CN104977069A - 用于料场的盘料方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种用于料场的盘料方法及系统，该方法的步骤为：（1）在料场平面中均匀分布光纤传感器形成光纤分布式网络结构；（2）由光源发射出光强稳定的光谱，从光纤光缆传送到光纤分布式网络结构中的各个光纤传感器；光纤传感器感知外界敏感量的变化并由光纤光缆回传；（3）数据处理；对回传得到的信号进行处理，从而得知料堆总重量。该系统包括光发射接收与处理系统、光纤分布式网络结构、处理系统和料场管控部件。本发明具有原理简单、操作方便、稳定性好、精度高、适用范围广、效率好等优点。

Description

用于料场的盘料方法及系统

技术领域

本发明主要涉及到库存监控设备领域，特指一种用于料场的盘料方法及系统。

背景技术

电厂燃煤的库存盘点，作为整个燃料管理系统中的一个环节，有着举足轻重的重要性。人们一直在寻求一种方法，可以准确地获得发电厂存煤量。

早期人们用推土机将不规则煤堆整形，然后用尺子丈量，计算出煤堆的体积，再乘以煤的比重，得到存煤量，将这样的过程称为“盘煤”。但是，这种方法测量结果误差较大。

为了准确地获得火电厂存煤量，节省发电成本，有从业者提出了使用激光盘煤测量装置。该系统大大改善了工人的劳动强度，减少了人为因素产生的测量误差，实现了煤场的自动化盘煤。但是，现有的激光盘煤测量装置也存在以下不足：1、精度低。目前技术的激光盘煤仪虽然便携式的比固定式的在煤堆分布适用性、测量范围适应性等都有所提高，但是基本的技术原理仍然是取点、建模及计算的过程。在取点方面，由于是间断取点，取点数量又有限，所以系统误差较大；另一方面，如果取点数量太大，又会导致测量的效率低下。现存技术只能在以上两方面进行权衡取舍。在建模方面，任何的理论模型都只是一个近似的模拟方法，实际中煤堆的形状和分布形态随机极其不规则，千变万化，系统同样存在不可消除的较大的误差。在计算方面，虽然计算体积模型的误差可以忽略，但是对测量煤堆的密度估算同样存在着较大的系统误差。由于整个系统集合了以上所有的分系统误差，直接导致传统的激光盘煤装置精度偏低的不足。所以很多电厂发现，激光盘煤仪买来之后，发现实际盘点结果的精度远远达不到某些厂家标称的精度值。2、可靠性不高。传统激光盘煤仪的工作过程比较复杂，其中包括煤堆取点（包括距离测量、方向角测量、垂直角测量）、数据转换（转换为三维坐标）、三维建模、体积计算环节，繁琐的工作过程导致可靠性不高。3、适应性不高。激光在雨雪、扬尘及雾霾天气里在空气中的传播容易受到影响，这会影响到取点及距离、角度的等测量。所以激光盘煤仪在以上环境条件下测量结果很不可靠，环境适应性不高。4、效率低。为了使盘煤仪能够达到一定的测量精度，必须在允许条件下尽可能多的取点（每个点测量距离、方向角度、垂直角度）；软件三维建模时也就必须处理大量测量点的数据来建立模型。以上两点都会导致整个盘煤过程的时间延长，使盘煤仪的工作效率低下。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、操作方便、稳定性好、精度高、适用范围广、效率好的用于料场的盘料方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于料场的盘料方法，其步骤为：

（1）在料场平面中均匀分布光纤传感器S[1][1], S[1][2] S[1][3]……S[n][m]，其中n为大于等于1的整数，m为大于等于1的整数，由上述一定数量的光纤传感器形成光纤分布式网络结构；

（2）每一个压力传感器监测对应区域的压力形成检测信号；

（3）数据处理；对回传得到的检测信号进行计算，将压力换算成料场上物料的重量。

作为本发明方法的进一步改进：所述压力传感器为振弦式土压力计或光纤传感器。

作为本发明方法的进一步改进：所述压力传感器为光纤传感器时，所述分布式网络结构为光纤分布式网络结构，在步骤（2）中是由光源发射出光强稳定的光谱，从光纤光缆传送到光纤分布式网络结构中的各个光纤传感器；光纤传感器感知外界敏感量的变化并由光纤光缆回传。

在所述光纤分布式网络结构中，光纤传感器用来对料场分布点进行压力应变和温度进行测量。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤（3）中，对回传得到的信号进行信号解调和信号放大，将信号调理到合理的幅值范围，得到模拟信号序列A[1][1]，A[1][2]，A[1][3]……A[n][m]，其中n为大于等于1的整数，m为大于等于1的整数；经过模数转换得到数字信号序列：B[1][1]，B[1][2]，B[1][3]……B[n][m]，其中n为大于等于1的整数，m为大于等于1的整数；将数字信号序列依次代入标定函数g=f（k），得到料场平面重量分布矩阵序列：C[1][1]，C[1][2]，C[1][3]……C[n][m]，其中n为大于等于1的整数，m为大于等于1的整数；建三维坐标系x：料场长度，y：料场宽度，z：重量，可以得到料场重量分布的三维柱状图，三维曲线平滑算法处理后进行三维坐标重建可得到料堆重量分布三维图，通过积分从而得知料堆总重量。

一种用于料场的盘料系统，包括信号传输与处理系统、分布式网络结构、处理系统和料场管控部件，所述分布式网络结构包括分布在料场平面中的一个以上的压力传感器，所述信号传输与处理系统通过与光纤传感器相连，所述信号传输与处理系统中的发出信号至压力传感器，所述压力传感器感知外界敏感量的变化并回传至信号传输与处理系统，最终经数据处理系统处理后发送给料场管控部件。

作为本发明系统的进一步改进：所述分布式网络结构为光纤分布式网络结构，所述压力传感器为光纤传感器，所述信号传输与处理系统为光发射接收与处理系统，其光源发射出光强稳定光谱至于所述光纤传感器，所述光纤传感器感知的外界敏感量的变化由光纤光缆回传。

作为本发明系统的进一步改进：所述光发射接收与处理系统通过A/D模数转换与处理系统相连。

在所述分布式网络结构中设置温度传感器。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明通过将压力传感器以网格分布式布置在煤场地表面上，由其产生的变化信号回传至计算机进行分析处理，由局部煤料重量累计出全部的煤料质量。本发明能够对各煤种库存量信息的准确、及时、高效的掌握，给电厂等自动配煤、库存管控提供了依据，是电厂燃料管理系统有效、高效运行的前提条件。

2、精度高。本发明以固定位置数据采集替代变动位置数据（尤其是便携式）采集；以直接质量数据采集替代间接质量数据（距离-角度数据→位置坐标数据→体积数据→质量数据）采集；以简单的数据处理（质量数据）替代复杂的三维建模（位置坐标→三维建模→体积计算→质量计算），同时避免了不确定参量（煤密度）的引入；因此，在提高了采集数据代表性、可信度的前提下，也大大降低了软件系统数据处理产生的系统误差，使该技术的精度较传统的盘煤装置有了质的提高。而且，传感器与软件系统信息传输不间断进行，可保证数据的实时性，可实施物料在线监测。

3、效率高。本发明的系统具有“一次”系统装调、“直接”质量采集、“实时”信息更新的优点，使该技术免去了传统激光盘煤装置的对系统经常调整且调试困难、每次盘料周期过长、对煤料质量信息只能间断性更新的不足，使盘煤效率得到了很大的提高，可以用于物料总量、进出量等的在线动态监测与预警。

附图说明

图1是本发明方法的流程示意图。

图2是本发明系统的框架结构原理示意图。

图例说明：

1、光发射接收与处理系统；2、光纤分布式网络结构；21、光纤传感器；3、处理系统；4、料场管控部件；5、A/D模数转换。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的用于料场的盘料方法，其步骤为：

（1）在料场平面中均匀分布压力传感器S[1][1], S[1][2] S[1][3]……S[n][m]，其中n为大于等于1的整数，m为大于等于1的整数，由上述一定数量的压力传感器形成压力分布式网络结构。

在上述压力分布式网络结构中，压力传感器用来对料场分布点进行压力应变、温度等物理量进行测量。

（2）每一个压力传感器监测对应区域的压力形成检测信号；

（3）数据处理：对回传得到的检测信号进行计算，将压力换算成料场上物料的重量。

本实施例中，对回传得到的压力检测信号进行信号解调和信号放大，将信号调理到合理的幅值范围，得到与所述压力分布式网络结构对应的模拟信号序列A[1][1]，A[1][2]，A[1][3]……A[n][m]，其中n为大于等于1的整数，m为大于等于1的整数；经过模数转换得到对应的数字信号序列：B[1][1]，B[1][2]，B[1][3]……B[n][m]，其中n为大于等于1的整数，m为大于等于1的整数；将数字信号序列依次代入标定函数 g=f（k），进而得到料场平面重量分布矩阵序列：C[1][1]，C[1][2]，C[1][3]……C[n][m]，其中n为大于等于1的整数，m为大于等于1的整数；建三维坐标系x：料场长度，y：料场宽度，z：重量，可以得到料场重量分布的三维柱状图，三维曲线平滑算法处理后进行三维坐标重建可得到料堆重量分布三维图，通过积分从而得知料堆总重量。

本发明中压力传感器可以选择为振弦式土压力计或光纤传感器。当选择为光纤传感器，所述分布式网络结构为光纤分布式网络结构，在步骤（2）中是由光源发射出光强稳定的光谱，从光纤光缆传送到光纤分布式网络结构中的各个光纤传感器；光纤传感器感知外界敏感量的变化并由光纤光缆回传。

本发明的料场的盘料方法具有系统稳定的特点。本发明的系统采用光纤传感器，在煤场内“一次”预先铺设光纤网络，可供长期使用，寿命周期内系统稳定性、可靠性高。在拥有（甚至超过）传统固定式盘煤仪的系统稳定性的同时，消除了便携式盘煤仪由于操作者操作水平差异产生的不稳定误差。另外，雨雪、扬尘、雾霾气候环境因素对测量系统无任何影响，可进行全天候精确测量。同时，光纤传感器为无源元件，可简化系统结构。

作为本发明方法的进一步改进：在所述光纤分布式网络结构中，光纤传感器用来对料场分布点进行压力应变和温度进行测量。

本发明的料场的盘料方法可通过压力传感器实时地进行监测，可实现对料场的物料重量进行实时的监测。本发明进一步提供一种用来实施上述盘料方法的盘料系统，包括信号传输与处理系统、分布式网络结构、处理系统3和料场管控部件4，所述分布式网络结构包括分布在料场平面中的一个以上的压力传感器，所述信号传输与处理系统通过与压力传感器相连，所述信号传输与处理系统中的发出信号至压力传感器，所述压力传感器感知外界敏感量的变化并回传至信号传输与处理系统，最终经数据处理系统3处理后发送给料场管控部件4。如图2所示，本实例基于所述压力传感器为光纤传感器，所述盘料系统的所述分布式网络结构为光纤分布式网络结构2，所述压力传感器为光纤传感器21，所述信号传输与处理系统为光发射接收与处理系统1，所述光发射接收与处理系统1通过光纤光缆与光纤传感器21相连，光发射接收与处理系统1中的光源发射出光强稳定光谱至光纤传感器21，光纤传感器21感知外界敏感量的变化并由光纤光缆回传至光发射接收与处理系统1，最终经数据处理系统3处理后发送给料场管控部件4。

本实施中，光发射接收与处理系统1通过A/D模数转换5与处理系统3相连。

作为优选的实施例，进一步在光纤分布式网络结构2中设置光纤温度传感器，这样就可以进一步对温度信号进行实时监测，即对料场的温度进行实时监控，把受温度影响的波长变化，对应光纤传感器进行补偿，为料场安全提供可靠信息。另外，也可以用其他测温的方法，对光纤传感器部分进行测温。当然，所述光纤温度传感器也可为其他类型的温度传感器，当所述压力传感器为光纤传感器时，所述温度传感器对应采用光纤温度传感器为佳。

当然可以理解，在其他实施例中，还可以进一步在光纤分布式网络结构2中设置其他类型的传感器，对料场的其他物理量进行实时监测。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于料场的盘料方法，其特征在于，步骤为：

（1）在料场平面中分布压力传感器S[1][1], S[1][2] S[1][3]……S[n][m]，其中n为大于等于1的整数，m为大于等于1的整数，由上述一定数量的压力传感器形成分布式网络结构；

（2）每一个压力传感器监测对应区域的压力形成检测信号；

（3）数据处理；对回传得到的检测信号进行计算，将压力换算成料场上物料的重量。

2.根据权利要求1所述的用于料场的盘料方法，其特征在于，所述压力传感器为振弦式土压力计或光纤传感器。

3.根据权利要求2所述的用于料场的盘料方法，其特征在于，所述压力传感器为光纤传感器时，所述分布式网络结构为光纤分布式网络结构，在步骤（2）中是由光源发射出光强稳定的光谱，从光纤光缆传送到光纤分布式网络结构中的各个光纤传感器；光纤传感器感知外界敏感量的变化并由光纤光缆回传。

4.根据权利要求3所述的用于料场的盘料方法，其特征在于，在所述光纤分布式网络结构中，光纤传感器用来对料场分布点进行压力应变和温度进行测量。

5.根据权利要求1所述的用于料场的盘料方法，其特征在于，所述步骤（3）中，对回传得到的检测信号进行信号解调和信号放大，得到模拟信号序列A[1][1]，A[1][2]，A[1][3]……A[n][m]，其中n为大于等于1的整数，m为大于等于1的整数；经过模数转换得到数字信号序列：B[1][1]，B[1][2]，B[1][3]……B[n][m]，其中n为大于等于1的整数，m为大于等于1的整数；将数字信号序列依次代入标定函数g=f（k），得到料场平面重量分布矩阵序列：C[1][1]，C[1][2]，C[1][3]……C[n][m]，其中n为大于等于1的整数，m为大于等于1的整数；建三维坐标系x：料场长度，y：料场宽度，z：重量，可以得到料场重量分布的三维柱状图，三维曲线平滑算法处理后进行三维坐标重建可得到料堆重量分布三维图，通过积分从而得知料堆总重量。

6.一种用于料场的盘料系统，其特征在于，包括信号传输与处理系统、分布式网络结构、处理系统（3）和料场管控部件（4），所述分布式网络结构包括分布在料场平面中的一个以上的压力传感器，所述信号传输与处理系统通过与压力传感器相连，所述信号传输与处理系统中的发出信号至压力传感器，所述压力传感器感知外界敏感量的变化并回传至信号传输与处理系统，最终经处理系统（3）处理后发送给料场管控部件（4）。

7.根据权利要求6所述的用于料场的盘料系统，其特征在于，所述分布式网络结构为光纤分布式网络结构（2），所述压力传感器为光纤传感器（21），所述信号传输与处理系统为光发射接收与处理系统（1），其光源发射出光强稳定光谱至于所述光纤传感器（21），所述光纤传感器（21）感知的外界敏感量的变化由光纤光缆回传。

8.根据权利要求7所述的用于料场的盘料系统，其特征在于，所述光发射接收与处理系统（1）通过A/D模数转换（5）与处理系统（3）相连。

9.根据权利要求6或7或8所述的用于料场的盘料系统，其特征在于，在所述分布式网络结构中设置温度传感器。