[發明專利]一種基于絮團特性反饋的煤泥水智能加藥方法及系統

有效

• 申請號: 202110472310.3
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113104945B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 董憲姝;馬曉敏;樊玉萍;韓宜純;姚素玲;孫冬;鞏固
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N35/00
• 分類號: G01N35/00
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 冷錦超;鄧東東

1.一種基于絮團特性反饋的煤泥水智能加藥方法，其特征在于：采用一種基于絮團特性反饋的煤泥水智能加藥系統，所述智能加藥系統包括檢測系統、圖像識別系統、智能控制器、加藥執行裝置，所述檢測系統、圖像識別系統將采集的入料管上的入料流量、入料濃度及溢流水濁度數據、煤泥水的絮團圖像數據發送至智能控制器，智能控制器構建BP神經網絡根據此刻檢測的數據預判下一時刻的狀態，根據與目標值的偏差及偏差變化率進行模糊控制，從而得到藥劑調節量控制加藥裝置進行調整；

所述檢測系統包括入料檢測裝置與溢流水檢測裝置，所述入料檢測包括設置在入料管上的流量計和第一濃度計，所述溢流水檢測裝置包括設置在濃縮池輸出管上的第二濃度計；

所述圖像識別系統包括圖像采集裝置和圖像分析系統，所述圖像采集裝置安裝在濃縮池的耙子上，隨耙子緩慢移動，實時進行絮團檢測；

所述加藥執行裝置包括制藥裝置、儲藥池、可控閥門和加藥泵，所述制藥裝置與儲藥池相連，所述儲藥池與加藥泵的入口端相連，所述加藥泵的出口端與濃縮池相連，所述加藥泵的控制端通過導線與變頻器相連后與加藥測控系統相連；

所述圖像采集裝置包括采用鋼板制作的方形殼體，所述鋼板的連接處設置有橡膠進行密封，所述方形殼體內部設置有工業照相機（7）、光源（2）、觀察柱（4）、水箱（1）和第一小型泵（3）、第二小型泵（6），所述方形殼體的頂端設置有遮光布（5）；

所述第二小型泵（6）的入口端與入料管相連，所述第二小型泵（6）的出口端與觀察柱（4）相連，所述第一小型泵（3）的入口端與水箱（1）相連，所述第一小型泵（3）的出口端與觀察柱（4）相連；

在采集圖像時首先水泵抽取水箱中的水，當達到300mL的位置，控制器停止水泵抽取，同時開啟煤泥水泵的抽取，同理到達400mL的位置，泵停止抽?。辉诿耗嗨贸槿〉耐瑫r照相機以10s一張速度進行拍照，并將圖像傳輸給智能控制器，拍照5min后停止拍照，打開電磁閥，將煤泥水進行排出，并快速抽取100mL水對觀察柱進行沖洗；再周而復始以上過程，直至水箱水升100mL發出警報，對水箱進行加水；

包括如下步驟：

步驟一：數據采集：通過檢測系統采集入料管上的入料流量、入料濃度及溢流水濁度數據發送至智能控制器，通過圖像采集裝置采集煤泥水的絮團圖像數據發送至智能控制器；

步驟二：數據處理：智能控制器將步驟一采集的數據進行圖像處理、BP神經網絡預測、模糊識別；

通過圖像處理將采集的煤泥水的絮團圖像進行預處理、去噪、目標邊緣提取后得到目標絮團當前時刻的分形維數；

通過BP神經網絡預測下一時刻目標絮團的分形維數目標值；

步驟三：加藥控制：將通過圖像處理得到的絮團的分形維數與絮團的分形維數目標值進行比較，來控制加藥量。

2.根據權利要求1所述的一種基于絮團特性反饋的煤泥水智能加藥方法，其特征在于：所述步驟二中的通過圖像處理得到絮團的分形維數的具體步驟如下：

步驟2.1.1：圖像預處理：采用四領域拉普拉斯算子與圖像做空域卷積；

步驟2.1.2：圖像去噪：采用三窗口中值濾波濾除圖像噪聲；

步驟2.1.3：目標邊緣提?。翰捎肅anny算子提取絮團邊緣輪廓，并將Canny算子檢測目標絮團圖像進行形態學膨脹處理，填補缺失處并進行細化；

步驟2.1.4：圖像分割：將圖像灰度直方圖的最小波峰確定為閾值w，將小于w的像素點設定為0，大于w的像素點設為255；

步驟2.1.5：特征參數提?。海?）絮團的分形維數：采用遍歷的方法，確定圖像中絮團的長軸L與絮團的面積A，根據面積—長軸法lnA=D_flnL+lnα測定不同的L和A，對lnA、lnL進行線性擬合得到直線的斜率，即為絮團的分形維數?D_f，其中α為比例常數；（2）絮團的粒度：刪除二值圖像中面積小于四鄰域的絮團圖像，同時將大于四連通域的數量近似為絮團的粒度，同時計算絮團的數量；（3）絮團的粒徑：將絮團當量圓的最大直徑近似看做絮團粒徑。