專利名稱：移動式車載煤場溫度測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種非接觸式測量技術(shù)，尤其是一種移動式煤場溫度測量裝置，具體地說是一種移動式車載煤場溫度測量系統(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。但煤炭自燃會帶來煤炭存儲中的大量損耗，造成不可低估的經(jīng)濟損失。據(jù)統(tǒng)計每年被不受控制的煤炭自燃燒掉的煤多達1000萬至2000萬噸，相當于每年“燒”掉1.25億到2.5億美元。自燃產(chǎn)生的C0、S02，會對現(xiàn)場工作人員的身體健康帶來危害，當CO濃度大于1.5%的時候可能還會引起爆炸。一旦發(fā)生事故，有可能影響到整個電廠的運行和安全。對于煤堆自燃的監(jiān)測及預警，根據(jù)堆放方式采用不同的監(jiān)測方式。例如:中國專利申請201020132826.0公開了一種針對儲煤碼頭、大型火電廠、煤化工廠等儲煤環(huán)境圓形封閉煤場進行實時監(jiān)測，中國專利申請201020288844.8公開了一種條形煤場安全監(jiān)測裝置。但對于超大型煤炭堆積場，尤其是料場范圍大、物料種類繁多，且不同物料分堆存放的堆積場，目前尚無很好的解決辦法。傳統(tǒng)監(jiān)測方式:一、通過在煤堆多點插入溫度傳感器來監(jiān)測煤堆的溫度，看是否達到預警溫度，從而確定是否會造成自燃；二、通過手持式紅外熱像儀來探測煤堆的溫度，看是否達到預警溫度，從而確定是否會存在自燃。但這兩種監(jiān)測方式工程量浩大，需要的監(jiān)測點眾多，通常也無法準確定位，容易對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)，需要人力反復操作，而且傳統(tǒng)預警系統(tǒng)是單一孤立的系統(tǒng)，無法將多傳感器的數(shù)據(jù)進行分析和融合，也就無法對煤場的溫度進行綜合考量，無法反映煤場真實的環(huán)境狀況。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的大型煤場監(jiān)測不便的問題，設(shè)計一種利用移動式車載和非接觸式，在車輛正常行駛狀態(tài)下，通過計算機軟、硬件實現(xiàn)對超大型煤炭堆積場，尤其是料場范圍大、物料種類繁多，且不同物料分堆存放的堆積場的溫度測量的移動式車載煤場溫度測量系統(tǒng)。本實用新型的技術(shù)方案是:一種移動式車載煤場溫度測量系統(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及獲取掃描料場目標點位置信息的控制和位置裝置2、用于獲取掃描裝置I基準點空間信息的GPS儀3、用于發(fā)出報警信號的報警裝置4和用于數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換的下位機5，所述的掃描裝置1、控制和位置裝置2、GPS儀3均安裝在移動式車載支撐裝置9上，掃描裝置1、控制和位置裝置2、報警裝置4的輸入/輸出端均與下位機5對應(yīng)的輸入/輸出端相連，下位機5通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)與上位機6相連，GPS儀3通過存儲卡或GPRS方式與上位機6進行數(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)被測物料自身的紅外輻射，借助儀器本身的光學機械掃描和遙感平臺掃描成像。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目標點的距離的激光測距儀7和用于搭載掃描裝置I進行旋轉(zhuǎn)的云臺8。所述的激光測距儀7獲取被測目標的空間距離信息與云臺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，激光測距儀7獲取被測目標的空間距離信息為極徑，云臺8獲取到的角度位置信息為極角的極坐標系，確定被測物體的空間位置。所述的GPS儀3采用高精度差分GPS實現(xiàn)對掃描裝置I的定位，采用RTK技術(shù)獲取基準點空間信息以實現(xiàn)厘米級精度定位。 所述的報警裝置4是聲光報警器，當物料溫度達到或超過告警閾值時，上位機6發(fā)送控制信號至下位機5啟動聲光報警電路，發(fā)出聲和光報警信號完成報警。所述的下位機5是一種嵌入式控制主機，內(nèi)部裝載工控機、控制模塊及嵌入式控制軟件，通過有線或無線傳輸?shù)姆绞綄η岸瞬杉臄?shù)據(jù)進行收集、分類、處理、保存及發(fā)送，下位機5安裝于移動式車載支撐裝置上，以便減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)南麚p。所述的上位機6為PC機、平板電腦或智能手機，上位機6通過有線或無線方式與打印機相連。所述的移動式車載支撐裝置采用自鎖式升降平臺作為掃描裝置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，適合于野外長期工作。所述的移動式車載支撐裝置9能升降并安裝在皮卡車10上，為適應(yīng)煤場各種復雜路況，根據(jù)需求符合現(xiàn)場條件至少選用馬力強勁的車型。本實用新型的有益效果:本實用新型是一種多傳感器集成的自動化煤場測溫系統(tǒng)，對煤堆表面進行全區(qū)域自動掃描，當出現(xiàn)自燃前兆時，局部煤體的內(nèi)部熱量堆積將會引起該區(qū)域煤體表面溫度的上升，這種煤體表面溫度的變化將會被紅外熱成像儀實時捕捉到，及時發(fā)出告警信息，將自燃隱患消滅在萌芽狀態(tài)。本實用新型采用皮卡車升降平臺作為紅外熱成像儀安放載體，通過云臺帶動紅外熱成像儀旋轉(zhuǎn)對煤場進行溫度測量。系統(tǒng)結(jié)合控制和位置裝置獲取到的基準點空間信息，將紅外熱成像儀獲取到的被測目標的空間距離信息與云臺獲取到的位置信息進行匹配，通過系統(tǒng)軟件一系列處理，從而進行整個煤場溫度的建模與顯示。本實用新型采用移動式車載方式，機動性強、移動迅速，無需依附現(xiàn)場任何設(shè)備載體。本實用新型綜合利用信息時代條件下的光學、電子、計算機、CCD、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等先進的傳感器設(shè)備進行多傳感器的融合，可達到無死角，無盲區(qū)探測熱源點，實現(xiàn)煤場溫度的全面監(jiān)控。本實用新型操作簡便，安裝使用方便，維護量小，一次投入，永久受益，一人即可完成全場測溫任務(wù)。本實用新型的發(fā)明填補了國內(nèi)超大型煤場，特別是不同物料分堆存放的堆積場全范圍高精度測溫空白，也可用于其它需要對溫度進行監(jiān)測的場合，如森林防火、建筑物防火、重要設(shè)備的防火等。
圖1是本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實用新型的原理示意圖。圖3是本實用新型的傳感器安裝示意圖。圖4是本實用新型的數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成圖。圖5是本實用新型的軟件流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。如圖1-5所示。一種移動式車載煤場溫度測量系統(tǒng)，采用皮卡車10作為移動載體，在皮卡車安裝能升降的移動式車載支撐裝置9，在移動式車載支撐裝置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。整個溫度測量系統(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及獲取掃描料場目標點位置信息的控制和位置裝置2、用于獲取掃描裝置I基準點空間信息的GPS儀3、用于發(fā)出報警信號的報警裝置4和用于數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換的下位機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是由激光測距儀7 (可采用SICK/施克DT500-A111輕便式激光測距儀)和云臺8 (可采用YS3081/YS3081H重載云臺)構(gòu)成，GPS儀3 (可采用GeoRef V2亞米級數(shù)據(jù)采集器)用于獲取掃描裝置I基準點空間信息，報警裝置4 (可采用中興BBJ-10W的防爆聲光報警器)用于發(fā)出報警信號，下位機5 (即計算機控制系統(tǒng)，內(nèi)部裝載工控機、控制模塊及嵌入式控制軟件，通過有線或無線傳輸?shù)姆绞綄η岸瞬杉臄?shù)據(jù)進行收集、分類、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、報警裝置4的輸入/輸出端均與下位機對應(yīng)的輸入/輸出端相連，GPS儀3通過存儲卡或GPRS方式與上位機6進行數(shù)據(jù)傳輸。下位機5通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)與上位機6相連。如圖1所示。為適應(yīng)煤場各種復雜路況，根據(jù)需求符合現(xiàn)場條件至少選用馬力強勁的車型，移動平臺可選用豐田坦途皮卡。本實用新型首先通過安裝在自鎖式升降桿上的掃描式紅外熱像儀、云臺、激光測距儀及GPS儀，將熱像圖和其位置形成對應(yīng)關(guān)系。GPS儀3采用高精度差分GPS實現(xiàn)對紅外熱像儀的定位，采用RTK技術(shù)獲取到的基準點空間信息，激光測距儀7獲取被測目標的空間距離信息與云臺8獲取到的角度位置信息進行匹配，即構(gòu)成以紅外熱像儀為極點0，激光測距儀7獲取被測目標的空間距離信息為極徑P，云臺8獲取到的角度位置信息為極角Θ的極坐標系，確定被測物體的空間位置。如圖2所示。上位機6上安裝的監(jiān)測軟件通過下位機5和各傳感器進行通信，上位機6同時承擔數(shù)據(jù)服務(wù)器的功能，可以查詢監(jiān)測數(shù)據(jù)和打印監(jiān)測報表，上位機可采用PC機、平板電腦或智能手機，上位機6可通過有線或無線方式與打印機相連。上位機安裝的采集軟件根據(jù)控制和位置裝置2實時數(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)組存儲到數(shù)據(jù)庫中以備查詢和圖形顯示。監(jiān)測軟件通過圖像拼接技術(shù)將煤場全范圍熱像圖實時顯示，并根據(jù)用戶設(shè)定的閾值，對達到或超過閾值溫度的區(qū)域進行告警；通過圖像疊加技術(shù)監(jiān)測煤炭表面溫度的動態(tài)變化，判斷煤炭自燃趨勢。本實用新型的傳感器安裝示意圖如圖3所示。本實用新型的數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成圖如圖4所示。本實用新型的軟件流程圖如圖5所示。以上結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作了說明，但這些說明不能被理解為限制了本實用新型的范圍，本實用新型的保護范圍由隨附的權(quán)利要求書限定，任何在本實用新型權(quán)利要求基礎(chǔ)上的改動都是本發(fā)明的保護范圍。本實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)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種移動式車載煤場溫度測量系統(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)及獲取掃描料場目標點位置信息的控制和位置裝置(2)、用于獲取掃描裝置(I)基準點空間信息的GPS儀(3)、用于發(fā)出報警信號的報警裝置(4)和用于數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換的下位機(5)，所述的掃描裝置(I)、控制和位置裝置(2)、GPS儀(3)均安裝在移動式車載支撐裝置(9)上，掃描裝置(I)、控制和位置裝置(2)、報警裝置(4)的輸入/輸出端均與下位機(5)對應(yīng)的輸入/輸出端相連，下位機(5)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)與上位機(6)相連，GPS儀(3)通過存儲卡或GPRS方式與上位機(6)進行數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式車載煤場溫度測量系統(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)被測物料自身的紅外輻射，借助儀器本身的光學機械掃描和遙感平臺掃描成像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式車載煤場溫度測量系統(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目標點的距離的激光測距儀(7)和用于搭載掃描裝置(I)進行旋轉(zhuǎn)的云臺(8 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的移動式車載煤場溫度測量系統(tǒng)，其特征在于激光測距儀(7)獲取被測目標的空間距離信息與云臺(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，激光測距儀(7)獲取被測目標的空間距離信息為極徑，云臺(8)獲取到的角度位置信息為極角的極坐標系，確定被測物體的空間位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式車載煤場溫度測量系統(tǒng)，其特征在于所述的GPS儀(3)采用高精度差分GPS實現(xiàn)對掃描裝置(I)的定位，采用RTK技術(shù)獲取基準點空間信息以實現(xiàn)厘米級精度定位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式車載煤場溫度測量系統(tǒng)，其特征在于所述的報警裝置(4)是聲光報警器，當物料溫度達到或超過告警閾值時，上位機(6)發(fā)送控制信號至下位機(5 )啟動聲光報警電路，發(fā)出聲和光報警信號完成報警。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式車載煤場溫度測量系統(tǒng)，其特征在于所述的上位機(6)為PC機、平板電腦或智能手機，上位機(6)通過有線或無線方式與打印機相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式車載煤場溫度測量系統(tǒng)，其特征在于所述的移動式車載支撐裝置采用自鎖式升降平臺作為掃描裝置(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，適合于野外長期工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動式車載煤場溫度測量系統(tǒng)，其特征在于所述的移動式車載支撐裝置(9)能升降并安裝在皮卡車(10)上。
專利摘要一種移動式車載煤場溫度測量系統(tǒng)，屬安全監(jiān)測保護裝置。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)及獲取掃描料場目標點位置信息的控制和位置裝置(2)、用于獲取掃描裝置(1)基準點空間信息的GPS儀(3)，用于發(fā)出報警信號的報警裝置(4)和用于數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換的下位機(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)、報警裝置(4)的輸入/輸出端均與下位機對應(yīng)的輸入/輸出端相連，下位機(5)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)與上位機(6)相連，GPS儀(3)通過存儲卡或GPRS方式與上位機(6)進行數(shù)據(jù)傳輸。本實用新型實現(xiàn)了對超大型煤炭堆積場的溫度測量，具有方便快速、全方位、無監(jiān)測死點的優(yōu)點。
文檔編號G01J5/00GK203011541SQ20122067422
公開日2013年6月19日 申請日期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, 閆飛 申請人:南京卓越能源技術(shù)有限公司