CN103267762B - 一种基于图像法的煤浆灰分在线检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于图像法的煤浆灰分在线检测系统及方法，属于选煤厂浮选尾矿实时在线测灰系统及方法。所述的装置的煤浆在线灰分传感器的接收端安装在煤浆管路内，煤浆在线灰分传感器的发射端与数据交换机的接收端连接，数据交换机的输出端与图像采集及数据分析机的接收端相连，图像采集及数据分析机的输出端与PLC控制系统连接，PLC控制系统与电磁控制风阀连接，电磁控制风阀上端与高压气源连接，下端与煤浆在线灰分传感器的高压风入口管连接。优点：（1）测灰数据与用传统方法的测灰数据具有良好的拟合，对现场决策具有指导意义；（2）采用图像法测灰，减轻了测灰劳动量，测灰数据稳定；（3）工艺流程简单可靠，可控制性强；（4）占地面积小，测灰成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种选煤厂浮选尾矿实时在线测灰系统及方法，特别是一种基于图像法的煤浆灰分在线检测系统及方法。
背景技术
传统的测灰是工人通过采样和实验室焙烧法得到的，时间周期较长，滞后性明显。在煤浆灰分发生变化时不能及时的检测，对于现场指导生产产生很大的影响，产品质量很难得到保证。同位素法得到的煤浆灰分由于受到煤浆中水分的影响，其准确程度有限，同时存在较大的安全隐患。
而基于图像法的煤浆灰分在线检测技术是一种新型的测灰技术，通过对煤浆表观特性的分析，便可及时的得到煤浆灰分含量，在弥补传统测灰技术滞后性及减轻劳动量方面具有明显优势，因此在测灰技术领域具有较大的发展潜力。
发明内容
技术问题：本发明的目的克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、工艺简便、测灰成本低、占地面积小、测灰时间短、易操作的基于图像法的煤浆灰分在线检测系统，解决传统焙烧法测灰时间周期长，滞后性明显,劳动量大以及同位素法测灰准确程度有限，且存在安全隐患的问题。
技术方案：本发明的目的是这样实现的：基于图像法的煤浆灰分在线检测系统包括装置和方法；
所述的装置包括高压气源，图像采集及数据分析机、数据交换机、PLC控制系统、电磁控制风阀、煤浆在线灰分传感器和煤浆管路；煤浆在线灰分传感器的接收端安装在煤浆管路内，煤浆在线灰分传感器的发射端与数据交换机的接收端连接，数据交换机的输出端与图像采集及数据分析机的接收端相连，图像采集及数据分析机的输出端与PLC控制系统连接，PLC控制系统与电磁控制风阀连接，电磁控制风阀上端与高压气源连接，下端与煤浆在线灰分传感器的高压风入口管连接。
所述的在线灰分传感器包括：图像采集室、金属连接杆、散热风扇、HSHP工业相机、入射光源、上法兰、高透玻璃、下法兰、物料室、高压风入口管、液位控制管、煤浆入料管和挡风板；金属连接杆、散热风扇、HSHP工业相机均连接在金属连接杆，金属连接杆、散热风扇、HSHP工业相机、入射光源位于图像采集室内，图像采集室通过上法兰、下法兰与物料室连接，在物料室上有高压风入口管、液位控制管和挡风板，在在物料室的底部有煤浆入料管。
所述的方法为煤浆灰分在线监测方法，具体步骤如下：
a．将系统中的电磁阀门关闭；物料室处于充有煤浆的状态；
b．图像采集室中，入射光源透过高透玻璃照射煤浆，HSHP工业相机拍摄煤浆图样，散热风扇工作；
c．由HSHP工业相机采集的煤浆图样经网路上传至数据交换机，经过图像采集及数据分析机分析之后，图像采集及数据分析机发出指令经网路传输至PLC控制系统，PLC控制系统控制电磁风阀开关，使高压气源的高压风通过电磁风阀进入煤浆在线灰分传感器的物料室，从而控制煤浆的充入与排出；
d. 当煤浆进入物料室，并且液位高于设定高度时，多余的煤浆便会通过液位控制管溢出，从而维持物料室内的液位高度，使HSHP工业相机能够拍摄到清晰的照片。
有益效果；由于采用了上述方案，包括高压气源、图像采集及数据分析机、数据交换机、PLC控制系统、电磁控制风阀、煤浆在线灰分传感器、煤浆管路，所述的煤浆在线灰分传感器包括主体部分为100mm直径的聚氯乙烯管，聚氯乙烯管由两部分组成，上半部分为图像采集室，下半部分为物料室。图像采集室包括金属连接杆，金属连接杆自上而下依次连接有散热风扇，HSHP工业相机，入射光源。其中，入射光源嵌于HSHP工业相机的摄像头上方。图像采集室与物料室由上法兰和下法兰连接。上法兰和下法兰之间安装高透玻璃，从而将图像采集部分和物料部分分成两个小室，防止HSHP工业相机被煤浆污染。物料室主体部分为100mm直径的聚氯乙烯管。聚氯乙烯管上设有三个支管，分别是作为高压气体入口的高压风入口管，检测装置内部液位烦人液位控制管，以及作为煤浆入料的煤浆入料管。所述的基于图像法的煤浆灰分在线检测系统中，煤浆入料管与煤浆在线灰分传感器的接收端连接，煤浆在线灰分传感器的发射端与数据交换机的接收端连接，数据交换机的输出端与图像采集及数据分析机的接收端相连，图像采集及数据分析机的输出端与PLC控制系统连接，PLC控制系统与电磁风阀连接，电磁风阀上端与高压气源连接，下端与煤浆在线灰分传感器的高压风入口管连接。
测灰时，本系统基于图像法进行煤浆灰分测定主要是利用了摄取图像的灰度与待测煤浆灰分之间存在较稳定性的关系。HSHP工业相机摄取得到RGB图像后，上传至数据交换机，再经交换至图像采集及数据分析机1,将RGB图像转化为256级灰度的灰度图像，然后对灰度图像利用MATLAB图像分析工具对灰度图像进行特征提取。提取的灰度特征值会被输入到图像采集及数据分析机中的由基础试验构建的基于支持向量机回归的煤浆灰分预测模型进行运算得到煤浆灰分值。同时图像采集及数据分析机发出开启指令经数据交换机交换至PLC控制系统，从而控制电磁风阀开启，高压气源通过高压风入口管向煤浆在线灰分传感器的物料室泵入高压气体从而将物料室内的煤浆排出。
本发明可弥补传统测灰技术滞后性的问题，测灰效率高，测灰数据稳定，简化了测灰流程，实现了自动化控制。
优点如下：
（1）测灰数据与用传统方法的测灰数据具有良好的拟合，对现场决策具有指导意义；
（2）采用图像法测灰，减轻了测灰劳动量，测灰数据稳定；
（3）工艺流程简单可靠，可控制性强；
（4）占地面积小，测灰成本低。
附图说明
图1是本发明的系统结构图。
图2是本发明的煤浆在线灰分传感器结构图。
图中，1、图像采集及数据分析机；2、数据交换机；3、PLC控制系统；4、高压气源；5、电磁控制风阀；6、煤浆在线灰分传感器；7、煤浆管路； 601、图像采集室；602、金属连接杆；603、散热风扇；604、HSHP工业相机；605、入射光源；606、上法兰，607、高透玻璃；608、下法兰；609、物料室；610、高压风入口管；611、液位控制管；612、煤浆入料管；613、挡风板。
具体实施方式
下面结构附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
实施例1：基于图像法的煤浆灰分在线检测系统包括装置和方法；
所述的装置包括高压气源4，图像采集及数据分析机1、数据交换机2、PLC控制系统3、电磁控制风阀5、煤浆在线灰分传感器6和煤浆管路7；煤浆在线灰分传感器6的接收端安装在煤浆管路7内，煤浆在线灰分传感器6的发射端与数据交换机2的接收端连接，数据交换机2的输出端与图像采集及数据分析机1的接收端相连，图像采集及数据分析机1的输出端与PLC控制系统3连接，PLC控制系统3与电磁控制风阀5连接，电磁控制风阀5上端与高压气源4连接，下端与煤浆在线灰分传感器6的高压风入口管连接。
所述的在线灰分传感器6包括：图像采集室601、金属连接杆602、散热风扇603、HSHP工业相机604、入射光源605、上法兰606、高透玻璃607、下法兰608、物料室609、高压风入口管610、液位控制管611、煤浆入料管612和挡风板613；金属连接杆602、散热风扇603、HSHP工业相机604均连接在金属连接杆602，金属连接杆602、散热风扇603、HSHP工业相机604、入射光源605位于图像采集室601内，图像采集室601通过上法兰606、下法兰608与物料室609连接，在物料室609上有高压风入口管610、液位控制管611和挡风板613，在在物料室609的底部有煤浆入料管612。
本发明的煤浆灰分在线监测方法：
a．将系统中的电磁阀门5关闭；物料室609处于充有煤浆的状态；为了保持煤浆在线灰分传感器6中物料室609的液位高度，在煤浆管路上有凸起部分。
b．图像采集室601中，入射光源605透过高透玻璃607照射煤浆，HSHP工业相机604拍摄煤浆图样，散热风扇603工作。
c．由HSHP工业相机604采集的煤浆图样经网路上传至数据交换机2，经过图像采集及数据分析机1分析之后，图像采集及数据分析机1发出指令经网路传输至PLC控制系统3，PLC控制系统3控制电磁风阀5开关，使高压气源4的高压风通过电磁风阀5进入煤浆在线灰分传感器6的物料室609，在液位控制管611底部安装有挡风板，挡风板613增加了高压风进入物料室609时从液位控制管611跑出的阻力，使煤浆顺利排出物料室609，从而控制煤浆的充入与排出。
d. 当煤浆进入物料室609，并且液位高于设定高度时，多余的煤浆便会通过液位控制管611溢出，从而维持物料室609内的液位高度，使HSHP工业相机604能够拍摄到清晰的照片。
Claims (2)
1.一种基于图像法的煤浆灰分在线检测系统，其特征是：它包括高压气源，图像采集及数据分析机、数据交换机、PLC控制系统、电磁控制风阀、煤浆在线灰分传感器和煤浆管路；煤浆在线灰分传感器的接收端安装在煤浆管路内，煤浆在线灰分传感器的发射端与数据交换机的接收端连接，数据交换机的输出端与图像采集及数据分析机的接收端相连，图像采集及数据分析机的输出端与PLC控制系统连接，PLC控制系统与电磁控制风阀连接，电磁控制风阀上端与高压气源连接，下端与煤浆在线灰分传感器的高压风入口管连接；
所述的在线灰分传感器包括：图像采集室、金属连接杆、散热风扇、HSHP工业相机、入射光源、上法兰、高透玻璃、下法兰、物料室、高压风入口管、液位控制管、煤浆入料管和挡风板；入射光源、散热风扇和HSHP工业相机均连接在金属连接杆上，金属连接杆、散热风扇、HSHP工业相机、入射光源位于图像采集室内，图像采集室通过上法兰、下法兰与物料室连接，在物料室上有高压风入口管、液位控制管和挡风板，在物料室的底部有煤浆入料管。
2.一种利用权利要求1所述的基于图像法的煤浆灰分在线检测系统的测试方法，其特征是：所述的方法为煤浆灰分在线监测方法，具体步骤如下：
a．将系统中的电磁阀门关闭；物料室处于充有煤浆的状态；
b．图像采集室中，入射光源透过高透玻璃照射煤浆，HSHP工业相机拍摄煤浆图样，散热风扇工作；
c．由HSHP工业相机采集的煤浆图样经网路上传至数据交换机，经过图像采集及数据分析机分析之后，图像采集及数据分析机发出指令经网路传输至PLC控制系统，PLC控制系统控制电磁风阀开关，使高压气源的高压风通过电磁风阀进入煤浆在线灰分传感器的物料室，从而控制煤浆的充入与排出；
d. 当煤浆进入物料室，并且液位高于设定高度时，多余的煤浆便会通过液位控制管溢出，从而维持物料室内的液位高度，使HSHP工业相机能够拍摄到清晰的照片。
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