石英砂生产研磨控制系统及其方法技术方案

本申请涉及智能控制技术领域，其具体地公开了一种石英砂生产研磨控制系统及其方法，其利用深度学习技术，从石英砂在研磨过程中的监控视频中提取研磨状态的动态变化特征，并提取研磨机运行功率的时序特征，基于二者之间的响应特征来自适应地调控研磨机的功率值。这样，可以实时控制研磨机的运行功率，以实现更好的研磨效果，并减少故障风险和优化能耗。并减少故障风险和优化能耗。并减少故障风险和优化能耗。

【技术实现步骤摘要】
石英砂生产研磨控制系统及其方法


[0001]本申请涉及智能控制
，且更为具体地，涉及一种石英砂生产研磨控制系统及其方法。

技术介绍

[0002]石英砂是通过破碎、提纯制得的一种硅酸盐原料，由于硬度大、耐磨、化学性质稳定，石英砂常用在陶瓷、玻璃、铸造、建筑、化工、磨料等领域。高纯石英砂一般是由硅石、石英岩或天然水晶石制作而成，原料经过筛分、洗涤、除尘等步骤，以去除杂质和确保原料的质量和纯度，然后将原料破碎成适宜的颗粒大小，并进一步使用研磨机进行研磨作业。
[0003]在石英砂研磨机运行过程中，通常研磨速率越高，研磨效果越好，但是当速率过高时，研磨机容易发生故障，同时还可能会研磨过度，使产品不符合预定要求。并且，研磨机的运行功率也会影响研磨时间和能耗。
[0004]因此，期待一种石英砂生产研磨控制系统及其方法。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种石英砂生产研磨控制系统及其方法，其利用深度学习技术，从石英砂在研磨过程中的监控视频中提取研磨状态的动态变化特征，并提取研磨机运行功率的时序特征，基于二者之间的响应特征来自适应地调控研磨机的功率值。这样，可以实时控制研磨机的运行功率，以实现更好的研磨效果，并减少故障风险和优化能耗。
[0006]相应地，根据本申请的一个方面，提供了一种石英砂生产研磨控制系统，其包括：
[0007]数据采集模块，用于获取石英砂在研磨过程中预定时间段的研磨状态监控视频，以及所述预定时间段内多个预定时间点的研磨功率值；
[0008]关键帧提取模块，用于从所述研磨状态监控视频中提取多个研磨状态关键帧；
[0009]研磨状态变化特征提取模块，用于将所述多个研磨状态关键帧排列为三维输入张量后通过使用三维卷积核的卷积神经网络模型以得到研磨状态变化时序特征向量；
[0010]研磨功率特征提取模块，用于将所述多个预定时间点的研磨功率值按照时间维度排列为研磨功率输入向量后通过包含全连接层和一维卷积层的时序编码器以得到研磨功率特征向量；
[0011]转移计算模块，用于计算所述研磨状态变化时序特征向量相对于所述研磨功率特征向量的转移特征矩阵；
[0012]双向注意力模块，用于将所述转移特征矩阵通过双向注意力机制模型以得到分类特征矩阵；
[0013]关联模块，用于对所述研磨状态变化时序特征向量和所述研磨功率特征向量进行特征关联以得到关联特征矩阵；
[0014]控制结果生成模块，用于计算所述关联特征矩阵与所述分类特征矩阵之间的矩阵
乘积以得到优化分类特征矩阵，并将所述优化分类特征矩阵通过分类器以得到分类结果，所述分类结果用于表示当前时间点的研磨机的功率值应增加或应减小。
[0015]在上述石英砂生产研磨控制系统中，所述关键帧提取模块，用于：以预定采样频率从所述研磨状态监控视频中提取多个研磨状态关键帧。
[0016]在上述石英砂生产研磨控制系统中，所述研磨状态变化特征提取模块，包括：使用所述使用三维卷积核的卷积神经网络模型在层的正向传递中对输入数据分别进行：基于所述三维卷积核对所述输入数据进行三维卷积处理以得到卷积特征图；对所述卷积特征图进行沿通道维度的各个特征矩阵的全局均值池化处理以得到池化特征图；对所述池化特征图进行非线性激活以得到激活特征图；其中，所述第二卷积神经网络模型的最后一层的输出为所述研磨状态变化时序特征向量，所述第二卷积神经网络模型的第一层的输入为所述三维输入张量。
[0017]在上述石英砂生产研磨控制系统中，所述研磨功率特征提取模块，包括：归一化映射单元，用于将所述研磨功率输入向量进行基于最大值的归一化处理以得到归一化研磨功率输入向量；全连接编码单元，用于使用所述时序编码器的全连接层对所述归一化研磨功率输入向量进行全连接编码以提取所述归一化研磨功率输入向量中各个位置的特征值的高维隐含特征；一维卷积编码单元，用于使用所述时序编码器的一维卷积层对所述归一化研磨功率输入向量进行一维编码以提取所述归一化研磨功率输入向量中各个位置的特征值间的关联的高维隐含关联特征。
[0018]在上述石英砂生产研磨控制系统中，所述转移计算模块，用于：以如下转移公式计算所述研磨状态变化时序特征向量相对于所述研磨功率特征向量的转移特征矩阵；
[0019]其中，所述转移公式为：
[0020][0021]其中V1表示所述研磨状态变化时序特征向量，V2表示所述研磨功率特征向量，表示矩阵相乘，M表示所述转移特征矩阵。
[0022]在上述石英砂生产研磨控制系统中，所述双向注意力模块，包括：池化单元，用于将所述转移特征矩阵分别沿着水平方向和垂直方向进行池化以得到第一向池化向量和第二向池化向量；关联单元，用于对所述第一向池化向量和所述第二向池化向量进行关联编码以得到双向关联矩阵；权重计算单元，用于将所述双向关联矩阵输入Sigmoid激活函数以得到双向关联权重矩阵；权重施加单元，用于计算所述双向关联权重矩阵和所述转移特征矩阵之间的按位置点乘以得到所述分类特征矩阵。
[0023]在上述石英砂生产研磨控制系统中，所述关联模块，包括：均值向量计算单元，用于计算所述研磨状态变化时序特征向量和所述研磨功率特征向量之间的按位置均值向量；去中心化单元，用于将所述研磨状态变化时序特征向量和所述研磨功率特征向量分别减去所述按位置均值向量以得到第一去中心化特征向量和第二去中心化特征向量；矩阵化单元，用于将所述第一去中心化特征向量和所述第二去中心化特征向量按列排列为特征向量矩阵；协方差矩阵计算单元，用于将所述特征向量矩阵乘以其转置矩阵以得到协方差矩阵；特征值分解单元，用于对所述协方差矩阵进行特征值分解以得到多个特征向量以及与所述多个特征值对应的多个特征向量；最大特征值提取单元，用于从所述多个特征向量中提取前两个最大的特征值对应的特征向量作为第一特征值向量和第二特征值向量；关联特征矩
阵生成单元，用于计算所述第一特征值向量与所述第二特征值向量的转置向量以得到所述关联特征矩阵。
[0024]在上述石英砂生产研磨控制系统中，所述控制结果生成模块，包括：矩阵展开单元，用于将所述优化优化分类特征矩阵按照行向量或列向量展开为分类特征向量；全连接单元，用于使用所述分类器的全连接层对所述分类特征向量进行全连接编码以得到全连接编码特征向量；概率获得单元，用于将所述全连接编码特征向量通过所述分类器的Softmax分类函数以得到归属于当前时间点的研磨机的功率值应增大的第一概率以及归属于当前时间点的研磨机的功率值应减小的第二概率；分类结果确定单元，用于基于所述第一概率和所述第二概率之间的比较，确定所述分类结果。
[0025]根据本申请的另一个方面，提供了一种石英砂生产研磨控制方法，其包括：
[0026]获取石英砂在研磨过程中预定时间段的研磨状态监控视频，以及所述预定时间段内多个预定时间点的研磨功率值；
[0027]从所述研磨状态监控视频中提取多个研磨状态关键帧；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石英砂生产研磨控制系统，其特征在于，包括：数据采集模块，用于获取石英砂在研磨过程中预定时间段的研磨状态监控视频，以及所述预定时间段内多个预定时间点的研磨功率值；关键帧提取模块，用于从所述研磨状态监控视频中提取多个研磨状态关键帧；研磨状态变化特征提取模块，用于将所述多个研磨状态关键帧排列为三维输入张量后通过使用三维卷积核的卷积神经网络模型以得到研磨状态变化时序特征向量；研磨功率特征提取模块，用于将所述多个预定时间点的研磨功率值按照时间维度排列为研磨功率输入向量后通过包含全连接层和一维卷积层的时序编码器以得到研磨功率特征向量；转移计算模块，用于计算所述研磨状态变化时序特征向量相对于所述研磨功率特征向量的转移特征矩阵；双向注意力模块，用于将所述转移特征矩阵通过双向注意力机制模型以得到分类特征矩阵；关联模块，用于对所述研磨状态变化时序特征向量和所述研磨功率特征向量进行特征关联以得到关联特征矩阵；控制结果生成模块，用于计算所述关联特征矩阵与所述分类特征矩阵之间的矩阵乘积以得到优化分类特征矩阵，并将所述优化分类特征矩阵通过分类器以得到分类结果，所述分类结果用于表示当前时间点的研磨机的功率值应增加或应减小。2.根据权利要求1所述的石英砂生产研磨控制系统，其特征在于，所述关键帧提取模块，用于：以预定采样频率从所述研磨状态监控视频中提取多个研磨状态关键帧。3.根据权利要求2所述的石英砂生产研磨控制系统，其特征在于，所述研磨状态变化特征提取模块，包括：使用所述使用三维卷积核的卷积神经网络模型在层的正向传递中对输入数据分别进行：基于所述三维卷积核对所述输入数据进行三维卷积处理以得到卷积特征图；对所述卷积特征图进行沿通道维度的各个特征矩阵的全局均值池化处理以得到池化特征图；对所述池化特征图进行非线性激活以得到激活特征图；其中，所述第二卷积神经网络模型的最后一层的输出为所述研磨状态变化时序特征向量，所述第二卷积神经网络模型的第一层的输入为所述三维输入张量。4.根据权利要求3所述的石英砂生产研磨控制系统，其特征在于，所述研磨功率特征提取模块，包括：归一化映射单元，用于将所述研磨功率输入向量进行基于最大值的归一化处理以得到归一化研磨功率输入向量；全连接编码单元，用于使用所述时序编码器的全连接层对所述归一化研磨功率输入向量进行全连接编码以提取所述归一化研磨功率输入向量中各个位置的特征值的高维隐含特征；一维卷积编码单元，用于使用所述时序编码器的一维卷积层对所述归一化研磨功率输入向量进行一维编码以提取所述归一化研磨功率输入向量中各个位置的特征值间的关联的高维隐含关联特征。
5.根据权利要求4所述的石英砂生产研磨控制系统，其特征在于，所述转移计算模块，用于：以如下转移公式计算所述研磨状态变化时序特征向量相对于所述研磨功率特征向量的转移特征矩阵；其中，所述转移公式为：其中V1表示所述研磨状态变化时序特征向量，V2表示所述研磨功率特征向量，表示矩阵相乘，M表示所述转移特征矩阵。6.根据权利要求5所述的石英砂生产研磨控制系统，其特征在于，所述双向注意力模块，包括：池化单元，用于将所述转移特征矩阵分别沿着水平方向和垂直方向进行池化以得到第一向池化向量和第二向池化...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁加西，区雯君，杨璇，
申请(专利权)人：安徽昌兴硅砂有限公司，
类型：发明
国别省市：