【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种双出铁口高炉出铁场除尘节电控制系统及方法，属于焊接设备。
技术介绍
1、高炉设备在生产铁水过程中，随着出铁口的打开、关堵及随着铁水的流动会产生大量烟尘，因此需设置除尘节电控制系统。高炉的出铁口的数量根据高炉规格的不同而不同，一种常见的高炉设置两个出铁口。对于双出铁口的高炉，按照炼铁工艺要求，一般为单出铁口出铁，在生产负荷较高时，允许双出铁口出铁。
2、目前为止高炉出铁口的除尘系统多为人工控制，操作流程大致如下：当出铁口的烟尘量出现明显的增大或减少时，由操作人员通过现场图像进行风机频率的控制，当出铁口状态由出铁变为未出铁状态或未出铁变为开始出铁时，由操作人员通过现场图像进行风机频率和阀门开度的控制，但由于此操作人员要同时控制多个程序，因此容易发生因控制信号不及时而导致的烟气外泄和电力浪费。因此对于如何设计除尘节电控制系统，使得除尘节电控制系统能够自动检测烟尘量而及时调节至不同的除尘运行模式，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种双出铁口高炉出铁场除尘节电控制系统及方法，能够根据烟尘大小及时准确地调整风机转速和阀门开度，满足铁口出铁工况和未出铁工况等多种工况下的除尘需求，解决
技术介绍
存在的上述问题。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种双出铁口高炉出铁场除尘节电控制系统，包含视觉单元、控制单元、风机和阀门单元；其中：视觉单元负责监测一号出铁口和二号出铁口的烟尘量，并根据烟尘量向控制单元输
4、进一步地，所述视觉单元包含摄像头一和摄像头二，分别安装在一号出铁口和二号出铁口处，分别用于监测第一出铁口和第二出铁口的烟尘量。
5、进一步地，所述视觉单元包含计算机，计算机用于接收摄像头一和摄像头二的图像信号，将信号输入给python程序用于图像处理，并将处理后得到的状态信息传递给控制单元。
6、进一步地，所述控制单元包含plc控制器及hmi人机交互界面，且具有两种运行模式，分别为自动模式和手动模式。
7、进一步地，所述风机为除尘风机，为本领域公知技术，可在市场上自行购买。
8、在正常生产过程中系统将处于自动模式，此模式下plc控制器将直接接收计算机传递的状态信号，并根据不同状态信号将风机单元及阀门单元调整到预设状态。
9、出现异常状况时或在有需要的情况下可以切换为手动模式，此模式下plc控制器将不再接收计算机信号，只接受hmi人机交互界面的人为控制。可控制内容包括风机频率及一号出铁口和二号出铁口除尘管道的阀门一和阀门二的开度。
10、进一步地，所述风机安装在一号出铁口和二号出铁口除尘管道交汇点的后方，对出铁口除尘管道进行直接作用，产生气流，将出铁口除尘管道中的烟尘吸取并输送到除尘设备中；
11、风机在自动模式中具有四个基础挡位，分别为低转速挡位、中转速挡位、高转速挡位和超高转速挡位；当现场有需要时，可在基础挡位上增加一个固定的预设值。
12、进一步地，所述阀门一和阀门二均为主控阀门，阀门一和阀门二分别与一号出铁口和二号出铁口处相应位置上的八个下级阀门连接。
13、一种双出铁口高炉出铁场除尘节电控制方法，采用上述双出铁口高炉出铁场除尘节电控制系统进行：
14、（1）将一号出铁口和二号出铁口的状态设定为出铁阶段和未出铁阶段：
15、①出铁阶段包含两个时期：出铁时较大烟尘量的状态划分为出铁烟尘期，此时风机处于高转速挡位或超高转速挡位；出铁时烟尘较小的状态划分为出铁平稳期，此时风机处于中转速挡位；
16、②将出铁结束至下一周期开始出铁的时间段划分为未出铁阶段，此时风机处于低转速挡位；
17、（2）通过自动检测出铁功能检测一号出铁口和二号出铁口的状态，具体步骤如下：
18、视觉单元负责监测一号出铁口和二号出铁口的烟尘量，并将信息传递给控制单元，控制单元将视觉单元的信号进行处理，判断出一号出铁口和二号出铁口的状态；
19、通过控制单元控制阀门一和阀门二的开度以及风机的挡位，具体步骤如下：
20、①视觉单元检测到一号出铁口处于出铁阶段、二号出铁口处于未出铁阶段时，控制单元调节阀门一的开度为高导通状态，阀门二的开度为低导通状态，风机的功率集中在一号出铁口所在的阀门一处，同时根据一号出铁口处的烟尘量调节风机的转速至对应挡位；
21、②当视觉单元检测到一号出铁口处于未出铁阶段、二号出铁口处于出铁阶段时，将单元调节阀门一的开度调整为低导通状态，阀门二的开度为高导通状态，风机的功率集中在二号出铁口所在的阀门二处，同时根据二号出铁口处的烟尘量调节风机的转速至对应挡位；
22、③当视觉单元检测到一号出铁口和二号出铁口均处于出铁阶段时，将阀门一和阀门二的开度均调整为高导通状态，并控制风机的转速保持在对应挡位，直至一号出铁口和二号出铁口不符合出铁阶段的条件；
23、④当视觉单元检测到一号出铁口与二号出铁口均处于未出铁阶段时，将阀门一和阀门二的开度均调整为低导通状态，并控制风机的转速保持在对应挡位。
24、进一步地，所述自动检测出铁功能是通过深度学习识别方法或标志物识别方法实现的：
25、所述深度学习识别方法为：通过收集三个阶段出铁口的出铁图像，构建了一个数据集并训练了一个模型，该模型能够准确地识别一号出铁口和二号出铁口所处状态；
26、所述标志物识别方法为：在一号出铁口和二号出铁口烟尘处的后方安装标识板，通过opencv识别标识板的绿色面积判断烟尘量的大小，准确地识别一号出铁口和二号出铁口所处状态；
27、所述深度学习识别方法和标志物识别方法可以单独运行任意一种，也可以共同完成烟尘量的识别任务，并以烟尘量较大的识别结果为准。
28、进一步地，在深度学习识别方法和标志物识别方法识别一号出铁口和二号出铁口所处状态的基础上，增加单独的神经网络模型进行工人作业识别；若当一号出铁口和二号出铁口处有工人作业，则在当前风机转速的基础上提高一个预设值的量；当工人作业完毕撤离现场后，风机转速将恢复基础转速。
29、进一步地，当视觉单元判定当前状态为未出铁阶段且无工人作业情况时，首先使用opencv对标识板的位置进行轮廓识别并重新标定，对标识板的颜色和亮本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双出铁口高炉出铁场除尘节电控制系统，其特征在于：包含视觉单元、控制单元、风机和阀门单元；其中：视觉单元负责监测一号出铁口和二号出铁口的烟尘量，并根据烟尘量向控制单元输出不同的状态信号，控制单元接收状态信号，将分别控制阀门单元和风机单元进行动作响应；阀门单元分为两部分，分别为设置在一号出铁口（3）和二号出铁口（4）除尘管道中的阀门一（1）和阀门二（2），当一号出铁口（3）和/或二号出铁口（4）处于未出铁阶段时，控制单元控制阀门一（1）和/或阀门二（2）的开度减小，当一号出铁口（1）和/或二号出铁口（2）处于出铁阶段时，控制单元控制阀门一（1）和/或阀门二（2）的开度加大；风机单元包含一个风机（5），该风机（5）串联在阀门一（1）和阀门二（2）之间的管道中，风机（5）的功率集中在烟尘较大的阀门一（1）或阀门二（2）处，提高风机利用率，同时控制单元通过变频器控制风机（5）的不同转速挡位，以匹配不同的烟尘量。
2.根据权利要求1所述的一种双出铁口高炉出铁场除尘节电控制系统，其特征在于：所述视觉单元包含摄像头一（6）和摄像头二（7），分别安装在一号出铁口（3）和二号出铁
3.根据权利要求2所述的一种双出铁口高炉出铁场除尘节电控制系统，其特征在于：所述视觉单元包含计算机（8），计算机（8）用于接收摄像头一（6）和摄像头二（7）的图像信号，将信号输入给python程序用于图像处理，并将处理后得到的状态信息传递给控制单元。
4.根据权利要求1或2所述的一种双出铁口高炉出铁场除尘节电控制系统，其特征在于：所述控制单元包含PLC控制器（9）及HMI人机交互界面（10），且具有两种运行模式，分别为自动模式和手动模式。
5.根据权利要求4所述的一种双出铁口高炉出铁场除尘节电控制系统，其特征在于：所述风机（5）安装在一号出铁口（3）和二号出铁口（4）除尘管道交汇点的后方，对出铁口除尘管道进行直接作用，产生气流，将出铁口除尘管道中的烟尘吸取并输送到除尘设备中；
6.根据权利要求1或2所述的一种双出铁口高炉出铁场除尘节电控制系统，其特征在于：所述阀门一（1）和阀门二（2）均为主控阀门，阀门一（1）和阀门二（2）分别与一号出铁口（3）和二号出铁口（4）处相应位置上的八个下级阀门连接。
7.一种双出铁口高炉出铁场除尘节电控制方法，采用权利要求1-6任一项所述的双出铁口高炉出铁场除尘节电控制系统，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的一种双出铁口高炉出铁场除尘节电控制方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的一种双出铁口高炉出铁场除尘节电控制方法，其特征在于：在深度学习识别方法和标志物识别方法识别一号出铁口和二号出铁口所处状态的基础上，增加单独的神经网络模型进行工人作业识别；若视觉单元检测出一号出铁口和二号出铁口处有工人作业，则在当前风机转速的基础上提高一个预设值的量；当工人作业完毕撤离现场后，风机转速将恢复基础转速。
10.根据权利要求9所述的一种双出铁口高炉出铁场除尘节电控制方法，其特征在于：当视觉单元判定当前状态为未出铁阶段且无工人作业情况时，首先使用OpenCV对标识板的位置进行轮廓识别并重新标定，对标识板的颜色和亮度进行识别；若低于一个预设值，则通过HMI指示灯提示操作人员进行擦拭，并建议工作人员切换为只由神经网络方法进行判断，或暂时调整为手动模式。
...【技术特征摘要】
1.一种双出铁口高炉出铁场除尘节电控制系统，其特征在于：包含视觉单元、控制单元、风机和阀门单元；其中：视觉单元负责监测一号出铁口和二号出铁口的烟尘量，并根据烟尘量向控制单元输出不同的状态信号，控制单元接收状态信号，将分别控制阀门单元和风机单元进行动作响应；阀门单元分为两部分，分别为设置在一号出铁口（3）和二号出铁口（4）除尘管道中的阀门一（1）和阀门二（2），当一号出铁口（3）和/或二号出铁口（4）处于未出铁阶段时，控制单元控制阀门一（1）和/或阀门二（2）的开度减小，当一号出铁口（1）和/或二号出铁口（2）处于出铁阶段时，控制单元控制阀门一（1）和/或阀门二（2）的开度加大；风机单元包含一个风机（5），该风机（5）串联在阀门一（1）和阀门二（2）之间的管道中，风机（5）的功率集中在烟尘较大的阀门一（1）或阀门二（2）处，提高风机利用率，同时控制单元通过变频器控制风机（5）的不同转速挡位，以匹配不同的烟尘量。
2.根据权利要求1所述的一种双出铁口高炉出铁场除尘节电控制系统，其特征在于：所述视觉单元包含摄像头一（6）和摄像头二（7），分别安装在一号出铁口（3）和二号出铁口（4）处，分别用于监测第一出铁口（3）和第二出铁口（4）的烟尘量。
3.根据权利要求2所述的一种双出铁口高炉出铁场除尘节电控制系统，其特征在于：所述视觉单元包含计算机（8），计算机（8）用于接收摄像头一（6）和摄像头二（7）的图像信号，将信号输入给python程序用于图像处理，并将处理后得到的状态信息传递给控制单元。
4.根据权利要求1或2所述的一种双出铁口高炉出铁场除尘节电控制系统，其特征在于：所述控制单元包含plc控制器（9）及hmi人机交互界面（10...
【专利技术属性】
技术研发人员：张士慧，王树川，刘海春，徐伟文，赵一凡，宋治阳，林西强，张文奇，房瑞，
申请(专利权)人：河北天柱钢铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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