本实用新型涉及堆钢监测领域，具体而言，涉及一种堆钢监测系统。
背景技术：
目前，现有的堆钢的监测主要靠人工来进行监测。当堆钢发生时，由现场人员按下急停开关，来停止轧钢生产线。或者利用堆钢发生时，堆钢与外界物体发生碰撞而产生的信号来进行报警，或采用非接触的活套监测器监测轧钢过程，而后将其监测的结果传递给plc控制器，再由plc进行相应的事故处理。但由于现场人员的疏忽或疲劳，人工监测通常不能及时的反应。
技术实现要素：
本实用新型实施例的提供一种堆钢监控设备及堆钢监测系统，目的在于解决由于轧钢现场人员的疏忽或疲劳，监测堆钢现象不及时的问题。
本实用新型提供了一种堆钢监控设备，包括用以采集和分析红钢可见光图像的若干可见光监控模块和用以采集和分析红钢红外光图像的若干红外监控模块，每个所述可见光监控模块均设置一台第一下位机和一台高速工业相机，每个所述红外监控模块均设置一台第二下位机和远红外成像仪；其中，所述第一下位机和所述高速工业相机连接，所述第二下位机与所述远红外成像仪连接。
进一步地，所述第一下位机和所述第二下位机为工控机。
进一步地，所述高速工业相机和所述远红外成像仪套设有透明防护罩。
进一步地，所述高速工业相机通过usb3.0接口与所述第一下位机连接，所述远红外成像仪通过usb3.0接口与所述第二下位机连接。
本实用新型还提供了一种堆钢监测系统，包括控制设备、中心控制器以及如上述的堆钢监控设备；
其中，所述中心控制器分别与所述堆钢监控设备和所述控制设备相连接；所述控制设备与轧钢区域的外部设备连接，用以控制所述外部设备对处理堆钢事故现场。
进一步地，所述堆钢监控设备与所述中心控制器通过传输协议为tcp/ip进行通讯连接。
进一步地，所述控制设备与所述中心控制器通过传输协议为ethercat工业以太网进行通讯连接。
进一步地，所述控制设备包括总线耦合端子、profinet总线转换模块和io输入输出模块中一种或多种。
进一步地，所述外部设备包括报警灯和飞剪。
本实用新型提供的一种堆钢监控设备，与人工监测相比，本实用新型可以在无人值守的情况下长时间监测堆钢事故有否发生，大大的减轻了人力负担，且不会受人为因素影响。与现有的自动监测方案相比，本实用新型可以将视觉传感器放置在远离轧钢区域，不会受轧钢高温及物理碰撞的影响，工作时间长。另外本实用新型还提供了一种堆钢监测系统，该系统信号判断不经过plc，对现有控制系统影响小，施工方便，不影响生产。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本实用新型提供一种堆钢监控设备及堆钢监测系统的原理结构拓扑示意图。
图标：1-堆钢监控设备；11-高速工业相机；12-第一下位机；13-远红外成像仪；14-第二下位机；2-中心控制器；3-控制设备；4-报警灯；6-飞剪。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参考图1，本实用新型提供了一种堆钢监控设备，包括用以采集和分析红钢可见光图像的若干可见光监控模块和用以采集和分析红钢红外光图像的若干红外监控模块，每个可见光监控模块均设置一台第一下位机12和一台高速工业相机11，每个红外监控模块均设置一台第二下位机14和远红外成像仪13；其中，第一下位机12和高速工业相机11连接，第二下位机14与远红外成像仪13连接。
在本实施中，堆钢监控设备1负责轧钢区域的红钢数据采集、特征提取以及部分的监测报警功能。堆钢监控设备1有两类模块，分别为可见光监控模块以及红外监控模块。如图1所示，这两类监控模块均接收中心控制器2的命令，在其控制下采集轧钢区域的红钢图像，并进行图像分割并提取红钢特征参数并传输给中心控制器2。其中，高速工业相机11负责以每秒50帧以上的速率捕捉红钢的可见光图像，远红外成像仪13采集速率为27帧/s，用以采集红钢的红外图像。
其中，在本实施例中，高速工业相机11采用usb3.0接口的工业相机，其最高可在1080*1024分辨率下以90帧每秒的速率采集红钢图像，可捕捉到红钢的动态特性。但因可见光影像收不确定因素干扰多，一个红色的指示灯就有可能造成其误判。因而本实用新型还采用远红外成像仪13对红钢进行成像。远红外成像仪13可对0～1200℃范围内的物体进行温度成像，因此其可通过算法将900℃的红钢与背景分隔开。因而，本实施例利用两种不同原理的成像设备，对红钢进行数据采集，进一步确保了红钢数据采集及后续图像分析的准确性。
进一步地，第一下位机12和第二下位机14为工控机。工控机即工业控制计算机，其具有计算机属性和特征，如具有计算机主板、cpu、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。因此，可通过堆钢监控设备1的两类模块的工控机对红钢图像进行图像分割和红钢特征参数的提取，并将提取后的红钢特征参数通过中心控制器2与下位机之间的传输协议，将传输到中心控制器2内进行堆钢现象的识别。
在本实施例中，高速工业相机11和远红外成像仪13采集得到的红钢图像可通过usb3.0接口分别传输给第一下位机12和第二下位机14进行图像分割和红钢图像特征参数提取，其具体步骤包括对红钢图像进行感兴趣区域(roi)划分后进行图像分割，将红钢图像与背景分隔开后，既保证采集到的红钢特征参数均包含在roi区域上，又通过划定的roi区域，减小图像传输的数据，减少工控机的运算，提高效率。
进一步地，高速工业相机11和远红外成像仪13套设有透明防护罩。这是由于轧钢现场环境恶劣，可能会对工业相机及热成像仪造成影响，所以对远红外成像仪13采用了订制的水冷罩进行防护，且为了避免铁屑对工业相机的影响，也需要订制防护罩对相机予以保护。
本实用新型提供的一种堆钢监控设备，与人工监测相比，本实用新型可以在无人值守的情况下长时间监测堆钢事故有否发生，大大的减轻了人力负担，且不会受人为因素影响。与现有的自动监测方案相比，本实用新型可以将视觉传感器(高速工业相机11和远红外成像仪13)放置在远离轧钢区域的位置上，不会受轧钢高温及物理碰撞的影响，工作时间长。
本实用新型还提供了一种堆钢监测系统，包括控制设备3、中心控制器2以及如上述的堆钢监控设备1；其中，中心控制器2分别与堆钢监控设备1和控制设备3相连接；控制设备3与轧钢区域的外部设备连接，用以控制外部设备对处理堆钢事故现场。
在本实施例中，堆钢监控设备1用以采集红钢图像并基于红钢图像提取特征参数，中心控制器2根据堆钢监控设备1所发送的红钢图像和特征参数生成控制命令并将控制命令发送至控制设备3。
进一步地，堆钢监控设备1与中心控制器2通过传输协议为tcp/ip进行通讯连接，即堆钢监控设备1的第一下位机12通过tcp/ip传输协议将经过图像处理的红钢图像和红钢特征参数发送给中心控制器2。中心控制器2接收到堆钢监控设备1发送来的红钢图像和红钢特征参数再次进行综合分析，判断是否发生堆钢现象。若发生堆钢现象，则在启动报警时，并产生相应的控制命令发送到控制设备3，控制设备3控制轧钢区域的外部设备对处理堆钢事故现场。其中，在本实施例中，中心控制器2采用倍福工控机，作为上位机，运行twincat实时环境，保证其高可靠性。
除此之外，在本实施例中，为保证堆钢监控设备1与中心控制器2不因系统故障能正常运行，中心控制器2一般放置在监控室，运行环境良好，且采用经过实时性改造的倍福工控机，其本身可靠性较高，不容易死机。且考虑到堆钢监控设备1的第一下位机12和第二下位机14需设置在监控现场，环境恶劣，存在一定的死机可能性。因此，堆钢监控设备1的工控机系统采用软硬件两种手段保障可靠性。从硬件上，选择可靠性高的全封闭无风扇工控机，保障不会有铁屑进入工控机内部，对工控机造成损害。从软件上，采用软件看门狗方式，由堆钢监控设备1的每个工控机定时发送网络信号给中心控制器2来进行喂狗，当中心控制器2接收喂狗信号超时后，中心控制器2发送强制重启堆钢监控设备1的相对应的工控机。
进一步地，控制设备3与中心控制器2通过传输协议为ethercat工业以太网进行通讯连接。ethercat为主从式网络，中心控制器2可作为ethercat主站，控制设备3则作为从站，控制设备3可包括总线耦合端子、profinet总线转换模块、io输入输出模块中一种或多种。从站模块可以直接接入轧钢区域的生产线控制网络或通过io模块替代急停开关，无需对生产线进行大的修改，先对生产线进行停产，而后控制外部设备进行堆钢事故现场处理，更为快速。其中，在本实施例中，外部设备包括报警灯4和飞剪6，报警灯4用于提醒工人发生堆钢现象，而飞剪6则用于处理堆钢现象。
本实用新型还提供了一种堆钢监测系统，该系统信号判断不经过plc，对现有控制系统影响小，施工方便，不影响生产。
另外，需要说明的是，本实施例提供的系统实施例附图中，设备、节点之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种堆钢监控设备，其特征在于，包括用以采集和分析红钢可见光图像的若干可见光监控模块和用以采集和分析红钢红外光图像的若干红外监控模块，每个所述可见光监控模块均设置一台第一下位机和一台高速工业相机，每个所述红外监控模块均设置一台第二下位机和远红外成像仪；其中，所述第一下位机和所述高速工业相机连接，所述第二下位机与所述远红外成像仪连接。
2.根据权利要求1所述的堆钢监控设备，其特征在于，所述第一下位机和所述第二下位机为工控机。
3.根据权利要求1所述的堆钢监控设备，其特征在于，所述高速工业相机和所述远红外成像仪套设有透明防护罩。
4.根据权利要求1所述的堆钢监控设备，其特征在于，所述高速工业相机通过usb3.0接口与所述第一下位机连接，所述远红外成像仪通过usb3.0接口与所述第二下位机连接。
5.一种堆钢监测系统，其特征在于，包括控制设备、中心控制器以及如权利要求1～4所述的堆钢监控设备；
其中，所述中心控制器分别与所述堆钢监控设备和所述控制设备相连接；所述控制设备与轧钢区域的外部设备连接，用以控制所述外部设备对处理堆钢事故现场。
6.根据权利要求5所述的堆钢监测系统，其特征在于，所述堆钢监控设备与所述中心控制器通过传输协议为tcp/ip进行通讯连接。
7.根据权利要求5所述的堆钢监测系统，其特征在于，所述控制设备与所述中心控制器通过传输协议为ethercat工业以太网进行通讯连接。
8.根据权利要求5所述的堆钢监测系统，其特征在于，所述控制设备包括总线耦合端子、profinet总线转换模块和io输入输出模块中一种或多种。
9.根据权利要求5所述的堆钢监测系统，其特征在于，所述外部设备包括报警灯和飞剪。
技术总结