一种基于视频分析的物料检测、节能方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及视频检测方法，尤其是一种基于视频分析的物料检测、节能方法及系统。一种基于视频分析的物料检测、节能方法及系统，该系统包括带式输送机的控制系统、安装在带式输送机上的摄像机，光电转换装置将摄像机采集到的信号进行传输，其特征在于上述带式输送机的控制系统为可对带动带式输送机旋转的电机进行变频调速的控制系统，光电转换装置将摄像机采集到的信号传输至嵌入式图像分析设备，嵌入式图像分析设备具有视频转换、分析功能，并与带式输送机的控制系统相连。本发明专利技术通过对输送带上物料的实时检测，调整驱动电机的转速，实现节能降耗和延长设备使用寿命的目的，具有较高的鲁棒性和极高的实用性。

Material detection and energy saving method and system based on video analysis

The invention relates to a video detection method, in particular to a material detection, energy saving method and system based on video analysis. An analysis of the video materials, detection method and system based on energy saving, the system includes camera control system, belt conveyor installation on belt conveyor, photoelectric conversion device, the signal captured by the camera for transmission, which is characterized in that the control system of the belt conveyor is to drive control system of VVVF the rotation of the conveyor belt motor, photoelectric conversion device and transmitting the signals to the embedded image captured by the camera with video analysis equipment, conversion, analysis function of embedded image analysis equipment, and is connected with the control system of belt conveyor. The invention has the advantages of high reliability and high practicability by adjusting the rotational speed of the driving motor and realizing the purpose of saving energy and reducing consumption and prolonging the service life of the equipment.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及视频检测方法，尤其是一种基于视频分析的物料检测、节能方法及系统。
技术介绍
当前，互联网+、工业4.0、人工智能蓬勃发展，传统工业领域也开始大量使用智能机器人来代替人工、提升工作效率、降低生产成本。带式输送机是矿山、港口、电厂等企业的主要运输设备，由于开采条件和生产环节的特殊性，无法保持带式输送机物料运量均匀，导致系统或单台带式输送机在负载较轻或无负载的状态下运行时间较长，不仅造成额定或设定转速下运行的电能浪费，而且也使带式输送机传动系统、转动部件、胶带形成无效磨损，缩短了设备使用寿命。对于井下物料的输送系统，一般需要几条或几十条带式输送机，首尾相连进行物料的输送，当系统中的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，对于生产企业来说年耗费电量和带式输送机维修、维护费用上百万。现阶段带式输送机大部分使用了变频驱动，根据运输环节条件和运输量，虽定期进行了人工设定调速，但节能效果尚不明显。近年多家科研院所对带式输送机节能进行了大量的研究，利用给料机定量、电子称称重、红外线等方式检测运输量，并通过变频设备控制带速实现节能， 但目前尚无有效、可靠的方案达到实时检测运输量变化、运输量分布，并利用变频设备真正实现智能调节带速的目的。另外，的开启需要从末位皮带依次启动，当整个生产线的皮带整个启动完成时，概需要50分钟以上，在启动的整个过程中，先启动的皮带一直处于空转状态中，并且各个皮带的启动都需要安排工作人员进行，这种启动方式因为皮带空转导致电能的浪费，同时加大了人力成本。
技术实现思路
本专利技术即是一种基于检测输送带上物料流量的实时变化，通过调整输送系统中带式输送机电机转速实现节能、降耗和安全性的一种基于视频分析的物料检测、节能方法及系统。为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案为：一种基于视频分析的物料检测、节能系统，该系统包括带式输送机的控制系统、安装在带式输送机上的摄像机，光电转换装置将摄像机采集到的信号进行传输，其特征在于上述带式输送机的控制系统为可对带动带式输送机旋转的电机进行变频调速的控制系统，光电转换装置将摄像机采集到的信号传输至嵌入式图像分析设备，嵌入式图像分析设备具有视频转换、分析功能，并与带式输送机的控制系统相连。上述嵌入式图像分析设备包含视频采集模块、单帧分析模块、多帧分析模块、增强分析模块，可对多帧连续的数字图像中带式输送机中输送带上的物料的量情况进行分析，嵌入式图像分析设备将分析的结果传送至带式输送机的控制系统，控制带动带式输送机旋转的电机转速；上述视频采集模块是将摄像机采集的视频信号转换成多帧连续的数字图像；单帧分析模块是基于单帧LBP纹理Adaboost分类器进行单帧分析，初步分析带式输送机的输送带上物料的平面纹理，得出物料在输送带面上所占比例，判定所述监控区域包含物料多少；多帧分析模块是对连续多帧数字图像进行分析，提升了单帧分析模块的分析精度，初步分析带式输送机的输送带上物料的立体情况；增强分析模块是利用基于立体LBP纹理分析的支持向量机分类器进行最终的判别，提升判别结果可信度，增强算法的精度。上述摄像机拍摄区域的宽度大于等于带式输送机的输送带的宽度。一种基于视频分析的物料检测、节能方法，该方法的工作步骤为：1）数据的采集：将摄像机拍摄的带式输送机指定区域的视频信号传输至嵌入式图像分析设备；2）转换：利用嵌入式图像分析设备的视频采集模块，将摄像机采集的视频信号转换成多帧连续的数字图像；3）分析：利用嵌入式图像分析设备中的单帧分析模块，对每幅单帧数字图像的LBP纹理Adaboost分类器进行单帧分析，初步分析带式输送机的输送带上物料的平面纹理，得出物料在输送带面上所占比例，判定所述监控区域包含物料多少，多帧分析模块对连续多帧数字图像进行分析；4）：判断：利用基于立体LBP纹理分析的支持向量机分类器的增强分析模块，对顺序时间段内的连续多帧数字图像中带式输送机的输送带上物料数量进行分析、判断；5）控制：将上述嵌入式图像分析设备的分析、判断结果传输至带式输送机的控制系统，通过带式输送机的控制系统，控制带动带式输送机旋转电机的转速。上述摄像机拍摄的指定区域为带式输送机的输送带，其拍摄的宽度大于等于带式输送机的输送带宽度。本专利技术的基于视频分析的物料检测方法及系统，可用于检测传输带上是否有物料，以及物料的多少。本专利技术的物料检测方法及系统是在摄像机作为传感器以及数字信号处理芯片的支持下实现的，通过前端摄像机采集数字视频信号，将采集的视频信号转换成多帧连续数字图像，将平面LBP纹理Adaboost分类器、连续多帧统计分析、动态LBP纹理支持向量机分类器等多种手段融合并用，最后得到被监控区域物料实时流量信息可靠的检测结果，并通过PCL逻辑编程对变频器输出频率进行调节，从而改变驱动电机转速，实现节能降耗和延长设备使用寿命的目的，具有较高的鲁棒性和极高的实用性。附图说明图1为本专利技术的系统原理图；图2为本专利技术的模型框图。具体实施方式如图1、2所示，在需要检测的带式输送机3的输送带上方安装有摄像机2，摄像机的拍摄区域的宽度大于等于输送带宽度。本方法及系统的工作过程为：1）数据的采集：将摄像机拍摄的带式输送机中输送带的视频，通过光电转换装置1传输至嵌入式图像分析设备6；2）转换：利用嵌入式图像分析设备中的视频采集模块，将摄像机采集的视频信号转换成多帧连续的数字图像；3）分析：利用嵌入式图像分析设备的单帧分析模块，对每幅单帧数字图像的LBP纹理Adaboost分类器进行单帧分析，初步分析带式输送机的输送带上物料的平面纹理，并快速过滤掉不存在物料的图像帧后，利用多帧分析模块对连续多帧数字图像进行分析，初步分析的立体情况，并快速过滤掉不存在物料的图像帧；4）：判断：利用基于立体LBP纹理分析的支持向量机分类器的增强分析模块，对顺序时间段内的连续多帧数字图像中带式输送机的输送带上物料数量进行分析、判断；5）控制：将上述分析、判断结果传送至PLC进行逻辑分析，分析结果传送至带式输送机的控制系统5，通过带式输送机的控制系统，控制带动带式输送机旋转电机4的转速。带式输送机的控制系统5是可对带动带式输送机旋转的电机4进行调速的控制系统，调速采用变频调速或其他调速方式。将嵌入式图像分析设备对输送带上物料数量的分析、判断数据，反馈给带式输送机的控制系统，分析、判断数据的结论有如下3种：1、输送带上物料数量属于正常值，嵌入式图像分析设备将信号反馈给带式输送机的控制系统，带式输送机的控制系统维持现有带式输送机旋转的电机转速；2、输送带上物料数量小于正常值，嵌入式图像分析设备将信号反馈给带式输送机的控制系统，此时带式输送机的控制系统控制整个输送系统中的多个带式输送机，由头至尾降低带式输送机的电机转速，以减少耗电量；3、输送带上物料数量在设定时间内为0时，说明被检测的带式输送机上游的带式输送机有可能出现2种情况：1）上游带式输送机的输送带撕裂或断裂；2）供料系统出现故障；当出现以上情况后，首先嵌入式图像分析设备将信号输送至整个控制系统的控制室，进行报警，同时向输送机的控制系统发出停转指令，整个输送系统停止运行，以防止出现局部物料的堆积等事故的发生。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于视频分析的物料检测、节能系统，该系统包括带式输送机的控制系统、安装在带式输送机上的摄像机，光电转换装置将摄像机采集到的信号进行传输，其特征在于上述带式输送机（3）的控制系统（5）为可对带动带式输送机旋转的电机（4）进行变频调速的控制系统，光电转换装置（1）将摄像机（2）采集到的信号传输至嵌入式图像分析设备（6），嵌入式图像分析设备具有视频转换、分析功能，并与带式输送机的控制系统相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于视频分析的物料检测、节能系统，该系统包括带式输送机的控制系统、安装在带式输送机上的摄像机，光电转换装置将摄像机采集到的信号进行传输，其特征在于上述带式输送机（3）的控制系统（5）为可对带动带式输送机旋转的电机（4）进行变频调速的控制系统，光电转换装置（1）将摄像机（2）采集到的信号传输至嵌入式图像分析设备（6），嵌入式图像分析设备具有视频转换、分析功能，并与带式输送机的控制系统相连。2.根据权利要求1所述的一种基于视频分析的物料检测、节能系统，其特征在于上述嵌入式图像分析设备（6）包含视频采集模块、单帧分析模块、多帧分析模块、增强分析模块，可对多帧连续的数字图像中带式输送机中输送带上的物料的量情况进行分析，嵌入式图像分析设备将分析的结果传送至带式输送机的控制系统（5），调节带动带式输送机（3）旋转的电机（4）转速；上述视频采集模块是将摄像机采集的视频信号转换成多帧连续的数字图像；单帧分析模块是基于单帧LBP纹理Adaboost分类器进行单帧分析，初步分析带式输送机的输送带上物料的平面纹理，得出物料在输送带面上所占比例，判定所述监控区域包含物料多少；多帧分析模块是对连续多帧数字图像进行分析，提升了单帧分析模块的分析精度，初步分析带式输送机的输送带上物料的立体情况；增强分析模块是利用基于立体LBP纹理分析的支持向量机分类器进...

【专利技术属性】
技术研发人员：李铮，
申请(专利权)人：李铮，
类型：发明
国别省市：宁夏;64