專利名稱：生物質(zhì)在線識(shí)別和計(jì)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及生物質(zhì)計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種煤與生物質(zhì)混燃發(fā)電中的生物質(zhì)在線識(shí)別和計(jì)量裝置。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)是一種清潔的可再生能源，具備儲(chǔ)量大、分布廣泛等特點(diǎn)，是新能源中最具開發(fā)利用價(jià)值的可再生能源。世界上許多國家將生物質(zhì)能作為21世紀(jì)發(fā)展可再生能源的戰(zhàn)略重點(diǎn)和具備發(fā)展?jié)摿Φ膽?zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。在中國，生物質(zhì)能是重點(diǎn)發(fā)展的可再生能源，2006 年1月1日《中華人民共和國可再生能源法》生效，國家發(fā)展和改革委員會(huì)隨后出臺(tái)《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》等實(shí)施細(xì)則，為生物質(zhì)發(fā)電提供政策支持。生物質(zhì)和煤混合燃燒用于發(fā)電，可使生物質(zhì)替代一部分化石能源，對(duì)減少溫室氣體排放和減輕環(huán)境污染具有重要意義。研究表明，當(dāng)生物質(zhì)占總?cè)剂系哪芰勘壤陀?0% (秸稈作為生物質(zhì)燃料時(shí)，重量比例約低于30% )時(shí)，一般不需要改變現(xiàn)有電廠的任何設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)混燃發(fā)電。因此，在現(xiàn)階段生物質(zhì)和煤混燃發(fā)電是一種低成本、低風(fēng)險(xiǎn)且操作性很強(qiáng)的可再生能源利用方案。與生物質(zhì)直燃發(fā)電相比，煤與生物質(zhì)混燃發(fā)電具有突出的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢，是經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的降低碳排放的技術(shù)。中國采用混燃發(fā)電技術(shù)的發(fā)電機(jī)組很少，這主要是由于缺乏有效、可靠的生物質(zhì)摻燒量的檢測技術(shù)與裝置。目前沒有廣泛認(rèn)可的生物質(zhì)混燃發(fā)電中生物質(zhì)的識(shí)別和計(jì)量方法，無法制定生物質(zhì)混燃發(fā)電補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，限制了合理有效的生物質(zhì)混燃激勵(lì)政策的出臺(tái)，制約混燃發(fā)電技術(shù)及其市場的發(fā)展。

實(shí)用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問題本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是如何對(duì)燃料進(jìn)行識(shí)別，確定燃料是否為煤、生物質(zhì)，或煤和生物質(zhì)的混燃物，并實(shí)時(shí)計(jì)算出燃料中煤和/或生物質(zhì)的重量。( 二 )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種生物質(zhì)在線識(shí)別和計(jì)量裝置，包括機(jī)架；輸送帶，設(shè)置在所述機(jī)架上；光譜儀，設(shè)置在所述輸送帶的上方，所述光譜儀與計(jì)算機(jī)連接；至少兩個(gè)對(duì)射式光電傳感器，對(duì)稱安裝在所述輸送帶的兩側(cè)，與所述計(jì)算機(jī)連接；至少一個(gè)稱重傳感器，位于所述輸送帶的下方，正對(duì)所述光譜儀的位置。進(jìn)一步地，還包括光譜儀支架，位于所述輸送帶上方，用于支撐所述光譜儀。[0016]其中，所述光譜儀支架包括與輸送帶輸送方向一致的兩塊側(cè)板，以及所述側(cè)板上面的上蓋，所述上蓋與輸送帶之間具有一定高度，所述上蓋上安裝有光譜儀。所述上蓋在輸送帶的進(jìn)入方向的位置設(shè)置有燃料擋板。還包括調(diào)速器，安裝在所述機(jī)架上，與所述輸送帶連接。所述光譜儀內(nèi)置光源、檢測器和內(nèi)部參比；所述光源用于發(fā)射光輻射照射輸送帶上的燃料；所述內(nèi)部參比為測量所述燃料吸光度或反射率時(shí)作為參照比較的物質(zhì)；所述檢測器用于檢測所述燃料的光信號(hào)，將所述光信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸出至計(jì)算機(jī)。(三)有益效果上述技術(shù)方案具有如下有益效果通過對(duì)射式光電傳感器感知燃料經(jīng)過輸送帶， 觸發(fā)稱重傳感器和光譜儀，使得稱重傳感器獲得燃料的重量數(shù)據(jù)，光譜儀采集到燃料的光譜信息；計(jì)算機(jī)則根據(jù)重量數(shù)據(jù)和光譜信息通過模型計(jì)算得到定性和定量分析數(shù)據(jù)，進(jìn)而計(jì)算出某時(shí)間段內(nèi)通過光譜儀的燃料中生物質(zhì)重量。本實(shí)用新型裝置能夠?qū)崿F(xiàn)煤與生物質(zhì)混燃發(fā)電中生物質(zhì)在線識(shí)別和計(jì)量，得到精確的生物質(zhì)的重量信息。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的生物質(zhì)在線識(shí)別和計(jì)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的生物質(zhì)在線識(shí)別和計(jì)量裝置的另一結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1 機(jī)架；2 輸送帶；3 光譜儀支架；4 燃料擋板；5 對(duì)射式光電傳感器；6 稱重傳感器；7 光譜儀；8 :PC機(jī)；9 調(diào)速器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的生物質(zhì)在線識(shí)別和計(jì)量裝置包括機(jī)架1、輸送帶2、光譜儀支架3、燃料擋板4、對(duì)射式光電傳感器5、稱重傳感器6、光譜儀7、PC 機(jī)8和調(diào)速器9。其中，機(jī)架1上安裝有用于輸送燃料的輸送帶2，輸送帶2上設(shè)置有光譜儀支架3， 光譜儀支架3包括與輸送帶2輸送方向一致的兩塊側(cè)板，以及側(cè)板上面的上蓋，光譜儀支架 3的上蓋與輸送帶2之間具有一定高度，燃料從光譜儀支架3和輸送帶2之間的空間中通過。光譜儀支架3的上蓋在燃料入口處設(shè)置有燃料擋板4，確保燃料在通過光譜儀支架3時(shí)的堆積高度低于光譜儀支架3的上蓋高度。光譜儀支架3上安裝有光譜儀7，光譜儀 7與PC機(jī)8連接；光譜儀7采用Thermo Fisher Scientific公司的Antaris Target光譜儀，光譜儀7內(nèi)置光源、內(nèi)部參比和檢測器；其中光源用于發(fā)射一定強(qiáng)度的穩(wěn)定光輻射，照射燃料，檢測器用于檢測燃料光信號(hào)，把攜帶燃料組分信息的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再通過 A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字形式輸出；參比為測量燃料吸光度或反射率時(shí)作為參照比較的物質(zhì)。 將檢測器獲得的被測量燃料漫反射電信號(hào)與檢測器獲得的儀器參比漫反射電信號(hào)進(jìn)行比較計(jì)算，可得到被測量燃料在不同波長處的吸光度或反射率。由于本實(shí)用新型中所述參比設(shè)置在光譜儀內(nèi)部，因此稱“內(nèi)部參比”。至少一個(gè)稱重傳感器6安裝在輸送帶2下方，位于光譜儀7的正下方位置，稱重傳感器6與PC機(jī)8連接，用于對(duì)通過輸送帶2的燃料進(jìn)行稱重，并將燃料重量數(shù)據(jù)發(fā)送至PC 機(jī)8 ；至少兩個(gè)對(duì)射式光電傳感器5對(duì)稱安裝在輸送帶2的兩側(cè)，對(duì)射式光電傳感器5 與PC機(jī)8連接，用于在燃料通過輸送帶2時(shí)觸發(fā)稱重傳感器6和光譜儀7 ；稱重傳感器6接收到觸發(fā)信號(hào)后對(duì)燃料進(jìn)行稱量，光譜儀7接收到觸發(fā)信號(hào)后開始采集燃料的光譜信息；調(diào)速器9安裝在機(jī)架1上，與輸送帶2連接，用于調(diào)節(jié)輸送帶2的輸送速度。其中光譜信息為可見光光譜、近紅外光譜或者中紅外光譜，光譜信號(hào)經(jīng)過光譜儀的檢測器之后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)再傳輸至PC機(jī)中，然后PC機(jī)再將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為有效的光譜信號(hào)。本實(shí)施例中的燃料為煤與小麥秸稈的混燃物。不同類別的生物質(zhì)包括玉米秸稈、 小麥秸稈、水稻秸稈、棉花秸稈、樹皮、樹枝、稻殼、花生殼、木屑、生物質(zhì)成型燃料。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的生物質(zhì)在線識(shí)別和計(jì)量裝置的工作原理如下本實(shí)用新型首先采集電廠使用的不同類型的煤，不同產(chǎn)地和品種的小麥秸稈的光譜信息，采用隨機(jī)組合方法配制含小麥秸稈質(zhì)量比例為 30%的混燃物樣品并采集其光譜信息，采用多元散射校正算法、平滑算法和導(dǎo)數(shù)算法等算法對(duì)光譜信息進(jìn)行預(yù)處理，采用相關(guān)系數(shù)法、遺傳算法、間隔偏最小二乘法、移動(dòng)窗口偏最小二乘法等進(jìn)行波長選擇，采用獨(dú)立軟模式法進(jìn)行定性分析建模，其定性類別包含煤、小麥秸稈、煤和小麥秸稈混燃物三類，采用偏最小二乘法和多元線性回歸算法建立混燃物中小麥秸稈質(zhì)量百分?jǐn)?shù)定量分析模型，將所建立的定性和定量分析模型通過軟件方式保存在PC機(jī)中。燃料在輸送帶2上經(jīng)過對(duì)射式光電傳感器5時(shí)觸發(fā)稱重傳感器6和光譜儀7，稱重傳感器6實(shí)時(shí)獲取輸送帶2上經(jīng)過稱重傳感器6的燃料重量數(shù)據(jù)，并將燃料重量數(shù)據(jù)發(fā)送至PC機(jī)8，光譜儀7則實(shí)時(shí)獲取燃料的光譜信息，并發(fā)送至PC機(jī)8 ；PC機(jī)8根據(jù)燃料重量數(shù)據(jù)和光譜信息使用定性和定量分析模型進(jìn)行定性和定量計(jì)算，當(dāng)定性分析模型判別出燃料為煤和小麥秸稈混燃物時(shí)，定量分析模型同時(shí)計(jì)算出小麥秸稈占燃料的重量百分?jǐn)?shù)，燃料重量數(shù)據(jù)乘以小麥秸稈占燃料的重量百分?jǐn)?shù)即為混燃物中的小麥秸稈重量，對(duì)實(shí)時(shí)獲得的小麥秸稈重量數(shù)據(jù)進(jìn)行積分計(jì)算即為某時(shí)間段內(nèi)通過光譜儀的小麥秸稈的總重量，計(jì)算后將得到的識(shí)別和計(jì)量信息在PC機(jī)8的顯示器中顯示出來。由以上實(shí)施例可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例通過對(duì)射式光電傳感器感知燃料經(jīng)過輸送帶，觸發(fā)稱重傳感器和光譜儀，使得稱重傳感器獲得燃料的重量數(shù)據(jù)，光譜儀采集到燃料的光譜信息；計(jì)算機(jī)則根據(jù)重量數(shù)據(jù)和光譜信息通過模型計(jì)算得到定性和定量分析數(shù)據(jù)，進(jìn)而計(jì)算出某時(shí)間段內(nèi)通過光譜儀的燃料中生物質(zhì)重量。本實(shí)用新型裝置能夠?qū)崿F(xiàn)煤與生物質(zhì)混燃發(fā)電中生物質(zhì)在線識(shí)別和計(jì)量，得到精確的數(shù)據(jù)。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.生物質(zhì)在線識(shí)別和計(jì)量裝置，其特征在于，包括 機(jī)架；輸送帶，設(shè)置在所述機(jī)架上；光譜儀，設(shè)置在所述輸送帶的上方，所述光譜儀與計(jì)算機(jī)連接；至少兩個(gè)對(duì)射式光電傳感器，對(duì)稱安裝在所述輸送帶的兩側(cè)，與所述計(jì)算機(jī)連接；至少一個(gè)稱重傳感器，位于所述輸送帶的下方，正對(duì)所述光譜儀的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)在線識(shí)別和計(jì)量裝置，其特征在于，還包括 光譜儀支架，位于所述輸送帶上方，用于支撐所述光譜儀。
3.如權(quán)利要求2所述的生物質(zhì)在線識(shí)別和計(jì)量裝置，其特征在于，所述光譜儀支架包括與輸送帶輸送方向一致的兩塊側(cè)板，以及所述側(cè)板上面的上蓋，所述上蓋與輸送帶之間具有一定高度，所述上蓋上安裝有光譜儀。
4.如權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)在線識(shí)別和計(jì)量裝置，其特征在于，所述上蓋在輸送帶的進(jìn)入方向的位置設(shè)置有燃料擋板。
5.如權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)在線識(shí)別和計(jì)量裝置，其特征在于，還包括調(diào)速器，安裝在所述機(jī)架上，與所述輸送帶連接。
6.如權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)在線識(shí)別和計(jì)量裝置，其特征在于，所述光譜儀內(nèi)置光源、檢測器和內(nèi)部參比；所述光源用于發(fā)射光輻射照射輸送帶上的燃料；所述內(nèi)部參比為測量所述燃料吸光度或反射率時(shí)作為參照比較的物質(zhì)；所述檢測器用于檢測所述燃料的光信號(hào)，將所述光信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸出至計(jì)算機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種生物質(zhì)在線識(shí)別和計(jì)量裝置，包括機(jī)架；輸送帶，設(shè)置在所述機(jī)架上；光譜儀，設(shè)置在所述輸送帶的上方，所述光譜儀與計(jì)算機(jī)連接；至少兩個(gè)對(duì)射式光電傳感器，對(duì)稱安裝在所述輸送帶的兩側(cè)，與所述計(jì)算機(jī)連接；至少一個(gè)稱重傳感器，位于所述輸送帶的下方，正對(duì)所述光譜儀的位置。本裝置能夠?qū)γ号c生物質(zhì)混燃發(fā)電中生物質(zhì)進(jìn)行在線識(shí)別和計(jì)量，得到精確的生物質(zhì)的重量信息。
文檔編號(hào)G01G11/00GK202057592SQ20112016561
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者廖娜, 楊增玲, 賀城, 陳龍健, 韓魯佳, 黃光群 申請(qǐng)人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)