本發(fā)明涉及噴煤系統(tǒng)中運(yùn)煤，具體涉及一種運(yùn)煤皮帶通廊防爆系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、噴煤系統(tǒng)是煉鐵生產(chǎn)工藝流程中的重要一環(huán)，它涉及到原煤儲(chǔ)運(yùn)、制粉、輸送、噴吹、供氣以及煤粉計(jì)量的全過(guò)程，在運(yùn)輸過(guò)程中，通過(guò)皮帶通廊來(lái)運(yùn)輸煤炭，可以確保生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的煤塵污染工作環(huán)境，從而影響工作人員身體健康，然而，在煤炭的運(yùn)輸過(guò)程中，由于煤炭的摩擦和振動(dòng)，容易產(chǎn)生大量的煤粉，若不及時(shí)對(duì)煤粉進(jìn)行檢測(cè)預(yù)防，在煤粉濃度到達(dá)一定數(shù)值后，由于皮帶通廊中電氣火花和機(jī)械摩擦火花等，易引燃煤塵從而造成煤塵爆炸。

2、煤塵爆炸是指煤塵與空氣混合后，在遇到點(diǎn)火源時(shí)發(fā)生的爆炸現(xiàn)象，這種爆炸會(huì)導(dǎo)致溫度和壓力的急劇升高，釋放大量的能量，煤塵爆炸的發(fā)生需要滿足一定的條件，包括煤塵達(dá)到一定的濃度、有足夠的氧氣以及存在點(diǎn)火源，那么就需要對(duì)煤塵濃度和點(diǎn)火源進(jìn)行預(yù)警，但是現(xiàn)有的煤塵防爆大多是通過(guò)實(shí)時(shí)煤塵濃度檢測(cè)，通過(guò)不同的煤塵濃度分級(jí)報(bào)警，然后進(jìn)行相應(yīng)的處置，但是對(duì)于點(diǎn)火源未進(jìn)行監(jiān)測(cè)和防爆處置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種運(yùn)煤皮帶通廊防爆系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中煤塵防爆系統(tǒng)未對(duì)點(diǎn)火源進(jìn)行監(jiān)測(cè)和防爆的問(wèn)題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的基礎(chǔ)方案為：一種運(yùn)煤皮帶通廊防爆系統(tǒng)，包括紅外熱像儀和plc控制器電連接，紅外熱像儀位于皮帶通廊內(nèi)，皮帶通廊內(nèi)設(shè)有粉塵傳感器，紅外熱像儀和粉塵傳感器均與plc控制器電連接，plc控制器上集成有用于熱圖像處理的模型，plc控制器上電連接有除塵器，plc控制器上設(shè)有用于降塵的噴霧組件。

3、本發(fā)明的原理和有益效果在于：通過(guò)紅外熱像儀實(shí)時(shí)拍攝皮帶通廊的熱圖像，再通過(guò)plc控制器中的模型對(duì)實(shí)時(shí)熱圖像進(jìn)行處理，通過(guò)粉塵傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)皮帶通廊中煤塵的濃度，接著plc控制器根據(jù)熱圖像的溫度和煤塵的濃度進(jìn)行防爆處置，由plc控制器控制除塵器和噴霧組件對(duì)煤塵進(jìn)行除塵，紅外熱像儀能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)皮帶通廊內(nèi)產(chǎn)生電氣火花的溫度，粉塵傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)煤塵濃度，實(shí)現(xiàn)同時(shí)監(jiān)測(cè)煤塵濃度和點(diǎn)火源，及時(shí)對(duì)皮帶通廊進(jìn)行除塵，從而降低煤塵爆炸概率，提高皮帶通廊的安全性；紅外熱像儀的測(cè)量溫度范圍為-50℃-1000°c，這意味著它能夠測(cè)量從極低溫到高溫的各種溫度。

4、方案二，此為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，噴霧組件包括儲(chǔ)液桶，儲(chǔ)液桶上設(shè)有抽吸器，plc控制器和抽吸器電連接，抽吸器上固接有水管，水管上固接有霧化噴頭；使用時(shí)，plc控制器控制抽吸器啟動(dòng)，將儲(chǔ)液桶中的水抽取，水從水管到霧化噴頭，再由霧化噴頭將水形成水霧噴出來(lái)除塵，同時(shí)可以對(duì)皮帶通廊降溫，從而降低煤塵爆炸概率。

5、方案三，此為基礎(chǔ)方案，一種運(yùn)煤皮帶通廊防爆方法，包括以下步驟：

6、s1.先利用紅外熱像儀采集皮帶通廊的熱圖像，利用粉塵傳感器采集皮帶通廊中煤塵的濃度；

7、s2.將采集的熱圖像形成數(shù)據(jù)集，然后構(gòu)建卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過(guò)數(shù)據(jù)集訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，將訓(xùn)練好的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型集成到plc控制器中；

8、s3.利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)實(shí)時(shí)熱圖像進(jìn)行處理，形成溫度分類標(biāo)簽輸送給plc控制器；

9、s4.plc控制器結(jié)合溫度分類標(biāo)簽和煤塵濃度進(jìn)行防爆處置。通過(guò)紅外熱像儀實(shí)時(shí)對(duì)皮帶通廊中容易產(chǎn)生電火花的位置進(jìn)行熱圖像采集，通過(guò)訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)不同的溫度對(duì)熱圖像進(jìn)行分類，使得plc控制器控制除塵器和噴霧組件進(jìn)行除塵，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)自主學(xué)習(xí)將圖像分類，能及時(shí)對(duì)皮帶通廊中點(diǎn)火源檢測(cè)和防爆處置，降低皮帶通廊的爆炸的概率。

10、方案四，此為方案三的優(yōu)選，s2中具體步驟如下：

11、1)先將熱圖像的數(shù)據(jù)集通過(guò)pandas庫(kù)讀取數(shù)據(jù)，通過(guò)train_test_split()函數(shù)將數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練集和測(cè)試集；

12、2)將訓(xùn)練集中的熱圖像通過(guò)standardscaler進(jìn)行特征縮放，通過(guò)pytorch創(chuàng)建卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；

13、3)設(shè)置關(guān)鍵參數(shù)，如學(xué)習(xí)率、迭代次數(shù)等，然后使用訓(xùn)練集對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練；

14、4)訓(xùn)練結(jié)束后通過(guò)測(cè)試集對(duì)訓(xùn)練好的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行驗(yàn)證，并根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整參數(shù)。

15、方案五，此為方案三的優(yōu)選，s4中：

16、若熱圖像呈現(xiàn)溫度在610℃以下，且煤塵濃度在30g/m3以下時(shí)，不進(jìn)行防爆處置；若熱圖像呈現(xiàn)溫度在610℃以下，且煤塵濃度在30-35g/m3的區(qū)間范圍之內(nèi)時(shí)，plc控制器控制除塵器對(duì)皮帶通廊中的煤塵進(jìn)行降塵；若熱圖像呈現(xiàn)溫度在610℃以下，且煤塵濃度在35g/m3以上時(shí)，plc控制器控制除塵器和抽吸器對(duì)皮帶通廊中的煤塵進(jìn)行除塵。當(dāng)溫度為610℃以下時(shí)，通過(guò)粉塵傳感器監(jiān)測(cè)不同煤塵濃度，控制除塵器和噴霧組件配合使用，采取不同的處置方法，降低爆炸發(fā)生概率。

17、若熱圖像呈現(xiàn)溫度在610℃-700℃的區(qū)間范圍內(nèi)，且煤塵濃度在18g/m3以下時(shí)，不進(jìn)行防爆處置；若熱圖像呈現(xiàn)溫度在610℃-700℃的區(qū)間范圍內(nèi)，且煤塵濃度在18-30g/m3的區(qū)間范圍之內(nèi)時(shí)，plc控制器將控制除塵器對(duì)皮帶通廊中的煤塵進(jìn)行除塵；若熱圖像呈現(xiàn)溫度在610℃-700℃的區(qū)間范圍內(nèi)，且煤塵濃度在30g/m3以上時(shí)，plc控制器控制除塵器和抽吸器對(duì)皮帶通廊中的煤塵進(jìn)行除塵。當(dāng)溫度為610℃-700℃時(shí)，通過(guò)粉塵傳感器監(jiān)測(cè)不同煤塵濃度，控制除塵器和噴霧組件配合使用，采取不同的處置方法，降低爆炸發(fā)生概率。

18、若熱圖像呈現(xiàn)溫度在700℃以上，且煤塵濃度在15g/m3以下時(shí)，不進(jìn)行防爆處置；若熱圖像呈現(xiàn)溫度在700℃以上，且煤塵濃度在15-18g/m3的區(qū)間范圍之內(nèi)時(shí)，plc控制器控制除塵器對(duì)皮帶通廊中的煤塵進(jìn)行除塵；若熱圖像呈現(xiàn)溫度在700℃以上，且煤塵濃度在18g/m3以上時(shí)，plc控制器將控制除塵器和抽吸器對(duì)皮帶通廊中的煤塵進(jìn)行除塵。當(dāng)溫度為700℃以上時(shí)，通過(guò)粉塵傳感器監(jiān)測(cè)不同煤塵濃度，控制除塵器和噴霧組件配合使用，采取不同的處置方法，降低爆炸發(fā)生概率。

技術(shù)特征：

1.一種運(yùn)煤皮帶通廊防爆系統(tǒng)，其特征在于，包括紅外熱像儀(1)和plc控制器電連接，所述紅外熱像儀(1)位于皮帶通廊(3)內(nèi)，所述皮帶通廊(3)內(nèi)設(shè)有粉塵傳感器(4)，所述紅外熱像儀(1)和粉塵傳感器(4)均與plc控制器電連接，所述plc控制器中集成有用于熱圖像處理的模型，所述plc控制器上電連接有除塵器(5)，所述plc控制器上設(shè)有用于除塵的噴霧組件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種運(yùn)煤皮帶通廊防爆系統(tǒng)，其特征在于,所述噴霧組件包括儲(chǔ)液桶(6)，所述儲(chǔ)液桶(6)上設(shè)有抽吸器(7)，所述plc控制器和抽吸器(7)電連接，所述抽吸器(7)上固接有水管(8)，所述水管(8)上固接有霧化噴頭(9)。

3.一種運(yùn)煤皮帶通廊防爆方法，其特征在于,包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種運(yùn)煤皮帶通廊防爆方法，其特征在于，s2中具體步驟如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種運(yùn)煤皮帶通廊防爆方法，其特征在于,s4中：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于噴煤系統(tǒng)中運(yùn)煤技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種運(yùn)煤皮帶通廊防爆系統(tǒng)及方法，包括紅外熱像儀和PLC控制器電連接，紅外熱像儀位于皮帶通廊里，皮帶通廊里設(shè)有粉塵傳感器，紅外熱像儀和粉塵傳感器均與PLC控制器電連接，PLC控制器中集成有用于熱圖像處理的模型，PLC控制器上電連接有除塵器，PLC控制器上設(shè)有用于降塵的噴霧組件；通過(guò)紅外熱像儀實(shí)時(shí)檢測(cè)皮帶通廊中點(diǎn)火源的熱圖像，再通過(guò)PLC控制器中卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)熱圖像和煤塵濃度進(jìn)行分類，粉塵傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤塵濃度，接著由PLC控制器控制除塵器和噴霧組件對(duì)煤塵進(jìn)行除塵，能夠同時(shí)對(duì)點(diǎn)火源和煤塵濃度進(jìn)行預(yù)警和防爆處置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中煤塵防爆系統(tǒng)未對(duì)點(diǎn)火源進(jìn)行監(jiān)測(cè)和防爆的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：李小強(qiáng),楊彬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：新疆天山鋼鐵巴州有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9