專(zhuān)利名稱(chēng)：基于高塔的煤場(chǎng)測(cè)溫系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種溫度監(jiān)控系統(tǒng)，尤其是一種用于對(duì)易發(fā)生自燃物料堆放成條狀時(shí)，進(jìn)行非接觸式實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)并能自動(dòng)報(bào)警的安防監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具體地說(shuō)是一種基于高塔的煤場(chǎng)測(cè)溫系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，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)中占有重要的地位。而作為不可再生資源，如何合理、有效地開(kāi)發(fā)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸煤炭資源以減少造成無(wú)故浪費(fèi)將是我們需要努力的方向。從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來(lái)看，煤炭對(duì)于我國(guó)有相當(dāng)一部分行業(yè)例如發(fā)電、冶煉等起到至關(guān)重要的作用。煤炭在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)輸及存儲(chǔ)之后，由于水分的揮發(fā)、壓實(shí)程度的變化等因素影響易發(fā)生自燃，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。由此可見(jiàn)，煤的自燃問(wèn)題已經(jīng)成為了一個(gè)突出的問(wèn)題，對(duì)于以煤炭作為主要燃料和工業(yè)原料的企業(yè)來(lái)說(shuō)，那么在堆放煤堆時(shí)，加裝溫度監(jiān)測(cè)設(shè)備，采取有效的監(jiān)測(cè)和防范措施，對(duì)于生產(chǎn)安全、經(jīng)濟(jì)效益等方面都具有深遠(yuǎn)的意義。我國(guó)目前的電力系統(tǒng)、冶金行業(yè)、港口碼頭等需要堆取大規(guī)模不規(guī)則物料的地方，普遍采用兩種形狀的料場(chǎng)存放物料，一種是圓形料場(chǎng)，通過(guò)塔式旋轉(zhuǎn)堆取料機(jī)進(jìn)行物料的堆取。另一種是矩形料場(chǎng)，通過(guò)斗輪機(jī)或者行車(chē)進(jìn)行物料的堆取。對(duì)于圓形料場(chǎng)，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有成熟的溫度變化監(jiān)控解決方案。例如:中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)200920043491.2公開(kāi)了一種煤炭自燃監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，能夠?qū)α蠄?chǎng)內(nèi)的不規(guī)則大規(guī)模物料進(jìn)行精確的溫度測(cè)量和成果輸出，其中提出的紅外測(cè)溫、光纖測(cè)溫和煙霧預(yù)警等都是告警的方法，但是圓形料場(chǎng)建設(shè)成本高，需要耗費(fèi)大量的人力、物力以及財(cái)力，建造周期長(zhǎng)達(dá)一年之久。中西部煤炭企業(yè)因地制宜更多地采用矩形料場(chǎng)進(jìn)行物料堆取，而對(duì)矩形料場(chǎng)的溫度監(jiān)控目前尚無(wú)很好的解決辦法，傳統(tǒng)方式主要是通過(guò)人工近距離定時(shí)利用手持測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)溫，人為判斷是否異常，這是一種人為單點(diǎn)非連續(xù)性檢測(cè)的方式，缺點(diǎn):需要大量人力，監(jiān)測(cè)的覆蓋面不全，無(wú)法對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總集中分析，受人為影響因素很大，無(wú)法準(zhǔn)確實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，這種近距離長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)方式容易對(duì)操作人員的人身安全和健康造成威脅。隨著人力成本的增長(zhǎng)、煤炭的消耗和周轉(zhuǎn)速度的增加、計(jì)算機(jī)信息化的高速發(fā)展、在已步入“云時(shí)代”當(dāng)今，這種孤立的系統(tǒng)，高危險(xiǎn)的操作方式、需要大量人力的工作已無(wú)法提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本，也就無(wú)法對(duì)煤炭在存儲(chǔ)過(guò)程中的實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)并及時(shí)處理異常，無(wú)法對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，做到提前預(yù)防的作用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的針對(duì)現(xiàn)有的依靠人為進(jìn)行單點(diǎn)非連續(xù)性檢測(cè)的方式存的覆蓋范圍小、連續(xù)性不強(qiáng)的缺陷，設(shè)計(jì)一種具有準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)矩形煤場(chǎng)溫度變化功能的并能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)矩形煤場(chǎng)24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)的基于高塔的煤場(chǎng)測(cè)溫系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:[0007]—種基于高塔的煤場(chǎng)測(cè)溫系統(tǒng)，其特征在于它包括:用于獲取物料表面溫度的紅外熱像儀1、用于測(cè)量紅外熱像儀I位置數(shù)據(jù)的位置編碼器2、用于發(fā)出報(bào)警信號(hào)的報(bào)警裝置3和用于數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4，所述的紅外熱像儀I由牽引線(xiàn)牽引在高塔之間移動(dòng)，牽引線(xiàn)由安裝在高塔上的牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)，位置編碼器2與牽引電機(jī)相連以獲取紅外熱像儀I的位置信息，紅外熱像儀1、位置編碼器2及報(bào)警裝置3的輸入/輸出端均與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4對(duì)應(yīng)的輸入/輸出端相連，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4通過(guò)以太網(wǎng)5和客戶(hù)端6相連。所述的紅外熱像儀I是掃描式紅外熱像儀，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)沿牽引方向移動(dòng)掃描成像。所述的紅外熱像儀I安裝在被測(cè)物料邊界拐角的高塔上并懸掛在高塔上的牽引裝置上，牽引裝置通過(guò)牽引線(xiàn)帶動(dòng)紅外熱像儀I在高塔之間移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤場(chǎng)全區(qū)域進(jìn)行巡回溫度監(jiān)測(cè)。所述的位置編碼器2與驅(qū)動(dòng)牽引線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的牽引電機(jī)相連，通過(guò)牽引電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)位置編碼器記錄牽引線(xiàn)行程，用以確定被測(cè)物料的具體位置。所述的報(bào)警裝置3是聲光報(bào)警器，將其安裝于監(jiān)控室內(nèi)，當(dāng)物料溫度達(dá)到或超過(guò)告警閾值時(shí)，服務(wù)器發(fā)送控制信號(hào)至工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4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)警目的。所述的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4是一種采集控制盒，用于數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換:采集紅外熱像儀和位置編碼器數(shù)據(jù)，并將所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成客戶(hù)端6所需模式，通過(guò)以太網(wǎng)5較長(zhǎng)距離采用光纖傳輸?shù)娇蛻?hù)端6，客戶(hù)端6發(fā)送指令通過(guò)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4控制紅外熱像儀I和位置編碼器2。所述的客戶(hù)端6可以是PC機(jī)、平板電腦、智能手機(jī)等，客戶(hù)端6可以通過(guò)以太網(wǎng)或者無(wú)線(xiàn)與打印機(jī)相連。高塔高度根據(jù)料場(chǎng)寬度和堆積高度決定，牽引裝置的牽引線(xiàn)材質(zhì)和粗細(xì)確保能足夠承受自重及紅外熱像儀的重量。本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型采用非接觸溫度測(cè)量方式，利用國(guó)外先進(jìn)的高性能紅外熱像儀，結(jié)合熱分析成像技術(shù)、圖像處理技術(shù)、嵌入式控制技術(shù)等技術(shù)，很好地解決了對(duì)矩形料場(chǎng)的全范圍、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)告警，為煤場(chǎng)管理和工作人員提供高效便捷的智能化管理，降低了煤場(chǎng)自燃風(fēng)險(xiǎn)，為煤場(chǎng)持久安全高效的運(yùn)行提供可靠保障。本實(shí)用新型通過(guò)位置編碼器和熱成像技術(shù)結(jié)合，能實(shí)現(xiàn)高精度熱源定位。本實(shí)用新型具有在線(xiàn)實(shí)時(shí)溫度測(cè)度、無(wú)人值守、自動(dòng)處理異常、遠(yuǎn)程和移動(dòng)監(jiān)控，有利于提高操作人員人身安全保障、提前預(yù)防，降低重大事故發(fā)生率和經(jīng)濟(jì)損失，可為企業(yè)帶來(lái)直接的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，安裝調(diào)試方便，可靠性好，可大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，及時(shí)排除事故隱患。本實(shí)用新型既可用于煤場(chǎng)尤其是條形煤場(chǎng)防自燃監(jiān)測(cè)，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。本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本實(shí)用新型的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2是本實(shí)用新型的傳感器安裝示意圖。圖3是本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成圖。
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1-3所示。基于高塔的煤場(chǎng)測(cè)溫系統(tǒng)，它包括:用于獲取物料表面溫度的紅外熱像儀I (可采用Raytek MP150的掃描式紅外熱像儀)、用于測(cè)量紅外熱像儀I位置數(shù)據(jù)的位置編碼器2(可采用SICK ATM60的位置編碼器加以實(shí)現(xiàn))、用于發(fā)出報(bào)警信號(hào)的報(bào)警裝置3(可采用中興BBJ-1Off的防爆聲光報(bào)警器)和用于數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4 (自主研發(fā)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，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(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)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)，所述的紅外熱像儀I由牽引線(xiàn)牽引在高塔之間移動(dòng)，牽引線(xiàn)由安裝在高塔上的牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)，位置編碼器2與牽引電機(jī)相連以獲取紅外熱像儀I的位置信息，紅外熱像儀1、位置編碼器2及報(bào)警裝置3的輸入/輸出端均與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4對(duì)應(yīng)的輸入/輸出端相連，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4通過(guò)以太網(wǎng)5 (較長(zhǎng)距離采用光纖)和客戶(hù)端6相連。如圖1所示。掃描式紅外熱像儀I懸掛在牽引線(xiàn)上，并由牽引電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)牽引在高塔之間移動(dòng)，每隔一段距離拍攝一張煤倉(cāng)表面的熱像圖，與此同時(shí)與牽引電機(jī)相連的位置編碼器2記錄下紅外熱像儀I的位置，將熱像圖跟位置信息匹配獲得全場(chǎng)的俯視熱像全圖。通過(guò)熱像圖上每點(diǎn)溫度的變化來(lái)判斷是否有自燃的可能。本實(shí)用新型首先通過(guò)安裝在牽引支撐裝置上的掃描式紅外熱像儀I和位置編碼器2，將熱像圖和其位置形成對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖2所示。掃描式紅外熱像儀1、位置編碼器2的輸入/輸出端均與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4對(duì)應(yīng)的輸入/輸出端相連，客戶(hù)端6上安裝的監(jiān)測(cè)軟件通過(guò)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4和各傳感器進(jìn)行通信，客戶(hù)端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?？蛻?hù)端安裝的采集軟件根據(jù)位置編碼器2的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新，向掃描式紅外熱像儀I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)用新型的數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成圖如圖3所示。以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(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發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍由隨附的權(quán)利要求書(shū)限定，任何在本發(fā)明權(quán)利要求基礎(chǔ)上的改動(dòng)都是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種基于高塔的煤場(chǎng)測(cè)溫系統(tǒng)，其特征在于它包括:用于獲取物料表面溫度的紅外熱像儀(I)、用于測(cè)量紅外熱像儀(I)位置數(shù)據(jù)的位置編碼器(2)、用于發(fā)出報(bào)警信號(hào)的報(bào)警裝置(3 )和用于數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(4 )，所述的紅外熱像儀(I)懸掛在牽引線(xiàn)上，由牽引線(xiàn)牽引在高塔之間移動(dòng)，牽引線(xiàn)由安裝在高塔上的牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)，位置編碼器(2)與牽引電機(jī)相連以獲取紅外熱像儀(I)的位置信息，紅外熱像儀(I)、位置編碼器(2)及報(bào)警裝置(3)的輸入/輸出端均與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(4)對(duì)應(yīng)的輸入/輸出端相連，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(4)通過(guò)以太網(wǎng)(5)和客戶(hù)端(6)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高塔的煤場(chǎng)測(cè)溫系統(tǒng)，其特征在于所述的紅外熱像儀(I)是掃描式紅外熱像儀，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)沿牽引方向移動(dòng)掃描成像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高塔的煤場(chǎng)測(cè)溫系統(tǒng)，其特征在于所述的紅外熱像儀(1)安裝在被測(cè)物料邊界拐角的高塔上并懸掛在高塔上的牽引裝置上，牽引裝置通過(guò)牽引線(xiàn)帶動(dòng)紅外熱像儀(I)在高塔之間移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤場(chǎng)全區(qū)域進(jìn)行巡回溫度監(jiān)測(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高塔的煤場(chǎng)測(cè)溫系統(tǒng)，其特征在于所述的位置編碼器(2)與驅(qū)動(dòng)牽引線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的牽引電機(jī)相連，通過(guò)牽引電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)位置編碼器記錄牽引線(xiàn)行程，用以確定被測(cè)物料的具體位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高塔的煤場(chǎng)測(cè)溫系統(tǒng)，其特征在于所述的報(bào)警裝置(3)是聲光報(bào)警器，將其安裝于監(jiān)控室內(nèi)，當(dāng)物料溫度達(dá)到或超過(guò)告警閾值時(shí)，服務(wù)器發(fā)送控制信號(hào)至工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(4 )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)警目的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高塔的煤場(chǎng)測(cè)溫系統(tǒng)，其特征在于所述的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(4)是一種采集控制盒，用于數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換:采集紅外熱像儀和位置編碼器的數(shù)據(jù)，并將所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成客戶(hù)端(6)所需模式，通過(guò)以太網(wǎng)(5)傳輸?shù)娇蛻?hù)端(6)，客戶(hù)端(6 )發(fā)送指令通過(guò)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(4 )控制紅外熱像儀(I)和位置編碼器(2 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高塔的煤場(chǎng)測(cè)溫系統(tǒng)，其特征在于所述的客戶(hù)端(6)可以是PC機(jī)、平板電腦或智能手機(jī)，客戶(hù)端(6)可以通過(guò)以太網(wǎng)或者無(wú)線(xiàn)與打印機(jī)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高塔的煤場(chǎng)測(cè)溫系統(tǒng)，其特征在于高塔高度根據(jù)料場(chǎng)寬度和堆積高度決定，牽引裝置的牽引線(xiàn)材質(zhì)和粗細(xì)確保能足夠承受自重及紅外熱像儀的重量。
專(zhuān)利摘要一種基于高塔的煤場(chǎng)測(cè)溫系統(tǒng)，其特征在于它包括用于獲取物料表面溫度的紅外熱像儀(1)、用于測(cè)量紅外熱像儀(1)位置數(shù)據(jù)的位置編碼器(2)、用于發(fā)出報(bào)警信號(hào)的報(bào)警裝置(3)和用于數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(4)，所述的紅外熱像儀(1)由牽引線(xiàn)牽引在高塔之間移動(dòng)，牽引線(xiàn)由安裝在高塔上的牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)，位置編碼器(2)與牽引電機(jī)相連以獲取紅外熱像儀1的位置信息，紅外熱像儀(1)、位置編碼器(2)及報(bào)警裝置(3)的輸入/輸出端均與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(4)對(duì)應(yīng)的輸入/輸出端相連，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(4)通過(guò)以太網(wǎng)(5)和客戶(hù)端(6)相連。本實(shí)用新型對(duì)煤場(chǎng)進(jìn)行全范圍溫度監(jiān)測(cè)、熱點(diǎn)定位、實(shí)時(shí)告警，對(duì)指導(dǎo)救援和監(jiān)測(cè)救援措施起到積極作用，可為企業(yè)帶來(lái)直接的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)G01D5/00GK203024867SQ20122063489
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者陳家慶, 姜坤, 韓華, 黃進(jìn) 申請(qǐng)人:南京卓越能源技術(shù)有限公司