一种焦炉废气砣杆工作状态的检测方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种焦炉废气砣杆工作状态的检测方法和系统，方法包括步骤：巡检机器人运动到指定的巡检点位，对目标砣杆进行拍照，得到巡检图；采用质量感知算法将所述巡检图与预先标定的配点图

【技术实现步骤摘要】
一种焦炉废气砣杆工作状态的检测方法和系统


[0001]本专利技术涉及巡检机器人
，具体涉及一种焦炉废气砣杆工作状态的检测方法和系统
。

技术介绍

[0002]焦炉废气盘工作环境高温
、
含尘大，废气盘砣杆容易出现卡阻问题，导致出现砣盘无法提起或者下落
。
当卡阻导致砣盘无法提起时，会造成牵引砣杆的链条拉断，对应燃烧室燃烧后的废气无法排出；而当卡阻导致砣盘无法下落时，若出现在空气侧，则空气量供应不足，燃烧不充分，使炉温降低；若出现在煤气侧，则会造成煤气直接进入烟道，存在烟道形成爆炸性混合气体的安全风险，同时由于供应煤气量减少导致炉温降低
。
[0003]针对焦炉废气盘砣杆工作状态检测这一问题，现有的产品主要是通过在焦炉废气系统中安装高清摄像头，上传图像到云端进行分析和处理，使用传统图像算法对砣杆位置
、
弯曲形状等进行识别和监测，以达到实时监测废气系统质量和性能的目的
。
如在焦炉机两侧各安装一套图像自动采集装置，检测焦炉废气开闭器断链自动检测系统，装置需要在高温
、
多尘等复杂环境下运行，图像自动采集装置的摄像头支架和传动杆频繁调节状态，都会影响图像采集质量，进而降低系统的检测准确性
。
[0004]另一些产品则采用嵌入式传感器技术，通过安装在焦炉砣杆上的温度传感器设备，获取砣杆温度信号，通过分析温度变换，得出砣杆工作状态的相关特性
。
如依靠立火道自动测温的装置，利用各探头温度比对功能，即当某一探头在交换结束后所测立火道最高温度点与上次交换后所测的立火道最高温度点数据进行比较，温度差绝对值在
50℃
至
100℃
之间时系统判定为卡砣，发出报警声与信息提示
。
岗位人员及时检查报警信息与对应燃烧室立火道温度曲线，根据温度曲线到现场确认并处理
。
该比对方式只是简单地比较两次测量值之间的差异，而没有考虑其他因素的影响，如环境变化
、
测量误差等，检测精度相对较低，可能会导致误报或漏报
。
同时该方法需要在交换结束后进行比对，但在一些情况下，如立火道温度波动较小的情况下，可能无法检测到卡砣现象，因此该方法不能适用于所有情况
。

技术实现思路

[0005]技术目的：针对上述技术问题，本专利技术提出了一种焦炉废气砣杆工作状态的检测方法和系统，其采用了
QATM
质量感知方法进行图像匹配，保证模板匹配鲁棒性和匹配效果，在图像优化分割时引入边缘检测损失与边界指导损失优化等，保证图像的语义分割效果，进而提高了废气盘坨杆状态识别精度
。
[0006]技术方案：为实现上述技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种焦炉废气砣杆工作状态的检测方法，其特征在于，包括步骤：
[0008]巡检机器人运动到指定的巡检点位，对目标砣杆进行拍照，得到巡检图
S
；
[0009]采用质量感知算法将所述巡检图
S
与预先标定的配点图
T
进行特征匹配，确定巡检
图
S
的最优匹配区域；
[0010]对所述巡检图
S
的最优匹配区域进行优化，分割得到砣杆关键部件的分割图，所述砣杆关键部件包括扇形轮外围区域
、
砣杆和横杆；
[0011]分析所述分割图，计算扇形轮外围区域与横杠角度，根据角度计算结果判断砣杆处于提起或者下落状态，计算砣杆的向量长度，根据长度计算结果，判断砣杆状态是否异常
。
[0012]优选地，所述采用质量感知算法包括步骤：
[0013]使用滑动窗口提取巡检图
S
中任一位于滑动窗口区域内的特征点；
[0014]将巡检图
S
中滑块提取的特征点与配点图
T
中的特征点进行相似度匹配，确定相互匹配的特征点即第一匹配点，进而确定巡检图
S
在配点图
T
中的第一相似度
L(t|s):
[0015][0016]其中，
s
和
t
是匹配图像和模板上的滑块，设
f
s
和
f
t
是经过卷积后的滑块特征表示，
ρ
(
·
)
是两个特征之间的余弦相似度度量，
α
是匹配参数
。
[0017]将与配点图
T
匹配标定区域内的特征点与巡检图
S
中的特征点进行相似度匹配，确定相互匹配的特征点对即第二匹配点，进而确定配点图
T
在巡检图
S
中的第二相似度
L(s|t):
[0018][0019]根据第一相似度
L(t|s)
和第二相似度
L(s|t)
，计算
S
和
T
之间目标出现置信度的评价指标
QATM(S,T)
，即
[0020]QATM(S,T)
＝
L(t|s)
·
L(s|t)
[0021]使用滑动窗口遍历巡检图
S
中的所有位置，将计算得到的评价指标的最大值所在的位置，确定为巡检图的最优匹配区域
。
[0022]优选地，采用改进的
STDC
‑
seg
语义分割模型对所述巡检图
S
的最优匹配区域进行优化分割，得到砣杆关键部件的分割图，所述改进的
STDC
‑
seg
语义分割模型包括输入
input
模块
、stage1、stage2、stage3、stage4、stage5、
特征对齐
FAM
模块
、
特征融合
FFM
模块
、Seg Head
分割模块和输出
output
模块，优化分割流程包括：
[0023]输入
input
模块将输入图片通过预设步长的卷积层，计算得到预设通道数和尺寸的第一特征图；
[0024]第一特征图依次输入
stage1
和
stage2
，
stage1
和
stage2
均使用一个卷积层，用来提取特征，
stage2
输出第二特征图；
[0025]第二特征图依次输入
stage3、stage4
和
stage5
，其中，
stage3、stage4
和
stage5
均包括多个
STDC
模块，
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种焦炉废气砣杆工作状态的检测方法，其特征在于，包括步骤：巡检机器人运动到指定的巡检点位，对目标砣杆进行拍照，得到巡检图
S
；采用质量感知算法将所述巡检图
S
与预先标定的配点图
T
进行特征匹配，确定巡检图
S
的最优匹配区域；对所述巡检图
S
的最优匹配区域进行优化，分割得到砣杆关键部件的分割图，所述砣杆关键部件包括扇形轮外围区域
、
砣杆和横杆；分析所述分割图，计算扇形轮外围区域与横杠角度，根据角度计算结果判断砣杆处于提起或者下落状态，计算砣杆的向量长度，根据长度计算结果，判断砣杆状态是否异常
。2.
根据权利要求1所述的一种焦炉废气砣杆工作状态的检测方法，其特征在于，所述采用质量感知算法包括步骤：使用滑动窗口提取巡检图
S
中任一位于滑动窗口区域内的特征点；将巡检图
S
中滑块提取的特征点与配点图
T
中的特征点进行相似度匹配，确定相互匹配的特征点即第一匹配点，进而确定巡检图
S
在配点图
T
中的第一相似度
L(t|s):
其中，
s
和
t
是匹配图像和模板上的滑块，设
f
s
和
f
t
是经过卷积后的滑块特征表示，
ρ
(
·
)
是两个特征之间的余弦相似度度量，
α
是匹配参数
。
将与配点图
T
匹配标定区域内的特征点与巡检图
S
中的特征点进行相似度匹配，确定相互匹配的特征点对即第二匹配点，进而确定配点图
T
在巡检图
S
中的第二相似度
L(s|t):
根据第一相似度
L(t|s)
和第二相似度
L(s|t)
，计算
S
和
T
之间目标出现置信度的评价指标
QATM(S,T)
，即
QATM(S,T)
＝
L(t|s)
·
L(s|t)
使用滑动窗口遍历巡检图
S
中的所有位置，将计算得到的评价指标的最大值所在的位置，确定为巡检图的最优匹配区域
。3.
根据权利要求1所述的一种焦炉废气砣杆工作状态的检测方法，其特征在于，采用改进的
STDC
‑
seg
语义分割模型对所述巡检图
S
的最优匹配区域进行优化分割，得到砣杆关键部件的分割图，所述改进的
STDC
‑
seg
语义分割模型包括输入
input
模块
、stage1、stage2、stage3、stage4、stage5、
特征对齐
FAM
模块
、
特征融合
FFM
模块
、Seg Head
分割模块和输出
output
模块，优化分割流程包括：输入
input
模块将输入图片通过预设步长的卷积层，计算得到预设通道数和尺寸的第一特征图；第一特征图依次输入
stage1
和
stage2
，
stage1
和
stage2
均使用一个卷积层，用来提取特征，
stage2
输出第二特征图；第二特征图依次输入
stage3、stage4
和
stage5
，其中，
stage3、stage4
和
stage5
均包括多个
STDC
模块，
stage4
和
stage5
均设置上采样操作，
stage3
输出空间特征信息，
stage4
和
stage5
分别输出第三特征图和第四特征图；
将第三特征图和第四特征图分别输入一个特征对齐
FAM
模块，经特征对齐
FAM
模块处理后得到对应的第五特征图和第六特征图；将所述第四特征图
、
第五特征图和第六特征图进行融合，融合结果作为特征融合
FFM
模块的一个输入，用于提供高层次语义信息，
stage3
输出的空间特征信息作为特征融合
FFM
模块的另一个输入，用于提供低层次细节信息，特征融合
FFM
模块的输出第七特征图；
Seg Head
分割模块对第七特征图进行分割处理，得到砣杆关键部件的分割图，由输出
output
模块输出
。4.
根据权利要求3所述的一种焦炉废气砣杆工作状态的检测方法，其特征在于：所述特征对齐
FAM
模块包括：低级特征图输入模块
、
高级特征图输入模块
、
特征选择
FSM
模块
、
第一
Concat
层
、
卷积层
、
第二
Concat
层
、
可变形卷积
DCN
层
、
激活层
、
对齐
Palgin
层；其中，低级特征图输入模块输出的低级特征图作为特征选择
FSM
模块的输入，所述特征选择
FSM
模块用于增强低级特征图中的空间信息，即下式：模块用于增强低级特征图中的空间信息，即下式：其中，
P
selec...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵济海，刘爽，张兆珩，
申请(专利权)人：南京天创电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：