一种高炉堵铁口时间智能预报装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高炉堵铁口时间智能预报装置，包括视频捕获单元和与视频捕获单元连接的边缘计算盒子，其中边缘计算盒子包括依次连接的视频处理单元、图像预处理单元、堵铁口时间预测单元以及预报单元，利用网络摄像头采集出铁口铁水的视频数据，然后将编码过的视频流数据传输到边缘计算盒子，在边缘计算盒子内部会依次对视频流进行解码、帧图像提取、图像预处理、堵铁口时间预测以及对高炉堵铁口时间进行预报，解决了现有技术无法准确预测高炉堵铁口时间的技术问题，利用边缘计算的方式进行实时推理与预报，这样处理可以降低网络传输的成本，避免冗余数据的存储，且可以在不干扰工厂原有网络系统的情况下方便地部署。厂原有网络系统的情况下方便地部署。厂原有网络系统的情况下方便地部署。

An intelligent prediction device for iron plugging time of blast furnace

【技术实现步骤摘要】
一种高炉堵铁口时间智能预报装置


[0001]本专利技术主要涉及高炉冶炼
，特指一种高炉堵铁口时间智能预报装置。

技术介绍

[0002]高炉炼铁是生产钢铁的重要环节，其产物是生成液态铁水。排放这些液态铁水的过程被称为出铁，其目的是为了防止炉内液位对高炉冶炼过程的干扰，并且可以防止冶炼过程中重大事故的发生。
[0003]在高炉炼铁的过程中，铁水不断产生，炉内液位不断升高，当液位达到一定高度时，需要利用机械臂钻开出铁口，使铁水从出铁口流出。在出铁过程中，随着铁水的流出，炉内液位下降，当下降到一定高度时，为了防止炉内气体从出铁口泄露，必须及时使用炮泥机将出铁口堵住，这个过程被称为堵铁口。堵铁口的时间至关重要，过早则炉内渣铁未放净，过晚则炉内气体喷出且容易造成安全隐患。因此，智能确定堵铁口时间对于提高高炉运行效率、保证高炉安全出铁具有重大意义。目前，炉前堵铁口操作多为工人目视判断并采用手动操作液压阀控制，缺乏安全保证和操作依据，全凭经验操作，主观干预太强，所以设备故障率高，可靠性差。
[0004]专利公开号CN111254243A专利技术专利通过建立表征高炉熔炼过程的条件参数、操作参数与堵铁口时间的优良操作模式库，以及判断在优良操作模式库中是否能匹配获得与当前工况对应且满足预设相似度条件的最优操作模式，若是，根据最优操作模式获得高炉堵铁口时间，否则建立投影寻踪回归模型，并基于投影寻踪回归模型对堵铁口时间进行预测。此专利技术只是利用了高炉熔炼过程的条件参数，没有利用出铁口的图像数据，而且其与预测方式是利用模式库匹配进行预测，没有利用学习能力强的智能算法，预测精度难以有保障。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供的高炉堵铁口时间智能预报装置，解决了现有技术无法准确预测高炉堵铁口时间的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出的高炉堵铁口时间智能预报装置包括：
[0007]视频捕获单元和与视频捕获单元连接的边缘计算盒子，其中边缘计算盒子包括依次连接的视频处理单元、图像预处理单元、堵铁口时间预测单元以及预报单元，其中：
[0008]视频捕获单元，用于获取铁水流视频；
[0009]视频处理单元，用于对铁水流视频进行处理，获得铁水流图像；
[0010]图像预处理单元，用于对铁水流图像进行预处理；
[0011]堵铁口时间预测单元，用于根据预处理后的铁水流图像获得高炉堵铁口预测时间；
[0012]预报单元，用于对高炉堵铁口时间进行预报。
[0013]进一步地，视频捕获单元包括高速相机，集成于高速相机上的网络摄像头、镜头防尘清扫模块、摄像头防振动模块、摄像头风冷模块、A/D转换模块、视频编码模块以及网络传
输模块，其中：
[0014]镜头防尘清扫模块，用于对高速相机的镜头进行清扫处理，并在清扫处理后，自动盖上用于保护高速相机镜头的镜头盖，直至高速相机开始工作；
[0015]摄像头防振动模块，用于防止高速相机拍摄图像时发生振动；
[0016]摄像头风冷模块，用于对高速相机进行散热冷却；
[0017]A/D转换模块，用于将接收到的高帧率视频源模拟信号转换成高帧率视频源数字信号，并将高帧率视频源数字信号发送至视频编码模块；
[0018]视频编码模块，用于接收高帧率视频源数字信号，并利用编码算法将高帧率视频源数字信号进行编码压缩；
[0019]网络传输模块，用于利用rtsp协议对压缩过的高帧率视频源数字信号进行传输。
[0020]进一步地，视频处理单元包括依次连接的视频流获取模块、视频流解码模块以及帧图像提取模块，其中：
[0021]视频流获取模块，包括依次连接的rtspsrc组件和rtph264depay组件，其中：
[0022]rtspsrc组件，用于连接到rtsp服务器并从中读取视频流数据，以及将视频流数据的RTP包传给rtph264depay组件；
[0023]rtph264depay组件，用于从RTP包中提取H264视频流，并将H264视频流传给h264parse组件；
[0024]视频流解码模块，包括依次连接的h264parse组件和openh264dec组件，其中：
[0025]h264parse组件，用于解析H264视频流；
[0026]openh264dec组件，用于对解析后的H264视频流进行解码；
[0027]帧图像提取模块，包括依次连接的videorate组件、jpegenc组件、capsfilter以及multifilesink组件，其中：
[0028]videorate组件，用于根据解码后的H264视频流获取帧图像；
[0029]jpegenc组件和capsfilter组件，用于对帧图像进行编码；
[0030]multifilesink组件，用于将经过编码的帧图像按顺序命名写入缓存区。
[0031]进一步地，堵铁口时间预测单元包括依次连接的算法推理模块和后处理模块，其中算法推理模块包括nvinfer组件，后处理模块包括依次连接的nvmultistreamtiler组件、nvvideoconvert组件、nvdsosd组件、nvegltransform组件以及nveglglessink组件，其中：
[0032]nvinfer组件，用于通过深度网络推理模型对高炉堵铁口时间进行推理；
[0033]nvmultistreamtiler组件，用于将深度网络推理模型的输出数据平铺成2D数据，获得平铺数据；
[0034]nvvideoconvert组件，用于将平铺数据的格式从NV12格式转换成RGBA格式，获得高炉堵铁口预测时间；
[0035]nvdsosd组件，用于将高炉堵铁口预测时间渲染到帧图像中；
[0036]nvegltransform组件和nveglglessink组件，用于将高炉堵铁口预测时间进行显示。
[0037]进一步地，深度网络推理模型包括依次连接的卷积层、卷积模块、注意力模块、全局池化层和全连接层，其中：
[0038]卷积层，用于对输入的铁水流图像进行卷积运算，获得卷积特征图；
[0039]卷积模块，由预设个数的SKNet网络堆叠而成，且SKNet网络包括第一深度可分离卷积层、第二深度可分离卷积层、SKNet全局池化层、SKNet全连接层以及softmax运算层，其中：
[0040]第一深度可分离卷积层，用于通过第一预设尺寸的第一深度可分离卷积对卷积特征图进行深度可分离卷积运算，获得第一特征图；
[0041]第二深度可分离卷积层，用于通过第二预设尺寸的第二深度可分离卷积对卷积特征图进行深度可分离卷积运算，获得第二特征图；
[0042]SKNet全局池化层和SKNet全连接层，用于将第一特征图和第二特征图相加，从而获得混合特征图，并将混合特征图经过全局池化和全连接计算得到推理特征向量；
[0043]softm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高炉堵铁口时间智能预报装置，其特征在于，所述高炉堵铁口时间智能预报装置包括视频捕获单元(U1)和与所述视频捕获单元(U1)连接的边缘计算盒子，其中所述边缘计算盒子包括依次连接的视频处理单元(U2)、图像预处理单元(U3)、堵铁口时间预测单元(U4)以及预报单元(U5)，其中：所述视频捕获单元(U1)，用于获取铁水流视频；所述视频处理单元(U2)，用于对所述铁水流视频进行处理，获得铁水流图像；所述图像预处理单元(U3)，用于对所述铁水流图像进行预处理；所述堵铁口时间预测单元(U4)，用于根据预处理后的铁水流图像获得高炉堵铁口预测时间；所述预报单元(U5)，用于对所述高炉堵铁口时间进行预报。2.根据权利要求1所述的高炉堵铁口时间智能预报装置，其特征在于，所述视频捕获单元(U1)包括高速相机，集成于所述高速相机上的网络摄像头、镜头防尘清扫模块(U11)、摄像头防振动模块(U12)、摄像头风冷模块(U13)、A/D转换模块(U14)、视频编码模块(U15)以及网络传输模块(U16)，其中：所述镜头防尘清扫模块(U11)，用于对高速相机的镜头进行清扫处理，并在清扫处理后，自动盖上用于保护高速相机镜头的镜头盖，直至高速相机开始工作；所述摄像头防振动模块(U12)，用于防止高速相机拍摄图像时发生振动；所述摄像头风冷模块(U13)，用于对高速相机进行散热冷却；所述A/D转换模块(U14)，用于将接收到的高帧率视频源模拟信号转换成高帧率视频源数字信号，并将所述高帧率视频源数字信号发送至视频编码模块(U15)；所述视频编码模块(U15)，用于接收高帧率视频源数字信号，并利用编码算法将高帧率视频源数字信号进行编码压缩；所述网络传输模块(U16)，用于利用rtsp协议对压缩过的高帧率视频源数字信号进行传输。3.根据权利要求1所述的高炉堵铁口时间智能预报装置，其特征在于，所述视频处理单元(U2)包括依次连接的视频流获取模块(U21)、视频流解码模块(U22)以及帧图像提取模块(U23)，其中：所述视频流获取模块(U21)，包括依次连接的rtspsrc组件和rtph264depay组件，其中：所述rtspsrc组件，用于连接到rtsp服务器并从中读取视频流数据，以及将视频流数据的RTP包传给rtph264depay组件；所述rtph264depay组件，用于从RTP包中提取H264视频流，并将H264视频流传给h264parse组件；所述视频流解码模块(U22)，包括依次连接的h264parse组件和openh264dec组件，其中：所述h264parse组件，用于解析H264视频流；所述openh264dec组件，用于对解析后的H264视频流进行解码；所述帧图像提取模块(U23)，包括依次连接的videorate组件、jpegenc组件、capsfilter以及multifilesink组件，其中：所述videorate组件，用于根据解码后的H264视频流获取帧图像；
所述jpegenc组件和capsfilter组件，用于对帧图像进行编码；所述multifilesink组件，用于将经过编码的帧图像按顺序命名写入缓存区。4.根据权利要求1
‑
3任一所述的高炉堵铁口时间智能预报装置，其特征在于，所述堵铁口时间预测单元(U4)包括依次连接的算法推理模块(U41)和后处理模块(U42)，其中算法推理模块(U41)包括nvinfer组件，后处理模块(U42)包括依次连接的nvmultistreamtiler组件、nvvideoconvert组件、nv...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂卫华，王添宇，蒋朝辉，潘冬，董晋宗，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：