CN112378520A - 焦炉智能测温装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种焦炉智能测温装置和方法，包括：测量桥体以及设置在测量桥体上的主控单元和测量车；测量桥体沿设置在焦炉炉顶上的导轨在和焦炉炉顶相平行的平面内运动；测量车设置在测量桥体上并沿和测量桥体运动方向相垂直的方向上运动；测量车上设有用于揭开测温孔盖的机器人和用于测量焦炉内温度的测温单元；主控单元用于基于预设测量地图定位测量车现有位置，并控制伺服控制单元使测量车移动到预设目标起始位置，并以此为起点按预设路径控制机器人和测温单元依次对焦炉内温度进行测量和相应的记录。本发明的有益效果为：实现了对焦炉内温度的自动测量和记录，实现快速，准确、安全的完成测温任务，在降低了测量成本的同时提高了测试的效率。

Description

焦炉智能测温装置和方法

技术领域

本发明属于焦炉温度测量监控技术领域，具体涉及一种焦炉智能测温装置和方法。

背景技术

在焦炉行业中，焦炉温度是焦炉生产重要的参数之一，实时把控焦炉温度是降低热耗、提高焦炭质量、延长焦炉寿命有着决定性作用。因此每个有焦炉的工厂，都需要按照其规模，在其焦炉的炉顶，设定相应的测温点，并对所设定的测温点进行实时测温。一座焦炉一般有几十个碳化室组成，每一个碳化室又有几十个测温点，在进行测量时需要对每一个点进行温度测量。

目前主要有固定测温和人工测温两种测温的方式：固定测温有两种测温方式，一种是采用热电偶，在每一个测温点都安装上热电偶，通过补偿导线将信号引致集中采集点，最后传入主控室；一种方法是采用红外线测温传感器，在每一个碳化室选取几个有代表性的测温点，每一个测温点都安装上红外测温传感器，通过光纤将温度信号传到测温仪采集点，最后传入主控室。一般来说一座焦炉一般有近两千个测温点，如某单位两座JN60型焦炉，其测温点为3840(2*60*32)，工艺要求对每一个点进行温度测量，在采用设置热电偶和红外测温点进行固定测温的方式时，一支热电偶的价格大概在5000～6000元，采用红外测温，每一个测温点的费用将高达两万多元，不仅购买费用高昂，而且维护费用也更加的高昂，可高达几千万甚至上亿的费用，使用成本非常的高昂。

人工测温的方式一般采用两人相互配合的方式一个人用火勾打开测温孔，后一个人手持便携式红外测温仪通过人工瞄准测温孔中的焦饼进行温度测量，测量成功后按下记录键，将测量的数值存储到仪表中，同时用脚将测温孔盖盖好测温孔，4小时循环一次。不仅耗费时间长测试效率低不能实现短时间间隔的测量，而且测量准确度极差，因为人工测量是通过眼睛来瞄准的，测温孔经常窜出高温火焰，人出于应激反应，经常会本能地进行躲闪，致使红外测温镜头射到炉壁上，测到的是炉壁温度而非焦饼温度按照顺序存储在仪表中，也就意味着每一个测温孔的测量都不得出错(例如增加、减少、重复等)，只要其中一个数据出现错位的情况，有可能整个测量过程无效，甚至导致操作错误。

发明内容

为了解决现有技术存在的测量成本高、测量效率低的问题，本发明提供了一种焦炉智能测温装置和方法，其具有测量成本低、测量效率高、结果更加准确等特点。

根据本发明的具体实施方式的一种焦炉智能测温装置，包括：测量桥体以及设置在所述测量桥体上的主控单元和测量车；

所述测量桥体沿设置在焦炉炉顶上的导轨在和所述焦炉炉顶相平行的平面内运动；

所述测量车设置在所述测量桥体上并沿和所述测量桥体运动方向相垂直的方向上运动；

所述测量车上设有用于揭开测温孔盖的机器人和用于测量焦炉内温度的测温单元；

所述主控单元用于基于预设测量地图定位所述测量车现有位置，并控制伺服控制单元使所述测量车移动到预设目标起始位置，并以此为起点按预设路径控制所述机器人和所述测温单元依次对焦炉内温度进行测量和相应的记录。

进一步地，所述测量车上还设有第一摄像机，用于获取机器人正下方的图像，所述主控单元还用于基于所述摄像机获取的所述图像进一步定位所述测温孔盖的定位坐标，并通过所述伺服控制单元使所述机器人运动到所述测温孔盖的正下方，以便于精确测温。

进一步地，所述主控单元包括：主控器，所述主控器分别和所述机器人、所述测温单元、所述伺服控制单元以及所述第一摄像机连接，用于数据的获取和相应的控制。

进一步地，所述主控单元还包括：无线通信模块，所述主控器通过所述无线通信模块和主机进行通信获取相应的控制数据。

进一步地，所述焦炉智能测温装置还包括第二摄像机，所述第二摄像机设置于所述测量车上，用于周围人员的识别，避免在运行中碰伤人员。

进一步地，所述焦炉智能测温装置还包括雷达测距仪，所述雷达测距仪设置在所述测量车上，用于与焦炉上方其它测量装置的距离监测。

进一步地，所述测温单元包括固定镜头、光纤和信号处理模块，所述固定镜头用于获取焦炉内的热辐射，并经所述光纤传输至所述信号处理模块得到温度传输至所述主控器。

进一步地，所述测量桥体包括横梁以及支撑架，所述横梁由所述支撑架支撑，所述支撑架与所述导轨滑动连接，所述导轨内设有滑触线提供所需电源，所述测量车沿所述横梁运动。

进一步地，所述测量车的数量为两个，同时对两个焦炉内的温度进行测量。

根据本发明具体实施方式提供的一种焦炉智能测温方法，应用于以上所述的焦炉智能测温装置上，包括：

基于预设测量地图定位所述测量车现有位置；

获取预设目标起始位置，并控制伺服控制单元使所述测量车移动到所述预设目标起始位置；

以所述预设目标起始位置为起点按预设路径控制所述机器人和所述测温单元依次对焦炉内温度进行测量和相应的记录。

本发明的有益效果为：通过在测量桥体沿设置在焦炉炉顶上的导轨在和焦炉炉顶相平行的平面内运动；测量车设置在测量桥体上并沿和测量桥体相垂直的方向上运动，使得测量车可以达到任一焦炉的上方，并通过测量车上设有用于揭开测温孔盖的机器人和用于测量焦炉内温度的测温单元，打开炉盖对焦炉内的温度进行测量。并可按预设路径控制机器人和测温单元依次对焦炉内温度进行测量和相应的记录。实现了对焦炉内温度的自动测量和记录，实现成本少，人员少，快速，准确、安全的完成测温任务，在降低了测量成本的同时提高了测试的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例提供的焦炉智能测温装置的结构图；

图2是根据一示例性实施例提供的焦炉智能测温装置的原理图；

图3是根据一示例性实施例提供的焦炉智能测温方法的流程图。

附图标记

1-焦饼；2-碳化室；3-测温孔；4-第一摄像机；5-红外传感器；6-第二摄像机；7-信号处理模块；8-测量车；9-机器人；10-导轨；11-雷达测距传感器；12-行走电缆；13-测量桥体；14-备用电池；15-控制柜；16-滑触线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参照图1和图2所示，本发明的实施例提供了一种焦炉智能测温装置，包括：测量桥体13以及设置在测量桥体13上的主控单元和测量车8；

测量桥体13沿设置在焦炉炉顶上的导轨10在和焦炉炉顶相平行的平面内运动；

测量车8设置在测量桥体13上并沿和测量桥体13运动方向相垂直的方向上运动；

测量车8上设有用于揭开测温孔盖的机器人9和用于测量焦炉内温度的测温单元；

主控单元用于基于预设测量地图定位测量车8现有位置，并控制伺服控制单元使测量车8移动到预设目标起始位置，并以此为起点按预设路径控制机器人和测温单元依次对焦炉内温度进行测量和相应的记录。

具体的，主控单元可设置于固定在测量桥体13上的控制柜15内，在控制柜15旁还设有备用电池14在正常供电的外部电源停电后还可继续维持测量侧正常运行，测量桥体13和测量车8可由设置在相应导轨上的滑触线16以及相应的驱动机构(一般由驱动电机和滑轮组成，驱动电机驱动滑轮进行行进)进行驱动行走，其中测量车8由设置在测量桥体13上的控制走线(行走电缆12)进行在测量桥体13上的行走控制。焦炉内部是焦饼1，带有测温孔盖的测温孔3一般规律的排列在焦炉的上方。测量桥体13安装在焦炉炉顶上方的导轨10上，测量车8安装在测量桥体13上，测量车8和测量桥体13分别由伺服控制单元进行控制，并准备好待命，主控单元读取炉顶测温孔3的测量地图，并定位测量车8现有位置和目标测量位置，测量车8和测量桥体13在得到相应的测量定位指令后，测量桥体13在导轨上沿X轴运动，测量车8在测量桥体上沿与Y轴相垂直的方向运动，即可运动到任意指定的测温孔3的正上方，在按照预设的测量路径可依次运动到每个测温孔3的上方，在到达每个测温孔3的上方后，机器人9使用机械臂打开测温孔3上方的测温孔盖，测温单元在测温孔盖打开后对焦炉内温度进行测量，并对每个温度进行相应的记录，并可通无线传输的方式将测量值发送至主控单元，由主控单元进行相应的存储。实现了焦炉内温度的自动化测量，相比于传统的固定测量的方式更加的节约成本，相比于传统人工测量的方式测量效率更高，准确率更高，节约人工成本。

伺服控制单元可采用安全交流36V供电，由地面系统，滑触线16和控制箱构成，滑触线16安装在导轨内侧，通过安装在测量车上的受电器受电。

在本发明的另一具体实施例中，在测量车8上还设有第一摄像机4，用于获取机器人9正下方的图像，主控单元还用于基于摄像机获取的图像进一步定位测温孔盖的定位坐标，并通过伺服控制单元使机器人运动到测温孔盖的正下方，以便于精确测温。

具体的，通过设置在机器人9旁边的两个或者更多的高清摄像机，可实时识别，精确计算出测温孔的3D定位坐标，进一步精确定位测量车和机器人位置数据，为揭盖、测温、扣盖做准备。通过在测量桥体上安装带定位识别功能的导轨，实现了温度测量地图的数字化，与网格化，较原本不安装导轨的数字化地图更加精确，更加完备，大大提高了设备在操作过程中的准确性和安全性。

作为上述实施例可行的实现方式，主控单元包括：主控器，主控器分别和机器人、测温单元、伺服控制单元以及第一摄像机连接，用于数据的获取和相应的控制。

还包括：无线通信模块，主控器通过无线通信模块和主机进行通信获取相应的控制数据。

主机可安装在主控室，主控器安装在测量桥体的控制柜内，测量桥体包括横梁以及支撑架，横梁由支撑架支撑，支撑架与导轨滑动连接，导轨内设有滑触线提供所需电源，测量车沿所述横梁运动。控制柜可设置于支撑架和横梁相衔接的地方，所有的软件和数据均存储主机上，对主控器进行管理，经过一段时间的学习后定时向控制器下载的数据，主控器根据主机下载的程序自主独立完成本测量任务，主机与主控器失联时可以自主安全运行(仅仅失去学习能力)。主机作为控制的核心，实时监控主控器的运行状态，确保本装置在最好状态下越来越“聪明”地运行。将人工智能(AI)系统与此主机进行整合，可以最大限度的收集现场的各类数据，自身学习的同时，也为整体平台的大数据收集起到了重要的作用。主机和主控器之间的无线网络传输，通过现有4G网络技术，实现主机与主控器之间的数据交换和传输，完全能保证测量车与主机之间数据的有效传输，当地5G开通后升级到5G，时延更小，使测量更加的可靠精准。

同时进一步的提高测量的速度，可采用在测量桥体上设置两个或者更多个(在测量桥体足够长的情况下)的测量车进行测量，可进一步的提高测量的速度。

为进一步优化该技术方案，在本发明的一些具体实施例中还包括第二摄像机6，第二摄像机6设置于测量车上，用于周围人员的识别，避免在运行中碰伤人员。

还包括雷达测距仪(雷达测距传感器11)，雷达测距仪设置在测量车和测量桥体上，用于与焦炉上方其它测量装置的距离监测。

具体的，雷达测距仪和第二摄像机6相互配合主要实现安全防护的功能，因为在焦炉上方还可能运行着其他的设备以及工作人员，例如设置在焦炉顶上方的导烟车。例如当任何一台导烟车靠近测量车规定的距离时，测量车会自动避让(向增大距离方向运行)，在无法避让时停止工作，并发出声光报警通知导烟车操作人员。主控器通过人员视觉识别主要防止工作人员误入机器人动作区域，一旦有工作人员进入到识别区，视觉系统首先识别出工作人员位置，如果在外层区域，测量车会发出声光报警，如果进一步进入到内层区域，测量车立即停止工作，防止碰伤人员。机械防护装置由安装在测量车两侧减震防撞器，机器人防火服，测温车控制室空调等构成，主要为测量车提供安全物理防护。

在本发明的具体实现方式中测温单元包括固定镜头(红外传感器5)、光纤和信号处理模块7，固定镜头用于获取焦炉内的热辐射，并经光纤传输至信号处理模块得到温度传输至主控器。

在具体实施时可采用稳定可靠的高精度分体式测温系统，由固定镜头、光纤和信号处理三部分组成；固定镜头经过测温孔准确对准碳化室2焦饼1，焦饼红外线通过测温孔辐射到镜头，经过聚焦、光纤传输到传感器芯片，最后由信号处理模块运算处理后，将测温数据输出到数据接口，经过无线网络传输系统传到控制柜。

参照图3所示，基于同样的设计思路，本发明的实施例还提供了一种焦炉智能测温方法，应用于以上实施例所提供的焦炉智能测温装置上，包括以下步骤：

101、基于预设测量地图定位测量车现有位置；

102、获取预设目标起始位置，并控制伺服控制单元使测量车移动到预设目标起始位置；

103、以预设目标起始位置为起点按预设路径控制机器人和测温单元依次对焦炉内温度进行测量和相应的记录。

具体的，可采用编号的形式在测量地图上对焦炉上的测温孔进行相应的编号，在具体行进测量时可按照设定的编号的进行顺序的测量和相应的记录。当然还可采用其他的路径进行温度的测量本发明在此不做限制。

本发明上述实施例所提供的焦炉智能测温装置和方法，机器人、人工智能、网络技术融为一体，完全替代固定测温和人工测温，克服了现有技术的缺陷，为焦炉炉顶测温目前存在的实际问题，提供了有效的解决方案，实现投资少，人员少，快速，准确、安全，智能的测温方案，具有成本更低，测试效率更高的优点。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种焦炉智能测温装置，其特征在于，包括：测量桥体以及设置在所述测量桥体上的主控单元和测量车；

所述测量桥体沿设置在焦炉炉顶上的导轨在和所述焦炉炉顶相平行的平面内运动；

所述测量车设置在所述测量桥体上并沿和所述测量桥体运动方向相垂直的方向上运动；

所述测量车上设有用于揭开测温孔盖的机器人和用于测量焦炉内温度的测温单元；

所述主控单元用于基于预设测量地图定位所述测量车现有位置，并控制伺服控制单元使所述测量车移动到预设目标起始位置，并以此为起点按预设路径控制所述机器人和所述测温单元依次对焦炉内温度进行测量和相应的记录。

2.根据权利要求1所述的焦炉智能测温装置，其特征在于，所述测量车上还设有第一摄像机，用于获取机器人正下方的图像，所述主控单元还用于基于所述摄像机获取的所述图像进一步定位所述测温孔盖的定位坐标，并通过所述伺服控制单元使所述机器人运动到所述测温孔盖的正下方，以便于精确测温。

3.根据权利要求2所述的焦炉智能测温装置，其特征在于，所述主控单元包括：主控器，所述主控器分别和所述机器人、所述测温单元、所述伺服控制单元以及所述第一摄像机连接，用于数据的获取和相应的控制。

4.根据权利要求3所述的焦炉智能测温装置，其特征在于，所述主控单元还包括：无线通信模块，所述主控器通过所述无线通信模块和主机进行通信获取相应的控制数据。

5.根据权利要求3所述的焦炉智能测温装置，其特征在于，还包括第二摄像机，所述第二摄像机设置于所述测量车上，用于周围人员的识别，避免在运行中碰伤人员。

6.根据权利要求3所述的焦炉智能测温装置，其特征在于，还包括雷达测距仪，所述雷达测距仪设置在所述测量车上，用于与焦炉上方其它测量装置的距离监测。

7.根据权利要求3所述的焦炉智能测温装置，其特征在于，所述测温单元包括固定镜头、光纤和信号处理模块，所述固定镜头用于获取焦炉内的热辐射，并经所述光纤传输至所述信号处理模块得到温度传输至所述主控器。

8.根据权利要求1至7任一项所述的焦炉智能测温装置，其特征在于，所述测量桥体包括横梁以及支撑架，所述横梁由所述支撑架支撑，所述支撑架与所述导轨滑动连接，所述导轨内设有滑触线提供所需电源，所述测量车沿所述横梁运动。

9.根据权利要求8所述的焦炉智能测温装置，其特征在于，所述测量车的数量为两个，同时对两个焦炉内的温度进行测量。

10.一种焦炉智能测温方法，应用于权利要求1至9任一项所述的焦炉智能测温装置上，其特征在于，包括：

基于预设测量地图定位所述测量车现有位置；

获取预设目标起始位置，并控制伺服控制单元使所述测量车移动到所述预设目标起始位置；

以所述预设目标起始位置为起点按预设路径控制所述机器人和所述测温单元依次对焦炉内温度进行测量和相应的记录。

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