本發(fā)明涉及一種自動(dòng)控制系統(tǒng)與方法，尤其是一種適用于煤與礦物雜質(zhì)分選的浮游選煤過程自動(dòng)控制系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

在浮游選煤的過程中，有許多可變因素需要操作者進(jìn)行判斷，操作員的經(jīng)驗(yàn)對(duì)保證最終產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)率具有重要的影響。浮游選煤過程自動(dòng)控制可以克服人工操作的不足，保證各個(gè)工藝參數(shù)處在最佳狀態(tài)，在保證精煤質(zhì)量的前提下，提高產(chǎn)量，節(jié)省藥劑，降低勞動(dòng)力強(qiáng)度。目前，煤泥浮選效果主要取于浮選操作者的操作經(jīng)驗(yàn)和精心程度，眼看手調(diào)，定性操作。浮選的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)以及生產(chǎn)過程的穩(wěn)定和調(diào)整，需要操作者能進(jìn)行符合規(guī)律的及時(shí)操作，入浮煤漿的濃度的大小，浮選劑的添加，充氣量的多少，這些繁多的控制不僅要操作者有極高的專業(yè)素養(yǎng)和工作經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)要投入大量的精力，勞動(dòng)強(qiáng)度很大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種替代人工控制調(diào)節(jié)各個(gè)工藝參數(shù)、降低勞動(dòng)力強(qiáng)度和要求、提高分選生產(chǎn)效率和精煤質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)省浮選藥劑用量的浮游選煤過程自動(dòng)控制系統(tǒng)與方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的浮游選煤過程自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括浮選機(jī)、礦漿預(yù)處理器、膠體磨、捕收劑儲(chǔ)存桶、起泡劑儲(chǔ)存桶，檢測設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備；所述的捕收劑儲(chǔ)存桶設(shè)在膠體磨上方，膠體磨經(jīng)管路分別與浮選機(jī)和礦漿預(yù)處理器相連接，所述的起泡劑儲(chǔ)存桶經(jīng)管路分別與浮選機(jī)和礦漿預(yù)處理器相連接，礦漿預(yù)處理器一側(cè)設(shè)有進(jìn)水管和煤漿管，另一側(cè)設(shè)有與浮選機(jī)底部相連通的入浮煤漿管；所述的浮選機(jī)一側(cè)設(shè)有氣源管，另一側(cè)設(shè)有尾礦出口管，所述的浮選機(jī)的浮選室內(nèi)設(shè)有檢測設(shè)備，檢測設(shè)備與執(zhí)行設(shè)備連接。

所述的檢測設(shè)備包括泡沫檢測設(shè)備、尾礦檢測設(shè)備和工控機(jī)；所述的泡沫檢測設(shè)備和尾礦檢測設(shè)備分別包括遮光罩、相機(jī)和光源，所述相機(jī)和光源設(shè)在遮光罩內(nèi)，相機(jī)和光源受工控機(jī)控制，工控機(jī)的輸出端與執(zhí)行設(shè)備的控制器輸入端連接。

所述的執(zhí)行設(shè)備包括控制器和電動(dòng)閥；所述的電動(dòng)閥包括設(shè)在進(jìn)水管上的清水補(bǔ)充閥、設(shè)在煤漿管上的入選煤漿閥、設(shè)在氣源管上的進(jìn)氣閥、設(shè)在分別進(jìn)入礦漿預(yù)處理器管路上的預(yù)處理起泡劑加藥閥和預(yù)處理捕收劑加藥閥、設(shè)在分別進(jìn)入浮選機(jī)管路上的浮選起泡劑加藥閥和浮選捕收劑加藥閥；所述浮選起泡劑加藥閥、浮選捕收劑加藥閥、清水補(bǔ)充閥和進(jìn)氣閥受控制器控制。

所述的光源為LED光源，布置在攝像機(jī)四周并對(duì)稱安裝；在LED光源前端配有毛玻璃罩。

所述遮光罩為采用不透光材質(zhì)制成的金屬骨架。

上述浮游選煤過程自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

(1)將入選煤漿輸送進(jìn)礦漿預(yù)處理器內(nèi)，按常規(guī)根據(jù)入選煤漿濃度給入藥量，礦漿預(yù)處理器出料口輸出的入浮煤漿進(jìn)入浮選機(jī)，檢測設(shè)備中的相機(jī)檢測浮選機(jī)浮選室和尾礦經(jīng)壓濾后的尾礦出口，拍攝富集精煤的浮選泡沫圖片和壓濾后的浮選尾礦圖片，并傳輸?shù)焦た貦C(jī)；

(2)工控機(jī)對(duì)相機(jī)拍攝到的富集精煤的浮選泡沫圖片和壓濾后的浮選尾礦圖片進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)字圖像處理，獲得氣泡個(gè)數(shù)、氣泡大小均值、氣泡運(yùn)動(dòng)速率、尾礦灰度均值這四個(gè)特征參數(shù)的值，對(duì)富集精煤的浮選泡沫圖片進(jìn)行分割處理，提取圖像中的氣泡個(gè)數(shù)、氣泡大小均值、氣泡運(yùn)動(dòng)速率；對(duì)壓濾后的浮選尾礦進(jìn)行圖像處理，提取尾礦灰度均值；

(3)將提取出的各個(gè)特征參數(shù)的值與該特征參數(shù)的設(shè)定閾值進(jìn)行比較；由工控機(jī)控制各個(gè)管路上電動(dòng)閥門開度的增大或者減?。?/p>

(4)當(dāng)氣泡個(gè)數(shù)大于設(shè)定閾值上限且氣泡大小均值小于設(shè)定閾值下限時(shí)，減小浮選起泡劑加藥閥的開度，當(dāng)氣泡個(gè)數(shù)小于設(shè)定閾值下限且氣泡大小均值大于設(shè)定閾值上限時(shí)，增大浮選起泡劑加藥閥的開度；當(dāng)氣泡大小均值大于設(shè)定閾值上限且尾礦灰度均值小于設(shè)定閾值下限時(shí)，增大浮選捕收劑加藥閥的開度，當(dāng)氣泡大小均值小于設(shè)定閾值下限且氣泡運(yùn)動(dòng)速度小于設(shè)定閾值下限時(shí)，減小浮選捕收劑加藥閥的開度；當(dāng)氣泡運(yùn)動(dòng)速度小于設(shè)定閾值下限，缺乏游動(dòng)性，尾礦灰度均值小于設(shè)定閾值下限時(shí)，增大清水補(bǔ)充閥的開度；當(dāng)氣泡個(gè)數(shù)大于2倍設(shè)定閾值上限時(shí)，減小進(jìn)氣閥的開度。

在投產(chǎn)前進(jìn)行10次浮選試驗(yàn)，每次試驗(yàn)在浮選結(jié)果良好的情況下，每隔1分鐘采集1次數(shù)據(jù)，共選取60組富集精煤的浮選泡沫圖片和壓濾后的浮選尾礦圖片，提取圖像中各個(gè)特征參數(shù)的值，以60組數(shù)據(jù)的均值作為各個(gè)特征參數(shù)的該次試驗(yàn)閾值；10次試驗(yàn)的各個(gè)特征參數(shù)的試驗(yàn)閾值獲得后，每個(gè)特征參數(shù)對(duì)應(yīng)的最大試驗(yàn)閾值稱為該特征參數(shù)的設(shè)定閾值上限，每個(gè)特征參數(shù)對(duì)應(yīng)的最小試驗(yàn)閾值稱為該特征參數(shù)的設(shè)定閾值下限。

有益效果：由于采用了上述方案，通過在遮光罩內(nèi)，背景環(huán)境統(tǒng)一，利用數(shù)字圖像處理技術(shù)代替人工肉眼識(shí)別判斷浮選室內(nèi)的泡沫和壓濾后的浮選尾礦，與由離線標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)確定的閾值比較，由控制器調(diào)節(jié)電動(dòng)閥來實(shí)現(xiàn)各個(gè)參數(shù)的實(shí)時(shí)量，確保浮選過程處在穩(wěn)定的狀態(tài)，整個(gè)過程是實(shí)時(shí)，非接觸的，不影響物料的傳輸。能夠及時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行浮選藥劑的添加，調(diào)整入浮煤漿濃度，替代了人工控制調(diào)節(jié)各個(gè)工藝參數(shù)，大大降低了勞動(dòng)力強(qiáng)度和要求，提高分選生產(chǎn)效率和精煤質(zhì)量穩(wěn)定，節(jié)省浮選藥劑用量，保障產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，節(jié)省人力物力，提高經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明檢測設(shè)備示意圖。

圖2為本發(fā)明執(zhí)行設(shè)備示意圖。

圖中：1、第一相機(jī)；2、第一光源；3、第一遮光罩；4、浮選泡沫；5、第二相機(jī)；6、第二光源；7、第二遮光罩；8、浮選尾礦；9、工控機(jī)；10、控制器；11、捕收劑儲(chǔ)存桶；12、膠體磨；13、礦漿預(yù)處理器；14、浮選機(jī)；15、清水補(bǔ)充閥；16、入選煤漿閥；17、進(jìn)氣閥；18、預(yù)處理起泡劑加藥閥；19、預(yù)處理捕收劑加藥閥；20、浮選起泡劑加藥閥；21、浮選捕收劑加藥閥；22、起泡劑儲(chǔ)存桶。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述：

如圖2所示，本發(fā)明的浮游選煤過程自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要由浮選機(jī)14、礦漿預(yù)處理器13、膠體磨12、捕收劑儲(chǔ)存桶11、起泡劑儲(chǔ)存桶22，檢測設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備構(gòu)成；在浮選機(jī)14的前段工序設(shè)置礦漿預(yù)處理器13、捕收劑儲(chǔ)存桶11、膠體磨12、起泡劑儲(chǔ)存桶22；浮選機(jī)14下方設(shè)置入浮煤漿管路、進(jìn)氣管路，浮選機(jī)14上方設(shè)有捕收劑加藥管路、起泡劑加藥管路；在浮選機(jī)14的浮選室內(nèi)有檢測設(shè)備，檢測設(shè)備與工控機(jī)9電氣連接。所述的捕收劑儲(chǔ)存桶11設(shè)在膠體磨12的上方，膠體磨12經(jīng)管路分別與浮選機(jī)14和礦漿預(yù)處理器13相連接，膠體磨12入口連接捕收劑儲(chǔ)存桶11出口管路，膠體磨13出口管路通向捕收劑管路。所述的起泡劑儲(chǔ)存桶22經(jīng)管路分別與浮選機(jī)14和礦漿預(yù)處理器13相連接，礦漿預(yù)處理器13一側(cè)設(shè)有進(jìn)水管和煤漿管，另一側(cè)設(shè)有與浮選機(jī)底部相連通的入浮煤漿管；所述的浮選機(jī)一側(cè)設(shè)有氣源管，另一側(cè)設(shè)有尾礦出口管，所述的浮選機(jī)的浮選室內(nèi)設(shè)有檢測設(shè)備，檢測設(shè)備與執(zhí)行設(shè)備連接。

所述的檢測設(shè)備包括泡沫檢測設(shè)備、尾礦檢測設(shè)備和工控機(jī)9；所述的泡沫檢測設(shè)備和尾礦檢測設(shè)備分別包括遮光罩、相機(jī)和光源，所述相機(jī)和光源設(shè)在遮光罩內(nèi)，相機(jī)和光源受工控機(jī)控制，工控機(jī)的輸出端與執(zhí)行設(shè)備的控制器輸入端連接；所述的光源為LED光源，布置在攝像機(jī)四周并對(duì)稱安裝；在LED光源前端配有毛玻璃罩；所述遮光罩為采用不透光材質(zhì)制成的金屬骨架。

如圖1所示，檢測設(shè)備包括有：設(shè)置在第一遮光罩3內(nèi)的第一相機(jī)1、第一光源2，設(shè)置在第一遮光罩3內(nèi)的第一相機(jī)1和第二光源2；尾礦檢測設(shè)備包括有：設(shè)置在第二遮光罩3內(nèi)的第二相機(jī)5、第二光源6，設(shè)置在第二遮光罩8內(nèi)的第二相機(jī)5、第二光源6。遮光罩采用不透光材質(zhì)，將系統(tǒng)金屬架四周遮住，減少外界光源對(duì)圖像采集的干擾。光源采用顯色性好、發(fā)光強(qiáng)度高、光譜范圍寬和穩(wěn)定時(shí)間長的LED芯片燈，配有毛玻璃罩，對(duì)稱布置，形成均勻給光，讓光源均勻覆蓋整個(gè)遮光罩。

所述的執(zhí)行設(shè)備包括控制器10和電動(dòng)閥；所述的電動(dòng)閥有七個(gè)，分別為清水補(bǔ)充閥15、入選煤漿閥16、進(jìn)氣閥17、預(yù)處理起泡劑加藥閥18、預(yù)處理捕收劑加藥閥19、浮選起泡劑加藥閥20、浮選捕收劑加藥閥21；清水補(bǔ)充閥15設(shè)在進(jìn)水管上，設(shè)入選煤漿閥16在煤漿管上，進(jìn)氣閥17設(shè)在氣源管上，預(yù)處理起泡劑加藥閥18和預(yù)處理捕收劑加藥閥19設(shè)在分別進(jìn)入礦漿預(yù)處理器管路上，浮選起泡劑加藥閥20和浮選捕收劑加藥閥21設(shè)在分別進(jìn)入浮選機(jī)管路上；電動(dòng)閥安裝在各個(gè)管道上，浮選起泡劑加藥閥20、浮選捕收劑加藥閥21、清水補(bǔ)充閥15和進(jìn)氣閥17由控制器10控制。

所述礦漿預(yù)處理器13上連接有：安裝清水補(bǔ)充閥15的清水管路、入選煤漿閥16的入選煤漿管路、預(yù)處理起泡劑加藥閥18的起泡劑加藥管路、預(yù)處理捕收劑加藥閥19的捕收劑加藥管路、入浮煤漿管路；所述入選煤漿管路設(shè)置在礦漿預(yù)處理器13下方，入浮煤漿管路設(shè)置在上方。

本發(fā)明的浮游選煤過程自動(dòng)控制方法，具體步驟如下：

(1)將入選煤漿輸送進(jìn)礦漿預(yù)處理器13內(nèi)，按常規(guī)現(xiàn)有技術(shù)根據(jù)入選煤漿濃度給入藥量，通過預(yù)處理捕收劑加藥閥18和預(yù)處理起泡劑加藥閥19根據(jù)入選煤漿濃度由人工確定開啟程度并保持不變，由礦漿預(yù)處理器出料口輸出的入浮煤漿進(jìn)入浮選機(jī)14，檢測設(shè)備中的相機(jī)檢測浮選機(jī)浮選室和尾礦經(jīng)壓濾后的尾礦出口，拍攝富集精煤的浮選泡沫圖片和壓濾后的浮選尾礦圖片，并傳輸?shù)焦た貦C(jī)9；

(2)工控機(jī)9對(duì)相機(jī)拍攝到的富集精煤的浮選泡沫圖片和壓濾后的浮選尾礦圖片進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)字圖像處理，獲得氣泡個(gè)數(shù)、氣泡大小均值、氣泡運(yùn)動(dòng)速率、尾礦灰度均值這四個(gè)特征參數(shù)的值，對(duì)富集精煤的浮選泡沫圖片進(jìn)行分割處理，提取圖像中的氣泡個(gè)數(shù)、氣泡大小均值、氣泡運(yùn)動(dòng)速率；對(duì)壓濾后的浮選尾礦進(jìn)行圖像處理，提取尾礦灰度均值；

(3)將提取出的各個(gè)特征參數(shù)的值與該特征參數(shù)的設(shè)定閾值進(jìn)行比較；由工控機(jī)9控制各個(gè)管路上電動(dòng)閥門開度的增大或者減??；

(4)當(dāng)氣泡個(gè)數(shù)大于設(shè)定閾值的上限且氣泡大小均值小于設(shè)定閾值的下限時(shí)，減小浮選起泡劑加藥閥20的開度，當(dāng)氣泡個(gè)數(shù)小于設(shè)定閾值下限且氣泡大小均值大于設(shè)定閾值上限時(shí)，增大浮選起泡劑加藥閥20的開度；當(dāng)氣泡大小均值大于設(shè)定閾值上限且尾礦灰度均值小于設(shè)定閾值下限時(shí)，增大浮選捕收劑加藥閥21的開度，當(dāng)氣泡大小均值小于設(shè)定閾值下限且氣泡運(yùn)動(dòng)速度小于設(shè)定閾值下限時(shí)，減小浮選捕收劑加藥閥21的開度；當(dāng)氣泡運(yùn)動(dòng)速度小于設(shè)定閾值下限，缺乏游動(dòng)性，尾礦灰度均值小于設(shè)定閾值下限時(shí)，增大清水補(bǔ)充閥15的開度；當(dāng)氣泡個(gè)數(shù)大于2倍設(shè)定閾值上限時(shí)，減小進(jìn)氣閥17的開度。

所述的設(shè)定閾值的獲取：在投產(chǎn)前進(jìn)行10次浮選試驗(yàn)，每次試驗(yàn)在浮選結(jié)果良好的情況下，每隔1分鐘采集1次數(shù)據(jù)，共選取60組富集精煤的浮選泡沫圖片和壓濾后的浮選尾礦圖片，提取圖像中各個(gè)特征參數(shù)的值，以60組數(shù)據(jù)的均值作為各個(gè)特征參數(shù)的該次試驗(yàn)閾值；10次試驗(yàn)的各個(gè)特征參數(shù)的試驗(yàn)閾值獲得后，每個(gè)特征參數(shù)對(duì)應(yīng)的最大試驗(yàn)閾值稱為該特征參數(shù)的設(shè)定閾值上限，每個(gè)特征參數(shù)對(duì)應(yīng)的最小試驗(yàn)閾值稱為該特征參數(shù)的設(shè)定閾值下限。

實(shí)施例1：浮選設(shè)備開啟工作，入選煤漿管路上的入選煤漿閥門16開啟，輸入入選煤漿進(jìn)入礦漿預(yù)處理器13，捕收劑儲(chǔ)存桶11輸送捕收劑進(jìn)入膠體磨12，預(yù)處理起泡劑加藥閥18和預(yù)處理捕收劑加藥閥19根據(jù)入選煤漿濃度由人工確定開啟程度并保持不變，起泡劑和乳化后的捕收劑與入選煤漿混合均勻，產(chǎn)生入浮煤漿，礦漿預(yù)處理器13將入浮煤漿輸送進(jìn)浮選機(jī)14，浮選機(jī)14開始浮選操作。浮選室中產(chǎn)生富集精煤的浮選泡沫4，浮選尾礦8送去壓濾；第一相機(jī)1拍攝富集精煤的浮選泡沫4圖像，第二相機(jī)5拍攝壓濾后的浮選尾礦8圖像，將圖像信息傳輸至工控機(jī)9進(jìn)行分析。工控機(jī)9實(shí)時(shí)計(jì)算富集精煤的浮選泡沫4圖像中的氣泡個(gè)數(shù)、氣泡大小均值、氣泡運(yùn)動(dòng)速率，灰度均值；壓濾后的浮選尾礦8圖像的灰度均值。將各個(gè)特征參數(shù)的值與工控機(jī)中存儲(chǔ)的由離線標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)測定的設(shè)定閾值比較。當(dāng)氣泡個(gè)數(shù)大于設(shè)定閾值上限且氣泡大小均值小于設(shè)定閾值下限，將浮選起泡劑加藥閥20開度減小10％，當(dāng)氣泡個(gè)數(shù)小于設(shè)定閾值下限且氣泡大小均值大于設(shè)定閾值上限，將浮選起泡劑加藥閥20開度增大10％；當(dāng)氣泡大小均值大于設(shè)定閾值上限且尾礦灰度均值小于設(shè)定閾值下限，將浮選捕收劑加藥閥21開度增大10％，當(dāng)氣泡大小均值小于設(shè)定閾值下限且氣泡運(yùn)動(dòng)速度小于設(shè)定閾值下限，將浮選捕收劑加藥閥21開度減小10％；當(dāng)氣泡運(yùn)動(dòng)速度小于設(shè)定閾值下限，缺乏游動(dòng)性，尾礦灰度均值小于設(shè)定閾值下限，將清水補(bǔ)充閥15開度增大10％；當(dāng)氣泡個(gè)數(shù)大于2倍設(shè)定閾值上限，將進(jìn)氣閥16開度減小30％。