據(jù)所述的頻率信號控制除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。所述的火光亮度信息為圖像的像素平均亮度值，所述的背景清晰度信息為圖像的邊緣像素個(gè)數(shù)。所述的步驟(3)中，判斷確定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級為先將圖像的像素平均亮度值和邊緣像素個(gè)數(shù)分別量化成大小在W，255]區(qū)間和W，15000]區(qū)間內(nèi)的數(shù)值， 然后根據(jù)以下對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行判定當(dāng)圖像的像素平均亮度值在[230，255]內(nèi)，且邊緣像素個(gè)數(shù)在W，10]內(nèi)，則判定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級為1 ；當(dāng)圖像的像素平均亮度值在[200，230]內(nèi)，且邊緣像素個(gè)數(shù)在[10，50]內(nèi)，則判定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級為2 ；當(dāng)圖像的像素平均亮度值在[150，200]內(nèi)，且邊緣像素個(gè)數(shù)在W，100]內(nèi)，則判定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級為3 ；當(dāng)圖像的像素平均亮度值在[90，200]內(nèi)，且邊緣像素個(gè)數(shù)在[500,10000]內(nèi)，則判定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級為4 ；當(dāng)圖像的像素平均亮度值在[30，80]內(nèi)，且邊緣像素個(gè)數(shù)在[20，15000]內(nèi)，則判定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級為5 ；當(dāng)圖像的像素平均亮度值在W，20]內(nèi)，且邊緣像素個(gè)數(shù)在W，20]內(nèi)，則判定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級為6 ；其余情況，則判定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級為7。優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的步驟(2)中，從圖像中提取出火光亮度信息和背景清晰度信息為通過在圖像中選取代表爐內(nèi)壁的ROI (Region of hteresting，感興趣區(qū)域)， 計(jì)算出ROI的像素平均亮度值并作為所述的火光亮度信息，對ROI進(jìn)行Carmy算子卷積計(jì)算然后統(tǒng)計(jì)出ROI的邊緣像素個(gè)數(shù)并作為所述的背景清晰度信息；能夠提高計(jì)算速度，保證圖像運(yùn)算的實(shí)時(shí)性。一種用于工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能的控制系統(tǒng)，包括圖像采集單元，用于實(shí)時(shí)采集工頻熔煉爐內(nèi)的圖像；圖像處理單元，用于對所述的圖像進(jìn)行處理、計(jì)算、判斷，并輸出頻率信號；變頻調(diào)速單元，用于根據(jù)所述的頻率信號控制除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。所述的圖像處理單元，包括
信息提取軟件，用于對所述的圖像進(jìn)行圖像處理，并從圖像中提取出火光亮度信息和背景清晰度信息；濃度判斷軟件，用于根據(jù)所述的火光亮度信息和背景清晰度信息，判斷確定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級，并輸出對應(yīng)的頻率信號；人機(jī)界面軟件，用于顯示包括所述的火光亮度信息、背景清晰度信息、煙霧濃度等級及其對應(yīng)的頻率值，并接收用戶的操作指令對所述的信息提取軟件和濃度判斷軟件進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。所述的圖像采集單元為工業(yè)攝像機(jī)；所述的圖像處理單元為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)；所述的變頻調(diào)速單元為變頻調(diào)速器。所述的工業(yè)攝像機(jī)采用千兆以太網(wǎng)接口與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)連接。所述的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)采用RS485串行總線與變頻調(diào)速器實(shí)現(xiàn)連接。優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與三臺工業(yè)攝像機(jī)和三臺變頻調(diào)速器相連；可實(shí)現(xiàn)同時(shí)對多臺工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)的節(jié)能控制。本發(fā)明的有益技術(shù)效果為(1)本發(fā)明通過實(shí)時(shí)獲取工頻熔煉爐內(nèi)關(guān)于火光亮度和背景清晰度的信息來調(diào)節(jié)除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，避免了除塵風(fēng)機(jī)長時(shí)間處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下，除塵風(fēng)機(jī)工作于低速時(shí)自身的能耗降低，由于除塵風(fēng)機(jī)的能耗與轉(zhuǎn)速為三次方的關(guān)系，隨著轉(zhuǎn)速的降低，風(fēng)機(jī)能耗會以更大的幅度降低。(2)本發(fā)明通過實(shí)時(shí)獲取工頻熔煉爐內(nèi)關(guān)于火光亮度和背景清晰度的信息來調(diào)節(jié)除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，避免了由于除塵風(fēng)機(jī)長時(shí)間處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下，大量地將爐內(nèi)的熱量釋放掉；有利于提高加熱電能的利用效率，節(jié)省電能，縮短熔煉的時(shí)間。(3)本發(fā)明通過實(shí)時(shí)獲取工頻熔煉爐內(nèi)關(guān)于火光亮度和背景清晰度的信息來調(diào)節(jié)除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，避免了除塵風(fēng)機(jī)長時(shí)間處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下，使得排煙通道承受的高風(fēng)壓間歇性的降低，能夠延長煙霧收集布袋的使用壽命，降低更換煙塵收集裝置的成本。(4)本發(fā)明的控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取工頻熔煉爐內(nèi)關(guān)于火光亮度和背景清晰度的信息并自動調(diào)節(jié)除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，減少操作人員的工作強(qiáng)度，使操作人員可以更專注于爐內(nèi)的操作，確保安全生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明控制方法的步驟流程示意圖。圖2為本發(fā)明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明控制系統(tǒng)的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，一種用于工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能的控制方法，包括如下步驟(1)實(shí)時(shí)采集熔煉爐內(nèi)的圖像。某時(shí)刻，分別采集三臺熔煉爐內(nèi)的圖像為圖像1、圖像2、圖像3。CN 102322434 A
說明書
4/6頁(2)對圖像進(jìn)行處理，提取特征信息。由于爐內(nèi)本身無穩(wěn)定光源，不同光照下采集的圖像質(zhì)量參差不齊，同時(shí)又由觀察得到，煙塵濃烈之時(shí)大多都是爐內(nèi)劇烈燃燒的情況下出現(xiàn)的。比如在加料時(shí)，新料進(jìn)爐后， 有機(jī)廢料等雜物遇高溫，劇烈燃燒，會產(chǎn)生大量黑煙，火焰明亮；攪拌過程中，現(xiàn)場操作工多次攪拌，使銅料加速熔融，在這一攪拌過程中火焰會變旺，鋅遇高溫?fù)]發(fā)，與氧氣形成氧化鋅粉末，產(chǎn)生大量白煙。撈渣與攪拌情況類似；所以選擇爐內(nèi)火光亮度和背景清晰度這兩個(gè)因素作為評價(jià)煙霧濃度的指標(biāo)。直接在圖像中捕捉煙的形態(tài)來判斷煙是比較困難的方法。因?yàn)闊煹募y理不規(guī)則， 濃度的變化又會改變其紋理。同時(shí)爐內(nèi)圖像也不可能提供純凈的背景來提取煙塵的邊界， 所以以圖案的頻率成分為標(biāo)準(zhǔn)。由于爐壁本身是不光滑的，會有很多深淺不同的凹凸。在每個(gè)凹凸變化的地方，就是圖像中頻率較高的部分，故爐壁的圖案包含的高頻成分更高；相對的，一幅顏色和紋理變化平緩的圖，就是低頻成分比較多的圖。煙霧圖像就屬于比較典型的低頻成分較多的圖。由于煙霧紋理本身雖然不規(guī)則，但是過渡平緩，灰度分布均勻，所以低頻成分多，高頻成分少。因此令圖像的像素平均亮度值為火光亮度信息，圖像的邊緣像素個(gè)數(shù)為背景清晰度信息；分別對圖像1、圖像2、圖像3進(jìn)行圖像處理(圖像1、圖像2、圖像3的大小為 640X480)，從圖像中提取出火光亮度信息和背景清晰度信息；即通過在圖像中選取代表爐內(nèi)壁的ROI (R0I的大小為200 X 150)，計(jì)算出ROI的像素平均亮度值并作為火光亮度信息， 對ROI進(jìn)行Carmy算子卷積計(jì)算然后統(tǒng)計(jì)出ROI的邊緣像素個(gè)數(shù)并作為背景清晰度信息。(3)根據(jù)特征信息判定爐內(nèi)的煙霧濃度等級。同等光照條件下，在沒有煙時(shí)，將拍攝的原始圖像(設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)圖像)變換到頻域， 分析其頻率特性；當(dāng)有煙時(shí)，煙霧必然會遮蓋原始圖像的某些部分，被遮蓋的部分的高頻信息就被煙霧的低頻信息所掩蓋。在對有煙的圖像進(jìn)行頻率特性分析，就會發(fā)現(xiàn)低頻成分相對原來增多了，而高頻成分減少了。通過低頻成分增加的多少，就可以判斷煙霧的多少了。在不同光照條件下，由于燃燒越劇烈，其產(chǎn)生的煙霧一般也越多，所以將光照信息作為輔助變量，與低頻信息加權(quán)組合，共同判斷煙霧濃度。因此，先將ROI的像素平均亮度值和邊緣像素個(gè)數(shù)分別量化成大小在
區(qū)間和W，15000]區(qū)間內(nèi)的數(shù)值(圖像1的ROI的像素平均亮度值和邊緣像素個(gè)數(shù)分別為 211和23 ；圖像2的ROI的像素平均亮度值和邊緣像素個(gè)數(shù)分別為249和2 ；圖像3的ROI 的像素平均亮度值和邊緣像素個(gè)數(shù)分別為6和8)；然后根據(jù)表1對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行判定表1 圖像信息與煙霧濃度和變頻調(diào)速器輸出頻率的關(guān)系煙霧濃像素邊緣像素變頻調(diào)速器工頻熔煉爐內(nèi)工況度等級平均亮度值個(gè)數(shù)輸出頻率1(230,255)(0,10)47Hz新的廢雜銅加料2(200,230)(10,50)42Hz搗料、扒渣劇烈燃燒3(150,200)(0,100)39Hz搗料、扒渣間歇4(90,200)(500,10000)36Hz回路絲揭料5(30,80)(20,15000)32Hz回路絲搗料間歇6(0,20)(0,20)3 OHz回路絲融化或化驗(yàn)等待初期7其他36Hz其他級別6穩(wěn)定維持10分鐘OHz化驗(yàn)等待后期由表1判定，圖像1、圖像2、圖像3對應(yīng)的煙霧濃度等級分別為2、1、6。(4)根據(jù)煙霧濃度等級判定輸出頻率。通過分級調(diào)速；當(dāng)燃燒極為劇烈的時(shí)候，此時(shí)必然煙霧很濃，強(qiáng)光極強(qiáng)，圖像表現(xiàn)不出任何細(xì)節(jié)，此時(shí)除塵風(fēng)機(jī)應(yīng)以最大的速度運(yùn)行；當(dāng)處于熔融過程時(shí)，銅液上被一層渣覆蓋，沒有明顯火花，整個(gè)爐內(nèi)光線微弱，同時(shí)也沒有煙霧產(chǎn)生，除塵風(fēng)機(jī)可以用最低的速度運(yùn)行，既節(jié)能，又保溫；在這里兩種情況中間的情況，就根據(jù)煙霧的多少和亮度進(jìn)行分級。由表1判定，確定圖像1、圖像2、圖像3對應(yīng)的變頻調(diào)速器輸出頻率分別為42Hz、 47Hz、30Hz。(5)根據(jù)輸出頻率控制除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。根據(jù)三臺變頻調(diào)速器的輸出頻率分別控制三臺熔煉爐的除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。如圖2所示，一種用于工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能的控制系統(tǒng)，包括三臺工業(yè)攝像機(jī)、一臺工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和三臺變頻調(diào)速器。由于圖像處理算法的復(fù)雜度，一般一臺工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制三臺熔煉爐的除塵風(fēng)機(jī)的自動調(diào)速。工業(yè)攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集工頻熔煉爐內(nèi)的圖像，并將圖像傳送給工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。每臺熔煉爐需要一臺工業(yè)攝像機(jī)采集圖像；工業(yè)攝像機(jī)安裝在熔煉爐附近的金屬橫梁上，在熔煉爐頂部需要打開一個(gè)直徑約為IOcm見方的開口，工業(yè)攝像機(jī)鏡頭正對著熔煉爐頂部開口。工業(yè)攝像機(jī)由上往下，通過開口拍攝到熔煉爐內(nèi)煙霧的圖像。鏡頭與開口的垂直距離約50cm處。工業(yè)攝像機(jī)使用德國映美精的80萬像素彩色工業(yè)攝像機(jī)31AG03，該工業(yè)攝像機(jī)采用80萬像素的1/3，(XD圖像傳感器，逐行全幀掃描方式，有效像素IOM(H) X768(V)，采樣精度可達(dá)8bit，幀速率15幀/秒，輸出接口為網(wǎng)絡(luò)TCP/IP，鏡頭卡口為C/CS 口，體積小巧，易于安裝。由于熔煉爐周圍環(huán)境溫度高、煙霧大，處于非常惡劣的工業(yè)環(huán)境，所以除了使用風(fēng)冷保護(hù)罩進(jìn)行高溫保護(hù)，工業(yè)攝像機(jī)與爐罩還保持50cm的距離。為了防止?fàn)t內(nèi)的煙氣從爐罩開口處溢出，開口面積僅為10cm*10cm。透過該開口使用長焦鏡頭即可從開口處清晰得觀察爐內(nèi)的火焰和煙霧濃度變化；初期測試調(diào)整可以采用變焦鏡頭，待調(diào)整到合適的焦距以后，就可以采用定焦鏡頭了。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)接收三臺工業(yè)攝像機(jī)提供的圖像，對圖像進(jìn)行處理、計(jì)算、判斷， 并向三臺變頻調(diào)速器分別輸出對應(yīng)的頻率信號。
工業(yè)控制計(jì)算機(jī)采用研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，該機(jī)采用Intel雙核處理器，主頻 3. 0G, 1100M網(wǎng)卡，IG內(nèi)存，160G硬盤，19寸液晶顯示器，滿足工業(yè)現(xiàn)場惡劣環(huán)境的要求。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過千兆以太網(wǎng)連接分別同步采集三臺熔煉爐內(nèi)的圖像的三臺工業(yè)攝像機(jī)；圖像采集到以后，及時(shí)對圖像進(jìn)行處理分析，從圖像中提取出火光亮度信息和背景清晰度信息。根據(jù)火光亮度信息和背景清晰度信息估計(jì)爐內(nèi)的煙霧濃度等級；以煙霧濃度等級信號作為反饋，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)采用RS485串行總線連接三臺變頻調(diào)速器，利用變頻調(diào)速器控制調(diào)節(jié)三臺熔煉爐的除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)安裝有信息提取軟件、濃度判斷軟件和人機(jī)界面軟件。信息提取軟件對圖像進(jìn)行圖像處理，并從圖像中提取出火光亮度信息和背景清晰度{曰息。濃度判斷軟件根據(jù)火光亮度信息和背景清晰度信息，判斷確定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級，并輸出對應(yīng)的頻率信號。人機(jī)界面軟件顯示火光亮度信息、背景清晰度信息、煙霧濃度等級及其對應(yīng)的頻率值，并接收用戶的操作指令對信息提取軟件和濃度判斷軟件進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。變頻調(diào)速器接收工業(yè)控制計(jì)算機(jī)提供的頻率信號，并根據(jù)頻率信號控制除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；三臺變頻調(diào)速器分別與三臺熔煉爐的除塵風(fēng)機(jī)相連。如圖3所示，本實(shí)施方式通過攝像機(jī)采集爐內(nèi)煙霧圖像，并將圖像傳輸?shù)焦た貦C(jī)進(jìn)行處理，提取特征信息(即火光亮度信息和背景清晰度信息)，根據(jù)特征信息估計(jì)爐內(nèi)的煙霧濃度等級，以煙霧濃度等級作為閉環(huán)反饋控制變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)除塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
權(quán)利要求
1.一種用于工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能的控制方法，包括如下步驟(1)實(shí)時(shí)采集工頻熔煉爐內(nèi)的圖像；(2)對所述的圖像進(jìn)行圖像處理，從圖像中提取出火光亮度信息和背景清晰度信息；(3)根據(jù)所述的火光亮度信息和背景清晰度信息，判斷確定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級；(4)根據(jù)所述的煙霧濃度等級確定對應(yīng)的頻率信號；(5)根據(jù)所述的頻率信號控制除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能的控制方法，其特征在于所述的火光亮度信息為圖像的像素平均亮度值，所述的背景清晰度信息為圖像的邊緣像素個(gè)數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能的控制方法，其特征在于所述的步驟(3)中，判斷確定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級為先將圖像的像素平均亮度值和邊緣像素個(gè)數(shù)分別量化成大小在W，255]區(qū)間和W，15000]區(qū)間內(nèi)的數(shù)值，然后根據(jù)以下對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行判定當(dāng)圖像的像素平均亮度值在[230，255]內(nèi)，且邊緣像素個(gè)數(shù)在W，10]內(nèi)，則判定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級為1 ；當(dāng)圖像的像素平均亮度值在[200，230]內(nèi)，且邊緣像素個(gè)數(shù)在[10，50]內(nèi)，則判定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級為2 ；當(dāng)圖像的像素平均亮度值在[150，200]內(nèi)，且邊緣像素個(gè)數(shù)在W，100]內(nèi)，則判定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級為3 ；當(dāng)圖像的像素平均亮度值在[90，200]內(nèi)，且邊緣像素個(gè)數(shù)在[500,10000]內(nèi)，則判定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級為4 ；當(dāng)圖像的像素平均亮度值在[30，80]內(nèi)，且邊緣像素個(gè)數(shù)在[20，15000]內(nèi)，則判定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級為5 ；當(dāng)圖像的像素平均亮度值在W，20]內(nèi)，且邊緣像素個(gè)數(shù)在W，20]內(nèi)，則判定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級為6;其余情況，則判定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級為7。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能的控制方法，其特征在于所述的步驟O)中，從圖像中提取出火光亮度信息和背景清晰度信息為通過在圖像中選取代表爐內(nèi)壁的R0I，計(jì)算出ROI的像素平均亮度值作為所述的火光亮度信息，對ROI進(jìn)行 Carmy算子卷積計(jì)算然后統(tǒng)計(jì)出ROI的邊緣像素個(gè)數(shù)作為所述的背景清晰度信息。
5.一種用于工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 圖像采集單元，用于實(shí)時(shí)采集工頻熔煉爐內(nèi)的圖像；圖像處理單元，用于對所述的圖像進(jìn)行處理、計(jì)算、判斷，并輸出頻率信號； 變頻調(diào)速單元，用于根據(jù)所述的頻率信號控制除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的圖像處理單元，包括信息提取軟件，用于對所述的圖像進(jìn)行圖像處理，并從圖像中提取出火光亮度信息和背景清晰度信息；濃度判斷軟件，用于根據(jù)所述的火光亮度信息和背景清晰度信息，判斷確定工頻熔煉爐內(nèi)的煙霧濃度等級，并輸出對應(yīng)的頻率信號；人機(jī)界面軟件，用于顯示包括所述的火光亮度信息、背景清晰度信息、煙霧濃度等級及其對應(yīng)的頻率值，并接收用戶的操作指令對所述的信息提取軟件和濃度判斷軟件進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的圖像采集單元為工業(yè)攝像機(jī)；所述的圖像處理單元為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)；所述的變頻調(diào)速單元為變頻調(diào)速器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的工業(yè)攝像機(jī)采用千兆以太網(wǎng)接口與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)連接；所述的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)采用RS485串行總線與變頻調(diào)速器實(shí)現(xiàn)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與三臺工業(yè)攝像機(jī)和三臺變頻調(diào)速器相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能的控制方法，包括(1)實(shí)時(shí)采集熔煉爐內(nèi)的圖像；(2)對圖像進(jìn)行處理，提取特征信息；(3)根據(jù)特征信息判定爐內(nèi)的煙霧濃度等級；(4)根據(jù)煙霧濃度等級判定輸出頻率；(5)根據(jù)輸出頻率控制除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明通過實(shí)時(shí)獲取工頻熔煉爐內(nèi)關(guān)于火光亮度和背景清晰度的信息來調(diào)節(jié)除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，避免了除塵風(fēng)機(jī)長時(shí)間處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下工頻熔煉的能量消耗；本發(fā)明還公開了一種用于工頻熔煉爐除塵風(fēng)機(jī)節(jié)能的控制系統(tǒng)，包括圖像采集單元、圖像處理單元和變頻調(diào)速單元，實(shí)時(shí)獲取熔煉爐內(nèi)關(guān)于火光亮度和背景清晰度信息自動調(diào)節(jié)除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，減少了工頻熔煉的能耗，降低了操作人員的工作強(qiáng)度。
文檔編號F04D27/00GK102322434SQ20111024862
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者盧曉榮, 宋執(zhí)環(huán), 張宏偉, 蔣立 申請人:浙江大學(xué)