[發明專利]一種基于物聯網的高爐爐頂齒輪箱溫度閉環控制方法

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• 申請號: 201810339123.6
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108549427A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 北京京大律業知識產權代理有限公司
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19;C21B5/00;C21B3/06
• 代理公司: 北京市京大律師事務所 11321
• 代理人: 陶韜

1.一種基于物聯網的高爐爐頂齒輪箱溫度閉環控制系統，其特征在于，所述基于物聯網的高爐爐頂齒輪箱溫度閉環控制系統包括：

太陽能供電模塊，與主控模塊連接，用于通過太陽能電池板將太陽能轉化為電能給高爐進行持久供電；

外接電源供電模塊，在光能不充足時可使用外接電源供電模塊繼續工作；

傳感器模塊，傳感器模塊和主控模塊可實現對對溫度的智能控制；

所述傳感器模塊能量檢測的信號檢測方法的具體步驟為：

對于已知的射頻或中頻調制信號的中心頻率和可能接收到的信號的帶寬Bc：

第一步，利用混頻器將射頻或者中頻信號與單頻混頻獲得信號x1；

第二步，利用低通濾波器A去除信號x1的高頻分量，低通濾波器A的3dB帶寬大于分析帶寬Bs，獲得信號x2，此時x2是零中頻的信號，并且帶寬為Bs的信號受到濾波器A的影響很小，可忽略不計；

第三步，由于x2已經是零中頻信號了，故Fo＝0，對信號x2進行NFFT點數的FFT運算，然后求模，并將前NFFT/2個點存入VectorF中，VectorF中保存了信號x2的幅度譜；

第四步，將分析帶寬Bs分為N塊相等的Block，N＝3，4，.....，每一個Block要進行運算的帶寬為Bs/N，設要分析帶寬Bs的最低頻率為FL，FL＝0，則nBlock塊，n＝1...N，所對應的頻率區間范圍分別是[FL+(n-1)Bs/N，FL+(n)Bs/N]，將VectorF中對應的頻段的頻率點分配給每個block，其中nBlock分得的VectorF點范圍是[Sn,Sn+kn]，其中表示每段分得的頻率點的個數，而表示的是起始點，fs是信號采樣頻率，round(*)表示四舍五入運算；

第五步，對每個Block求其頻譜的能量Σ||2，得到E(n)，n＝1...N；

第六步，對向量E求平均值

第七步，求得向量E的方差和

第八步，更新標志位flag，flag＝0，表示前一次檢測結果為無信號，此種條件下，只有當σ_sum>B2時判定為當前檢測到信號，flag變為1；當flag＝1，表示前一次檢測結果為有信號，此種條件下，只有當σ_sum<B1時判定為當前未檢測到信號，flag變為0，B1和B2為門限值，由理論仿真配合經驗值給出，B2>B1；

第九步，根據標志位控制后續解調線程等是否開啟：flag＝1，開啟后續解調線程等，否則關閉后續解調線程；

高爐參數配置模塊，與主控模塊連接，用于對高爐煉鐵時的參數進行配置；

主控模塊，與太陽能供電模塊、高爐參數配置模塊、進料模塊、通風模塊、加熱模塊、鑄鐵模塊、殘渣處理模塊、顯示模塊連接，用于調度各個模塊正常工作；

所述主控模塊的信號檢測方法包括以下步驟：

第一步，利用混頻器將射頻或者中頻信號與單頻混頻獲得信號x1；

第二步，利用低通濾波器A去除信號x1的高頻分量，低通濾波器A的3dB帶寬大于分析帶寬Bs，獲得信號x2，此時x2是零中頻的信號，并且帶寬為Bs的信號受到濾波器A的影響很小，可忽略不計；

第三步，將信號x2同時進行二步處理：先將x2通過低通濾波器B，通頻帶為0--PBs，P<1，獲得信號的低頻時域信號x2L帶寬為PBs；再將x2通過高通濾波器，通頻帶為PBs－Bs，獲得信號的高頻時域信號x2H帶寬為(1-P)Bs；

第四步，利用時域累計，即時域信號的模的平方和，求出信號x2L的能量值EL，以及信號x2H的能量值EH；

第五步，求得比值R＝EL/EH；

第六步，門限標定，首先對有信號和無信號的數據進行多次求R值，通過統計概率獲得門限C1和C2，C2>C1，C2值的大小主要影響漏檢概率，C1的大小主要影響誤警概率，所選擇的門限應保證以上兩種不利因數可能的小；

第七步，標志位flag的更新，flag＝0，表示前一次檢測結果為無信號，此種條件下，只有當R>C2時判定為當前檢測到信號，flag變為1；當flag＝1，表示前一次檢測結果為有信號，此種條件下，只有當R<C1時判定為當前未檢測到信號，flag變為0；

第八步，根據標志位控制后續解調線程等是否開啟：flag＝1，開啟后續解調線程等，否則關閉后續解調線程；

進料模塊，與主控模塊連接，用于向高爐運送煉鐵原料；

通風模塊，與主控模塊連接，用于對高爐進行通風供氧；

加熱模塊，與主控模塊連接，用于對高爐內的原料進行高溫加熱；

鑄鐵模塊，與主控模塊連接，用于對高爐融合的鐵水進行澆注成型；

殘渣處理模塊，與主控模塊連接，用于對高爐生產后的殘渣進行處理；

顯示模塊，與主控模塊連接，用于顯示控制信息；

所述顯示模塊的圖像水印嵌入的載體圖像預處理具體包括：

第一步，對彩色圖像三個顏色通道的像素進行水印預處理，調整像素值等于邊界值0或255的像素點到合理范圍內；

第二步，構造相對應的三個位圖分別記錄三個顏色通道中被修改的像素位置，被修改過的為圖中標記為1，沒有被修改過的標為0，無損壓縮三個位圖；

第三步，清空彩色圖像R通道的第一行像素，為使用LSB算法嵌入三個參數：預測誤差組的臨界值ρ，壓縮后的位圖尺寸和水印消息大小，制造空間，被替換的LSBs和壓縮后的位圖作為負載的一部分；

所述顯示模塊的圖像水印嵌入的第一層水印嵌入具體包括：

第一步，在嵌入失真小于等于2的映射中嵌入水印，舍棄嵌入失真大于2的映射(0,0,0)→(1,1,1)，重建(1,1,1)的新映射；

第二步，對于符合要求的映射進行分類，分為5類，B類為預測誤差組(1,1,1)的新建映射：

A類：B類C類：

D類：E類：(N₁,N₂,N₃){(N₁+1,N₂+1,N₃+1)

第三步，最后將預測誤差組中的每個成員和它預測值相加得到處理后的像素值。