專(zhuān)利名稱(chēng)：移動(dòng)式車(chē)載煤場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種非接觸式測(cè)量技術(shù)，尤其是一種移動(dòng)式煤場(chǎng)溫度測(cè)量裝置，具體地說(shuō)是一種移動(dòng)式車(chē)載煤場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，煤炭作為重要的工業(yè)原料和燃料，在發(fā)電、冶煉、化工、建材等行業(yè)中占有重要地位。但煤炭自燃會(huì)帶來(lái)煤炭存儲(chǔ)中的大量損耗，造成不可低估的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)每年被不受控制的煤炭自燃燒掉的煤多達(dá)1000萬(wàn)至2000萬(wàn)噸，相當(dāng)于每年“燒”掉1.25億到2.5億美元。自燃產(chǎn)生的C0、S02，會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的身體健康帶來(lái)危害，當(dāng)CO濃度大于1.5%的時(shí)候可能還會(huì)引起爆炸。一旦發(fā)生事故，有可能影響到整個(gè)電廠的運(yùn)行和安全。對(duì)于煤堆自燃的監(jiān)測(cè)及預(yù)警，根據(jù)堆放方式采用不同的監(jiān)測(cè)方式。例如:中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)201020132826.0公開(kāi)了一種針對(duì)儲(chǔ)煤碼頭、大型火電廠、煤化工廠等儲(chǔ)煤環(huán)境圓形封閉煤場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)201020288844.8公開(kāi)了一種條形煤場(chǎng)安全監(jiān)測(cè)裝置。但對(duì)于超大型煤炭堆積場(chǎng)，尤其是料場(chǎng)范圍大、物料種類(lèi)繁多，且不同物料分堆存放的堆積場(chǎng)，目前尚無(wú)很好的解決辦法。傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式:一、通過(guò)在煤堆多點(diǎn)插入溫度傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)煤堆的溫度，看是否達(dá)到預(yù)警溫度，從而確定是否會(huì)造成自燃；二、通過(guò)手持式紅外熱像儀來(lái)探測(cè)煤堆的溫度，看是否達(dá)到預(yù)警溫度，從而確定是否會(huì)存在自燃。但這兩種監(jiān)測(cè)方式工程量浩大，需要的監(jiān)測(cè)點(diǎn)眾多，通常也無(wú)法準(zhǔn)確定位，容易對(duì)操作人員的安全和健康造成威脅。隨著煤炭的消耗和周轉(zhuǎn)，需要人力反復(fù)操作，而且傳統(tǒng)預(yù)警系統(tǒng)是單一孤立的系統(tǒng)，無(wú)法將多傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和融合，也就無(wú)法對(duì)煤場(chǎng)的溫度進(jìn)行綜合考量，無(wú)法反映煤場(chǎng)真實(shí)的環(huán)境狀況。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有的大型煤場(chǎng)監(jiān)測(cè)不便的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種利用移動(dòng)式車(chē)載和非接觸式，在車(chē)輛正常行駛狀態(tài)下，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟、硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)超大型煤炭堆積場(chǎng)，尤其是料場(chǎng)范圍大、物料種類(lèi)繁多，且不同物料分堆存放的堆積場(chǎng)的溫度測(cè)量的移動(dòng)式車(chē)載煤場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種移動(dòng)式車(chē)載煤場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征是它包括用于獲取物料表面溫度的掃描裝置1、用于承載掃描裝置I及獲取掃描料場(chǎng)目標(biāo)點(diǎn)位置信息的控制和位置裝置2、用于獲取掃描裝置I基準(zhǔn)點(diǎn)空間信息的GPS儀3、用于發(fā)出報(bào)警信號(hào)的報(bào)警裝置4和用于數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換的下位機(jī)5，所述的掃描裝置1、控制和位置裝置2、GPS儀3均安裝在移動(dòng)式車(chē)載支撐裝置9上，掃描裝置1、控制和位置裝置2、報(bào)警裝置4的輸入/輸出端均與下位機(jī)5對(duì)應(yīng)的輸入/輸出端相連，下位機(jī)5通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)6相連，GPS儀3通過(guò)存儲(chǔ)卡或GPRS方式與上位機(jī)6進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。所述的掃描裝置I是線掃描式紅外熱像儀，根據(jù)被測(cè)物料自身的紅外輻射，借助儀器本身的光學(xué)機(jī)械掃描和遙感平臺(tái)掃描成像。所述的控制和位置裝置2至少包括用于獲取紅外熱像儀到料場(chǎng)目標(biāo)點(diǎn)的距離的激光測(cè)距儀7和用于搭載掃描裝置I進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的云臺(tái)8。所述的激光測(cè)距儀7獲取被測(cè)目標(biāo)的空間距離信息與云臺(tái)8獲取到的角度位置信息匹配構(gòu)成以紅外熱像儀為極點(diǎn)，激光測(cè)距儀7獲取被測(cè)目標(biāo)的空間距離信息為極徑，云臺(tái)8獲取到的角度位置信息為極角的極坐標(biāo)系，確定被測(cè)物體的空間位置。所述的GPS儀3采用高精度差分GPS實(shí)現(xiàn)對(duì)掃描裝置I的定位，采用RTK技術(shù)獲取基準(zhǔn)點(diǎn)空間信息以實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)精度定位。 所述的報(bào)警裝置4是聲光報(bào)警器，當(dāng)物料溫度達(dá)到或超過(guò)告警閾值時(shí)，上位機(jī)6發(fā)送控制信號(hào)至下位機(jī)5啟動(dòng)聲光報(bào)警電路，發(fā)出聲和光報(bào)警信號(hào)完成報(bào)警。所述的下位機(jī)5是一種嵌入式控制主機(jī)，內(nèi)部裝載工控機(jī)、控制模塊及嵌入式控制軟件，通過(guò)有線或無(wú)線傳輸?shù)姆绞綄?duì)前端采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分類(lèi)、處理、保存及發(fā)送，下位機(jī)5安裝于移動(dòng)式車(chē)載支撐裝置上，以便減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)南麚p。所述的上位機(jī)6為PC機(jī)、平板電腦或智能手機(jī)，上位機(jī)6通過(guò)有線或無(wú)線方式與打印機(jī)相連。所述的移動(dòng)式車(chē)載支撐裝置采用自鎖式升降平臺(tái)作為掃描裝置1、控制和位置裝置2、GPS儀3的安放載體，桿間都采用密封橡膠密封，桿體內(nèi)外都有涂覆層保護(hù)，適合于野外長(zhǎng)期工作。所述的移動(dòng)式車(chē)載支撐裝置9能升降并安裝在皮卡車(chē)10上，為適應(yīng)煤場(chǎng)各種復(fù)雜路況，根據(jù)需求符合現(xiàn)場(chǎng)條件至少選用馬力強(qiáng)勁的車(chē)型。本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型是一種多傳感器集成的自動(dòng)化煤場(chǎng)測(cè)溫系統(tǒng)，對(duì)煤堆表面進(jìn)行全區(qū)域自動(dòng)掃描，當(dāng)出現(xiàn)自燃前兆時(shí)，局部煤體的內(nèi)部熱量堆積將會(huì)引起該區(qū)域煤體表面溫度的上升，這種煤體表面溫度的變化將會(huì)被紅外熱成像儀實(shí)時(shí)捕捉到，及時(shí)發(fā)出告警信息，將自燃隱患消滅在萌芽狀態(tài)。本實(shí)用新型采用皮卡車(chē)升降平臺(tái)作為紅外熱成像儀安放載體，通過(guò)云臺(tái)帶動(dòng)紅外熱成像儀旋轉(zhuǎn)對(duì)煤場(chǎng)進(jìn)行溫度測(cè)量。系統(tǒng)結(jié)合控制和位置裝置獲取到的基準(zhǔn)點(diǎn)空間信息，將紅外熱成像儀獲取到的被測(cè)目標(biāo)的空間距離信息與云臺(tái)獲取到的位置信息進(jìn)行匹配，通過(guò)系統(tǒng)軟件一系列處理，從而進(jìn)行整個(gè)煤場(chǎng)溫度的建模與顯示。本實(shí)用新型采用移動(dòng)式車(chē)載方式，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、移動(dòng)迅速，無(wú)需依附現(xiàn)場(chǎng)任何設(shè)備載體。本實(shí)用新型綜合利用信息時(shí)代條件下的光學(xué)、電子、計(jì)算機(jī)、CCD、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等先進(jìn)的傳感器設(shè)備進(jìn)行多傳感器的融合，可達(dá)到無(wú)死角，無(wú)盲區(qū)探測(cè)熱源點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)煤場(chǎng)溫度的全面監(jiān)控。本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)便，安裝使用方便，維護(hù)量小，一次投入，永久受益，一人即可完成全場(chǎng)測(cè)溫任務(wù)。本實(shí)用新型的發(fā)明填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)超大型煤場(chǎng)，特別是不同物料分堆存放的堆積場(chǎng)全范圍高精度測(cè)溫空白，也可用于其它需要對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合，如森林防火、建筑物防火、重要設(shè)備的防火等。
圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實(shí)用新型的原理示意圖。圖3是本實(shí)用新型的傳感器安裝示意圖。圖4是本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成圖。圖5是本實(shí)用新型的軟件流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1-5所示。一種移動(dòng)式車(chē)載煤場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)，采用皮卡車(chē)10作為移動(dòng)載體，在皮卡車(chē)安裝能升降的移動(dòng)式車(chē)載支撐裝置9，在移動(dòng)式車(chē)載支撐裝置9安裝掃描裝置I (可采用RaytekMP150掃描式紅外熱像儀)、控制和位置裝置2以及GPS儀3，如圖3。整個(gè)溫度測(cè)量系統(tǒng)它包括用于獲取物料表面溫度的掃描裝置1、用于承載掃描裝置I及獲取掃描料場(chǎng)目標(biāo)點(diǎn)位置信息的控制和位置裝置2、用于獲取掃描裝置I基準(zhǔn)點(diǎn)空間信息的GPS儀3、用于發(fā)出報(bào)警信號(hào)的報(bào)警裝置4和用于數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換的下位機(jī)5，如圖1所示，其中掃描裝置I用于獲取物料表面溫度，控制和位置裝置2是由激光測(cè)距儀7 (可采用SICK/施克DT500-A111輕便式激光測(cè)距儀)和云臺(tái)8 (可采用YS3081/YS3081H重載云臺(tái))構(gòu)成，GPS儀3 (可采用GeoRef V2亞米級(jí)數(shù)據(jù)采集器)用于獲取掃描裝置I基準(zhǔn)點(diǎn)空間信息，報(bào)警裝置4 (可采用中興BBJ-10W的防爆聲光報(bào)警器)用于發(fā)出報(bào)警信號(hào)，下位機(jī)5 (即計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，內(nèi)部裝載工控機(jī)、控制模塊及嵌入式控制軟件，通過(guò)有線或無(wú)線傳輸?shù)姆绞綄?duì)前端采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分類(lèi)、處理、保存及發(fā)送)用于數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換的，所述的掃描裝置1、控制和位置裝置2、GPS儀3安裝在支撐裝置上，掃描裝置1、控制和位置裝置2、報(bào)警裝置4的輸入/輸出端均與下位機(jī)對(duì)應(yīng)的輸入/輸出端相連，GPS儀3通過(guò)存儲(chǔ)卡或GPRS方式與上位機(jī)6進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。下位機(jī)5通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)6相連。如圖1所示。為適應(yīng)煤場(chǎng)各種復(fù)雜路況，根據(jù)需求符合現(xiàn)場(chǎng)條件至少選用馬力強(qiáng)勁的車(chē)型，移動(dòng)平臺(tái)可選用豐田坦途皮卡。本實(shí)用新型首先通過(guò)安裝在自鎖式升降桿上的掃描式紅外熱像儀、云臺(tái)、激光測(cè)距儀及GPS儀，將熱像圖和其位置形成對(duì)應(yīng)關(guān)系。GPS儀3采用高精度差分GPS實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外熱像儀的定位，采用RTK技術(shù)獲取到的基準(zhǔn)點(diǎn)空間信息，激光測(cè)距儀7獲取被測(cè)目標(biāo)的空間距離信息與云臺(tái)8獲取到的角度位置信息進(jìn)行匹配，即構(gòu)成以紅外熱像儀為極點(diǎn)0，激光測(cè)距儀7獲取被測(cè)目標(biāo)的空間距離信息為極徑P，云臺(tái)8獲取到的角度位置信息為極角Θ的極坐標(biāo)系，確定被測(cè)物體的空間位置。如圖2所示。上位機(jī)6上安裝的監(jiān)測(cè)軟件通過(guò)下位機(jī)5和各傳感器進(jìn)行通信，上位機(jī)6同時(shí)承擔(dān)數(shù)據(jù)服務(wù)器的功能，可以查詢(xún)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和打印監(jiān)測(cè)報(bào)表，上位機(jī)可采用PC機(jī)、平板電腦或智能手機(jī)，上位機(jī)6可通過(guò)有線或無(wú)線方式與打印機(jī)相連。上位機(jī)安裝的采集軟件根據(jù)控制和位置裝置2實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新，向掃描式紅外熱像儀發(fā)出采集溫度指令，形成位置數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)的匹配數(shù)組，匹配數(shù)組存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中以備查詢(xún)和圖形顯示。監(jiān)測(cè)軟件通過(guò)圖像拼接技術(shù)將煤場(chǎng)全范圍熱像圖實(shí)時(shí)顯示，并根據(jù)用戶(hù)設(shè)定的閾值，對(duì)達(dá)到或超過(guò)閾值溫度的區(qū)域進(jìn)行告警；通過(guò)圖像疊加技術(shù)監(jiān)測(cè)煤炭表面溫度的動(dòng)態(tài)變化，判斷煤炭自燃趨勢(shì)。本實(shí)用新型的傳感器安裝示意圖如圖3所示。本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成圖如圖4所示。本實(shí)用新型的軟件流程圖如圖5所示。以上結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作了說(shuō)明，但這些說(shuō)明不能被理解為限制了本實(shí)用新型的范圍，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由隨附的權(quán)利要求書(shū)限定，任何在本實(shí)用新型權(quán)利要求基礎(chǔ)上的改動(dòng)都是本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種移動(dòng)式車(chē)載煤場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征是它包括用于獲取物料表面溫度的掃描裝置(I)、用于承載掃描裝置(I)及獲取掃描料場(chǎng)目標(biāo)點(diǎn)位置信息的控制和位置裝置(2)、用于獲取掃描裝置(I)基準(zhǔn)點(diǎn)空間信息的GPS儀(3)、用于發(fā)出報(bào)警信號(hào)的報(bào)警裝置(4)和用于數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換的下位機(jī)(5)，所述的掃描裝置(I)、控制和位置裝置(2)、GPS儀(3)均安裝在移動(dòng)式車(chē)載支撐裝置(9)上，掃描裝置(I)、控制和位置裝置(2)、報(bào)警裝置(4)的輸入/輸出端均與下位機(jī)(5)對(duì)應(yīng)的輸入/輸出端相連，下位機(jī)(5)通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)(6)相連，GPS儀(3)通過(guò)存儲(chǔ)卡或GPRS方式與上位機(jī)(6)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)式車(chē)載煤場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的掃描裝置(I)是線掃描式紅外熱像儀，根據(jù)被測(cè)物料自身的紅外輻射，借助儀器本身的光學(xué)機(jī)械掃描和遙感平臺(tái)掃描成像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)式車(chē)載煤場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的控制和位置裝置(2)至少包括用于獲取紅外熱像儀到料場(chǎng)目標(biāo)點(diǎn)的距離的激光測(cè)距儀(7)和用于搭載掃描裝置(I)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的云臺(tái)(8 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的移動(dòng)式車(chē)載煤場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于激光測(cè)距儀(7)獲取被測(cè)目標(biāo)的空間距離信息與云臺(tái)(8)獲取到的角度位置信息匹配構(gòu)成以紅外熱像儀為極點(diǎn)，激光測(cè)距儀(7)獲取被測(cè)目標(biāo)的空間距離信息為極徑，云臺(tái)(8)獲取到的角度位置信息為極角的極坐標(biāo)系，確定被測(cè)物體的空間位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)式車(chē)載煤場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的GPS儀(3)采用高精度差分GPS實(shí)現(xiàn)對(duì)掃描裝置(I)的定位，采用RTK技術(shù)獲取基準(zhǔn)點(diǎn)空間信息以實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)精度定位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)式車(chē)載煤場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的報(bào)警裝置(4)是聲光報(bào)警器，當(dāng)物料溫度達(dá)到或超過(guò)告警閾值時(shí)，上位機(jī)(6)發(fā)送控制信號(hào)至下位機(jī)(5 )啟動(dòng)聲光報(bào)警電路，發(fā)出聲和光報(bào)警信號(hào)完成報(bào)警。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)式車(chē)載煤場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的上位機(jī)(6)為PC機(jī)、平板電腦或智能手機(jī)，上位機(jī)(6)通過(guò)有線或無(wú)線方式與打印機(jī)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)式車(chē)載煤場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的移動(dòng)式車(chē)載支撐裝置采用自鎖式升降平臺(tái)作為掃描裝置(I)、控制和位置裝置(2)、GPS儀(3)的安放載體，桿間都采用密封橡膠密封，桿體內(nèi)外都有涂覆層保護(hù)，適合于野外長(zhǎng)期工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)式車(chē)載煤場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述的移動(dòng)式車(chē)載支撐裝置(9)能升降并安裝在皮卡車(chē)(10)上。
專(zhuān)利摘要一種移動(dòng)式車(chē)載煤場(chǎng)溫度測(cè)量系統(tǒng)，屬安全監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置。其特征是它包括用于獲取物料表面溫度的掃描裝置(1)、用于承載掃描裝置(1)及獲取掃描料場(chǎng)目標(biāo)點(diǎn)位置信息的控制和位置裝置(2)、用于獲取掃描裝置(1)基準(zhǔn)點(diǎn)空間信息的GPS儀(3)，用于發(fā)出報(bào)警信號(hào)的報(bào)警裝置(4)和用于數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換的下位機(jī)(5)，所述的掃描裝置(1)、控制和位置裝置(2)、GPS儀(3)安裝在支撐裝置上，掃描裝置(1)、控制和位置裝置(2)、報(bào)警裝置(4)的輸入/輸出端均與下位機(jī)對(duì)應(yīng)的輸入/輸出端相連，下位機(jī)(5)通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)(6)相連，GPS儀(3)通過(guò)存儲(chǔ)卡或GPRS方式與上位機(jī)(6)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了對(duì)超大型煤炭堆積場(chǎng)的溫度測(cè)量，具有方便快速、全方位、無(wú)監(jiān)測(cè)死點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01J5/00GK203011541SQ20122067422
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者姜坤, 陳家慶, 黃進(jìn), 閆飛 申請(qǐng)人:南京卓越能源技術(shù)有限公司