技术领域
[0001] 本发明涉及工业互联网技术领域，具体而言，尤其涉及一种矿石流视觉检测与皮带电机协同智能控制方法及系统。
相关背景技术
[0002] 皮带是矿山开采的关键设备。由于在开采的过程中，普遍存在着部分时刻矿石流量大、部分时刻矿石流量小，同一时间皮带上矿石流量分布不均匀，同时也存在部分区段运载的矿石流量偏大、部分区段运载的矿石流量偏小的现象。然而传统的皮带电机的运行速率和频率相对固定，矿石流量和皮带电机速度不能进行实时匹配，从而白白浪费了大量的电能，也加剧了皮带的机械疲劳。对于井下的矿井，一般需要几条或几十条皮带，首尾相连进行矿石的输送，当几条或几十条带式输送机在负载较轻或无负载的状态下运行，浪费了生产企业的年耗电费并且缩短了皮带的使用寿命。
[0003] 现阶段皮带大部分使用了变频驱动，根据生产条件和运输量，很少或者即使进行了人工调速，但智能化程度较低而且不够节能。
具体实施方式
[0051] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0052] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0053] 如图1所示，本发明提供了一种矿石流视觉检测与皮带电机协同智能控制方法，包括：
[0054] S1、实时采集矿石皮带的运行视频图像；
[0055] S2、对采集的矿石皮带的运行视频图像进行矿石流的占比检测，获取矿石流的占比检测结果；
[0056] S3、对采集的矿石皮带的运行视频图像进行占比加速度计算，获取矿石流的变化速度结果；
[0057] S4、对获取矿石流的占比检测结果和变化速度结果进行分析，并发出控制信号；
[0058] S5、根据控制信号改变相应电机的实际转速，采用滑模控制方式对皮带电机进行智能调速。
[0059] 具体实施时，作为本发明优选的实施方式，步骤S2，具体包括：
[0060] S21、基于采集的矿石皮带视频，提取矿石皮带视频中单个时刻点的皮带图像；
[0061] S22、对提取到单个时刻点的皮带图像进行矿石流占比的检测计算，单个时刻点的皮带图像矿石流的占比Pi的计算公式如下：
[0062]
[0063] 式中，S矿石流表示单个时刻点的皮带图像中矿石流的像素面积，S皮带表示单个时刻点的皮带图像中传送带的像素面积。
[0064] 具体实施时，作为本发明优选的实施方式，步骤S3，具体包括：
[0065] S31、从矿石皮带视频中提取出一段连续单位时间T内的起始时刻点和结束时刻点的皮带图像；
[0066] S32、对提取到的单位时间T内的起始时刻点和结束时刻点的皮带图像分别进行矿石流占比的检测计算；其中：
[0067] 起始时刻点的皮带图像矿石流的占比P起始的计算公式如下：
[0068]
[0069] 式中，S矿石流(起始)表示起始时刻点的皮带图像中矿石流的像素面积，S皮带(起始)表示起始时刻点的皮带图像中传送带的像素面积；
[0070] 结束时刻点的皮带图像矿石流的占比P结束的计算公式如下：
[0071]
[0072] 式中，S矿石流(结束)表示结束时刻点的皮带图像中矿石流的像素面积，S皮带(结束)表示结束时刻点的皮带图像中传送带的像素面积；
[0073] S33、根据计算的起始时刻点的皮带图像矿石流的占比P起始和结束时刻点的皮带图像矿石流的占比P结束进行占比加速度计算，皮带图像矿石流的占比加速度PA的计算公式如下：
[0074]
[0075] 具体实施时，作为本发明优选的实施方式，步骤S4，具体包括：
[0076] S41、当矿石流的占比超过设定占比阈值且占比加速度未超过设定加速度阈值时，发出增大皮带电机转速的指令；
[0077] S42、当矿石流的占比未超过设定占比阈值且占比加速度未超过设定加速度阈值时，发出减小皮带电机转速的指令；
[0078] S43、当矿石流的占比超过设定占比阈值且占比加速度超过设定加速度阈值时，发出快速减小皮带电机转速直到停机的指令；
[0079] S44、当矿石流的占比为0且占比加速度为0时，发出皮带电机怠速指令。
[0080] 具体实施时，作为本发明优选的实施方式，步骤S5，具体包括：
[0081] S51、建立皮带电机在同步旋转坐标系下的数学模型；
[0082] S52、结合步骤S51建立的数学模型，设计一种基于指数趋近律的转速控制器；
[0083] S53、通过转速控制器产生的转速信号来驱动皮带电机。
[0084] 本发明实施例还提供了一种基于上述矿石流视觉检测与皮带电机协同智能控制方法实现的矿石流视觉检测与皮带电机协同智能控制系统，如图2所示，包括：矿石皮带视频和图像模块、矿石流占比检测模块、矿石流占比加速度检测模块、矿石流智能控制模块和电机协同模块，其中：
[0085] 所述矿石皮带视频和图像模块，用于实时采集矿石皮带的运行视频图像；
[0086] 所述矿石流占比检测模块，用于对采集的矿石皮带的运行视频图像进行矿石流的占比检测，获取矿石流的占比检测结果；
[0087] 所述矿石流占比加速度检测模块，用于对采集的矿石皮带的运行视频图像进行占比加速度计算，获取矿石流的变化速度结果；
[0088] 所述矿石流智能控制模块，用于对获取矿石流的占比检测结果和变化速度结果进行分析，并发出控制信号；
[0089] 所述电机协同模块，用于根据控制信号改变相应电机的实际转速，采用滑模控制方式对皮带电机进行智能调速。
[0090] 对于本发明实施例的而言，由于其与上面实施例中的相对应，所以描述的比较简单，相关相似之处请参见上面实施例中部分的说明即可，此处不再详述。
[0091] 本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机指令集，计算机指令集被处理器执行时实现如上文任一实施例所提供的矿石流视觉检测与皮带电机协同智能控制方法。
[0092] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
[0093] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0094] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0095] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read‑Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0096] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
