本發(fā)明涉及制砂工藝優(yōu)化，尤其涉及基于物聯(lián)網的scm制砂工藝優(yōu)化系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著工業(yè)化進程的加速，制砂工藝在建筑、基礎設施和工業(yè)生產中占據著越來越重要的地位。傳統(tǒng)的制砂工藝在生產效率、成品質量和能耗控制等方面存在一定的局限性，難以滿足現(xiàn)代工業(yè)生產對高效、穩(wěn)定和精細控制的需求。尤其在面對多樣化的原材料和復雜的工藝要求時，傳統(tǒng)設備的手動調節(jié)和經驗管理方式往往難以實現(xiàn)精確控制，導致生產過程中的波動和不穩(wěn)定性。物聯(lián)網(iot)技術的發(fā)展為制砂工藝的智能化和自動化帶來了新的契機。通過將物聯(lián)網技術應用于制砂工藝，可以實現(xiàn)對生產過程中關鍵參數(shù)的實時監(jiān)控、智能分析和動態(tài)調整，從而顯著提高生產效率、優(yōu)化能耗、提高成品質量并降低人工干預的需求。

2、例如公開號為cn116786758a的中國專利一種用于鑄造壓縮機氣缸座的型砂粒度優(yōu)化工藝，包括如下步驟：設定型砂粒度(afs)的初始目標值，按照型砂粒度(afs)的初始目標值的要求，向新砂斗輪流投料100/200目硅砂和70/140目硅砂，跟蹤并統(tǒng)計同期氣缸座消音腔的粘砂情況，確定最佳的型砂粒度(afs)值，制定硅砂的新標準為140/70目硅砂，并提供給硅砂供應商。通過該申請優(yōu)化了型砂粒度，明顯改善了氣缸座消音腔粘砂的問題，并且根據優(yōu)化后的型砂粒度制定新標準的硅砂型號提供給硅砂供應商，讓硅砂供應商制作并直接提供符合要求的硅砂，省去了硅砂混配工藝，減少型砂工藝中具有防粘砂作用的煤粉加入量，降低鑄造材料成本。

3、以上專利均存在本背景技術提出的問題：在面對多樣化的原材料和復雜的工藝要求時，傳統(tǒng)設備的手動調節(jié)和經驗管理方式往往難以實現(xiàn)精確控制，導致生產過程中的波動和不穩(wěn)定性，為解決以上問題，本技術設計了基于物聯(lián)網的scm制砂工藝優(yōu)化系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的不足，提供了基于物聯(lián)網的scm制砂工藝優(yōu)化系統(tǒng)，系統(tǒng)包括自適應破碎模塊、智能篩分模塊、磨粉控制模塊、智能輸送模塊和反饋優(yōu)化模塊。自適應破碎模塊通過材料識別和設備調整邏輯，根據材料特性實時調整破碎設備的工作參數(shù)。智能篩分模塊通過粒度監(jiān)測和物料堵塞預測邏輯，實現(xiàn)物料粒度監(jiān)測和篩分過程中的堵塞預測與調整。磨粉控制模塊通過實時監(jiān)測粉塵變化，動態(tài)調整磨粉設備的壓力和轉速。智能輸送模塊通過物料流量監(jiān)測和輸送參數(shù)調整，實現(xiàn)輸送帶速度和傾角的優(yōu)化。反饋優(yōu)化模塊根據成品質量數(shù)據，對系統(tǒng)各模塊的參數(shù)進行優(yōu)化調整。該系統(tǒng)通過智能化調控，提高了制砂工藝的效率和產品質量。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、基于物聯(lián)網的scm制砂工藝優(yōu)化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

4、自適應破碎模塊、智能篩分模塊、磨粉控制模塊、智能輸送模塊和反饋優(yōu)化模塊；

5、所述自適應破碎模塊配置有破碎優(yōu)化策略，所述破碎優(yōu)化策略用于根據材料特性實時調整破碎設備的工作參數(shù)；

6、所述智能篩分模塊配置有粒度監(jiān)測策略，所述粒度監(jiān)測策略用于監(jiān)測物料粒度，并對篩分過程中的物料堵塞趨勢進行預測；

7、所述磨粉控制模塊用于根據磨粉過程中物料的粒度變化，調整磨粉設備的壓力和轉速；

8、所述智能輸送模塊，用于監(jiān)控物料流量和輸送狀態(tài)，調整輸送帶速度和傾角；

9、所述反饋優(yōu)化模塊，用于根據成品質量，優(yōu)化系統(tǒng)模塊的工作參數(shù)。

10、所述自適應破碎模塊，包括：

11、材料識別單元，用于采集材料的物理特性數(shù)據，并根據所述物理特性數(shù)據識別材料的類型；

12、破碎設備調整單元，用于根據所述材料識別單元輸出的材料類型，調整破碎設備的工作參數(shù)；

13、所述破碎優(yōu)化策略包括材料識別邏輯和設備調整邏輯，所述材料識別邏輯用于根據物理特性數(shù)據計算材料特征向量，通過構建特征分類網絡對所述材料特征向量進行訓練，識別材料的類型，所述設備調整邏輯用于對破碎設備的初始破碎參數(shù)進行調整；

14、所述材料識別邏輯配置于所述材料識別單元內，所述設備調整邏輯配置于所述破碎設備調整單元內。

15、所述設備調整邏輯，包括：

16、根據材料類型查詢預設的參數(shù)映射表，確定初始破碎參數(shù)，所述初始破碎參數(shù)包括破碎力、轉速和進料速度；

17、根據破碎設備數(shù)據計算初始破碎參數(shù)的適應度，根據遺傳算法對所述適應度進行迭代優(yōu)化，計算初始破碎參數(shù)的最佳適應度；

18、根據材料特征向量、最佳適應度和初始破碎參數(shù)對所述初始破碎參數(shù)進行動態(tài)調整，計算最佳破碎參數(shù)；

19、通過監(jiān)控傳感器反饋的破碎設備運行數(shù)據，將所述破碎設備運行數(shù)據與所述最佳破碎參數(shù)進行對比，如果偏差大于運行閾值，對破碎設備的破碎參數(shù)進行二次調整。

20、所述最佳破碎參數(shù)的計算公式為：

21、

22、其中，bc表示最佳破碎參數(shù)，fa表示調整后的破碎力，na表示調整后的轉速，va表示調整后的進料速度，fb表示初始破碎參數(shù)的最佳適應度，f表示初始破碎力，n表示初始轉速，v表示初始進料速度，δh表示材料硬度系數(shù)與標準硬度系數(shù)的偏離值，hco表示材料硬度系數(shù)，kh表示材料硬度系數(shù)特性的調整系數(shù)，δw表示材料濕度比與標準濕度比的偏離值，kw表示材料濕度比特性的調整系數(shù)，wra表示材料濕度比，kd表示材料粒度分布與標準粒度分布的調整系數(shù)，d50表示材料粒度分布的中位值，σd表示材料粒度分布的分布偏差，d表示材料粒度分布，kρ表示材料密度與標準密度的調整系數(shù)，ρ表示材料密度，kc表示材料礦物組成部分與標準礦物組成部分的調整系數(shù)，δc表示材料礦物組成部分與標準礦物組成部分的偏離值，c表示材料礦物組成部分。

23、所述智能篩分模塊，包括：

24、粒度監(jiān)測單元，用于實時監(jiān)測篩分過程中各層物料的粒度分布；

25、篩分預測單元，用于對粒度監(jiān)測數(shù)據進行預測，判斷是否存在堵塞情況，根據堵塞情況調整篩分設備的振動頻率、振幅和篩網角度；

26、篩網清潔單元，用于清除篩分過程中產生的堆積物；

27、所述粒度監(jiān)測策略包括粒度分布監(jiān)測邏輯和物料堵塞預測邏輯；

28、所述粒度分布監(jiān)測邏輯配置于所述粒度監(jiān)測單元內，所述物料堵塞預測邏輯配置于所述篩分預測單元內。

29、所述粒度分布監(jiān)測邏輯，包括：

30、通過光學攝像頭采集物料篩分過程中的流動圖像，對流動圖像進行預處理，所述預處理包括線性增強和去噪聲；

31、遍歷預處理后的流動圖像中每一個像素點，計算像素點鄰域與像素點的灰度加權差之和，將灰度加權差之和與二值化閾值進行對比，如果小于二值化閾值，將該像素點置零，獲取顆粒二值化圖像；

32、通過hough變換對顆粒二值化圖像進行峰值統(tǒng)計，根據峰值確定平行線的橫坐標，根據顆粒二值化圖像的上下界坐標和平行線的橫坐標獲取顆粒流動區(qū)域，對顆粒流動區(qū)域中所有白色像素進行投影，提取流動顆粒圖像；

33、對每一張流動顆粒圖像的像素邊緣點坐標進行標記，提取顆粒區(qū)域面積特征，根據所述顆粒區(qū)域面積特征的方差計算顆粒流動特征；

34、根據每一張流動顆粒圖像的橫軸方向和豎軸方向，按照等距方式劃分子區(qū)域，提取子區(qū)域面積特征，根據所述子區(qū)域面積特征的標準差計算顆粒穩(wěn)定特征；

35、通過1×1大小的卷積核將顆粒流動特征和顆粒穩(wěn)定特征進行融合，計算顆粒均勻特征；

36、根據所述顆粒均勻特征計算每層篩網的粒度分布曲線。

37、所述物料堵塞預測邏輯，包括：

38、通過分布在篩分設備各層篩網的振動傳感器、加速度傳感器和聲波傳感器，實時采集篩分過程中各層物料的振動頻率、振幅、物料流速及聲波信號強度；

39、對采集到的振動頻率、振幅、物料流速、聲波信號、圖像數(shù)據和激光反射強度數(shù)據進行預處理，包括濾波、去噪和標準化處理，通過時間序列分析方法，將處理后的數(shù)據進行時間標定，建立多維度的時序數(shù)據集；

40、從預處理后的數(shù)據中提取關鍵特征參數(shù)，包括振動頻率變化率、振幅變化率、物料流速波動幅度、聲波信號強度波動、圖像中物料堆積的面積比例、激光反射強度變化；

41、基于歷史篩分數(shù)據構建物料堵塞預測模型，將當前的關鍵特征參數(shù)輸入至已訓練的預測模型中，實時計算各層篩網的物料堵塞概率，根據模型輸出的堵塞概率，判斷是否存在物料堵塞趨勢，并輸出相應的預測結果。

42、所述磨粉控制模塊，包括：

43、粉塵變換監(jiān)測單元，用于通過高精度激光粒度分析儀實時監(jiān)測磨粉過程中物料的粉塵變換分布；

44、設備控制單元，用于基于粉塵變換監(jiān)測單元提供的實時數(shù)據，動態(tài)調整磨粉設備的工作壓力和轉速，具體包括：

45、使用pid控制算法，通過閉環(huán)反饋調節(jié)磨粉設備的壓力和轉速；

46、當檢測到粉塵出現(xiàn)異常波動時，自動調節(jié)磨輥壓力或磨盤轉速。

47、所述智能輸送模塊，包括：

48、物料流量監(jiān)測單元，用于通過安裝在輸送帶上的物料流量傳感器和重量傳感器，實時監(jiān)測物料的流量和輸送狀態(tài)；

49、輸送參數(shù)動態(tài)調整單元，用于根據物料流量監(jiān)測單元提供的數(shù)據，自動調整輸送帶的速度和傾角；

50、當檢測到物料流量過大或過小時，自動調節(jié)輸送帶的速度，避免物料堆積或輸送不暢；

51、當輸送傾角不適應當前物料特性時，根據物料的物理特性自動調整輸送帶的傾角，以確保輸送效率；

52、輸送路徑優(yōu)化單元，用于基于實時的物料流量數(shù)據，智能選擇最優(yōu)輸送路徑，避免擁堵和不必要的能量消耗。

53、所述反饋優(yōu)化模塊，包括：

54、成品質量監(jiān)測單元，用于根據質量檢測設備，對成品物料的粒度、濕度、密度指標進行實時監(jiān)測；

55、參數(shù)優(yōu)化邏輯單元，用于根據成品質量監(jiān)測單元反饋的數(shù)據，分析當前生產過程中各模塊的工作參數(shù)是否符合預期，當成品質量出現(xiàn)偏差時，系統(tǒng)對各模塊的工作參數(shù)進行優(yōu)化調整。

56、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

57、本發(fā)明通過各模塊的智能監(jiān)控與動態(tài)調整，系統(tǒng)能夠實時優(yōu)化制砂工藝的各個環(huán)節(jié)，減少人為干預，顯著提高整體生產效率。