CN112919381A - 一种防爆叉车及安全评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防爆叉车及安全评价方法，属于防爆技术领域，防爆叉车包括车体及设置在所述车体上的监控系统；所述监控系统包括图像采集模块、监测模块、定位模块、与所述图像采集模块、监测模块、定位模块分别相连接的车载终端、与所述车载终端相连接的云平台；防爆叉车的评价方法，包括以下步骤：S1：建立防爆叉车的评价指标体系；S2：确定各个指标的权重；S3：建立评价矩阵，计算评价结果。本发明对防爆叉车及环境进行监控，对防爆叉车的安全状况进行评价，可以有效的预防和监控叉车状况，降低风险，提高工作效率。

Description

一种防爆叉车及安全评价方法

技术领域

本发明涉及防爆技术领域，具体涉及一种防爆叉车及安全评价方法。

背景技术

随着石油、化工、轻纺、火药、天然气、采矿、制药、油漆等行业的不断发展，一些易爆危险品的加工、使用、装卸和储存也日益增加。在这些场所作业过程中，有可能甚至不可避免地会出现易燃易爆物质的散发、集聚、外溢和泄露等危险，从而使周围的某些区域形成爆炸性环境。在防爆技术成熟之前，这些危险环境中货物的装卸和储存只能依靠人力肩抬、背扛、手推，这种原始的作业方式，不仅劳动强度大，而且生产效率低，很难适应作业的需要，于是防爆技术便应运而生。

实际操作过程中，一些操作人员没有及时发现防爆性能遭到破坏，导致安全故障没有及时发现，使防爆叉车在非防爆状态下运行，为操作人员的人身安全埋下隐患。因此，对防爆叉车的性能进行监控的评价至关重要。

公开号为CN110817751A的专利文献公开了一种防爆叉车，包括防爆叉车本体，防爆叉车本体包括有设置于中部的支撑座，支撑座的上表面开设有容纳槽，容纳槽的内侧对称设置有伺服电机，每个伺服电机的输出轴均设置有与支撑座转动连接的螺纹杆，螺纹杆的外侧对称螺纹连接有螺纹套，每个螺纹套的外侧均固定安装有下铰接架，下铰接架的内部转动连接有活动杆，活动杆的上端转动连接有上铰接架，四个上铰接架的上表面共同固定安装有支撑板，支撑板的上表面固定安装有座椅。

公开号为CN105399008A 的专利文献公开了一种叉车安全控制系统及其控制方法，其中，控制系统包括CPU单元、传感器装置、存储装置、交互界面、供电装置、无线通信单元以及远程监控平台；传感器装置包括安全互锁传感器、压力传感器、碰撞传感器、速度传感器以及重力传感器，传感器装置与CPU单元连接，CPU单元与存储装置及交互界面连接，CPU单元还通过无线通信单元与远程监控平台通信连接，供电装置分别与CPU单元和叉车连接，以分别为CPU单元和叉车供电。

上述两个专利文献都对叉车的性能进行优化，但没有对叉车的位置和工作环境进行监控，不能准确评价叉车的安全性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种防爆叉车及安全评价方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种防爆叉车,包括车体及设置在所述车体上的监控系统；所述监控系统包括图像采集模块、监测模块、定位模块、与所述图像采集模块、监测模块、定位模块分别相连接的车载终端、与所述车载终端相连接的云平台。

进一步的，所述图像采集模块包括红外热像仪，与所述红外热像仪相连接的图像存储单元和信号传输单元。

进一步的，所述监测模块包括设置在所述车体的车胎内的胎压传感器和温度传感器、设置在所述车体横梁上的碰撞传感器、设置在所述车体底部的重力传感器、设置在所述车体变速箱上的速度传感器。

进一步的，所述定位模块为设置在所述车体上的GPS定位模块或北斗定位模块。

进一步的，所述车载终端包括设置在车体内部的CPU、与所述CPU相连接的显示屏和报警器。

进一步的，所述车载终端和云平台通过无线通信连接。

进一步的，所述的一种防爆叉车的评价方法，包括以下步骤：

S1：建立防爆叉车的评价指标体系；

S2：确定各个指标的权重；

S3：建立评价矩阵，计算评价结果。

防爆叉车是工业领域比较常见的设备，一般在化工、石油、纺织与制药等危险程度较高的场所应用。随着石油、化工、军用火药、天然气开采和供应、采矿、药品、印刷油墨、油漆等领域的不断发展，一些易燃易爆危险品的加工、使用、装卸和储存量日益增加。在这些场所作业时，有可能甚至不可避免地会出现易燃易爆物质的散发、聚集、外溢和泄漏现象，从而使周围的某些区域形成爆炸性环境。本领域的技术人员常规的研究方向是提高防爆叉车的防爆性能及加强对防爆叉车的监控。

比如，授权公告号为CN201347343Y的专利公开了一种属于叉车技术领域内的防爆叉车，车体上安装有发动机，发动机的进气端设有空气滤清器，发动机的排气端设有排气管，发动机进气侧和排气侧分别设置有防爆装置，进气侧的防爆装置设置在滤清器和发动机进气端之间，排气侧的防爆装置连接在排气管末端。通过在发动机进气侧和排气侧设置防爆装置，使得该叉车能安全应用在易燃易爆场所，其使用更安全；可用于煤矿井下等具有可燃气体的环境中。授权公告号为CN107934864B的专利公开了一种防爆叉车控制系统，包括传感器、系统控制器和车载上位机，系统控制器包括信息处理模块、存储模块、电池模块、数据采集模块、通讯模块和记位器装置。该发明还提供一种防爆叉车自身监管方法，传感器检测防爆叉车的状态发送给系统控制器，系统控制器同时基于防爆叉车的状态报控制防爆叉车自动采取相应处理措施，从而减少意外损失，以及降低安全事故的发生概率。但是，本领域的技术人员忽略了外环境对防爆叉车的影响，也缺少了对防爆叉车完整、系统的评价方法，不能准确判断防爆叉车的安全性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明防爆叉车的监控系统对车胎、叉车行驶过程中的加速度、叉车搬运货物的重量、叉车行驶过程中的速度、环境中设备的温度、叉车的位置进行监控，车载终端接收到信息后，显示在显示屏上，当超过设定值后，报警器报警，提醒驾驶员注意，最后通过无线通信传输到云平台上，对车辆的信息进行存储和监控，提高了防爆叉车在工作中的效率和安全性，同时加快了处理防爆叉车问题的速度。

图像采集模块通过红外热像仪采集到防爆叉车工作环境中设备的红外RGB图像，并将该红外图像存储；红外热像仪将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像，热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度,通过信号传输单元传递给车载终端，在显示屏上显示，可初步判断环境中设备的温度，了解环境状态，提高了工作的安全性。

过热区域提取模块采用改进的C-V模型，此模型在传统C-V模型基础上，引入局部拟合函数和高斯核函数，能够有效地克服传统C-V模型在灰度不均匀和含有复杂背景时分割效果差的缺点，不仅提高分割精度，也加快了计算速度，进而更准确的提取出疑似过热区域。CPU对采集到的红外图像与红外图谱数据库中的红外图谱和温度进行对比，对设备的温度进行判断，对环境的安全进行预测。

图像处理模块将图像进行滤波、合并、灰度化处理后，消除或减少红外热图像中含有少量的椒盐、高斯等噪声和附加的边框干扰，改善图像质量。图像经过灰度化处理后，通过聚类和恢复，提高温度判断的准确性。

本发明对防爆叉车的安全状况进行评价，通过对叉车各部件的风险进行评价，最终对叉车所处的安全级别进行预测，可以有效的预防和监控叉车状况，降低风险，评价过程更加系统、规范，评价结果更加合理。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明实施例1的模块框图。

图2是本发明实施例3的模块框图。

图3是本发明实施例4的模块框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-3，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种防爆叉车,包括车体及设置在所述车体上的监控系统；所述监控系统包括图像采集模块、监测模块、定位模块、与所述图像采集模块、监测模块、定位模块分别相连接的车载终端、与所述车载终端相连接的云平台。

所述图像采集模块包括红外热像仪，与所述红外热像仪相连接的图像存储单元和信号传输单元。

所述监测模块包括设置在所述车体的车胎内的胎压传感器和温度传感器、设置在所述车体横梁上的碰撞传感器、设置在所述车体底部的重力传感器、设置在所述车体变速箱上的速度传感器。

所述定位模块为设置在所述车体上的GPS定位模块或北斗定位模块。

所述车载终端包括设置在车体内部的CPU、与所述CPU相连接的显示屏和报警器。

所述车载终端和云平台通过无线通信连接。

图像采集模块通过红外热像仪采集到防爆叉车工作环境中设备的红外RGB图像，并将该红外图像存储；红外热像仪将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像，热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度,通过信号传输单元传递给车载终端，在显示屏上显示，可初步判断环境中设备的温度，了解环境状态。

定位模块为设置在所述车体上的GPS定位模块或北斗定位模块。

GPS模块的微处理器为S3C2440A，通过GPRS/GSM网络与CPU连接，然后通过无线通信与云平台相连接。

北斗定位模块为SIM68RB双模模块。

胎压传感器和温度传感器安装在车胎内，对车胎的温度和胎压进行检测，碰撞传感器安装在叉车的横梁上，对叉车行驶过程中的加速度进行检测，重力传感器设置在叉车的底部，对叉车搬运货物的重量进行检测，速度传感器设置在叉车的变速箱上，对叉车行驶过程中的速度进行检测，车载终端接收到信息后，显示在显示屏上，当超过设定值后，报警器报警，提醒驾驶员注意，最后通过无线通信传输到云平台上，并在显示器上显示，对车辆的信息进行存储和监控。

实施例2

本实施例提供一种防爆叉车,是在实施例1的基础上进行的改进：叉车的动力系统采用电力驱动，由蓄电池带动直流电机发电，驱动叉车工作；货叉、车体两侧及尾部均包铜套，防止碰撞火花，轮胎采用抗静电防爆轮胎；制动系统采用具有常闭压盘式浸油制动器的液压马达，实现停车制动，体积小，制动无火花。叉车的排气系统上安装消声器，可以选择防黑烟消声器或者带颗粒捕捉器的催化型消声器。

实施例3

如图2所示，本实施例提供一种防爆叉车,是在实施例2的基础上进行的改进：所述监控系统还包括与所述图像采集模块相连接的过热区域提取模块，所述过热区域提取模块连接所述CPU，所述CPU上连接有红外图谱数据库。红外图谱数据库包括红外图谱和温度。过热区域提取模块采用改进的C-V模型，此模型在传统C-V模型基础上，引入局部拟合函数和高斯核函数，结合水平集函数，修正能量函数，水平集拓扑优化，可在分割过程中，进行多次迭代，直到得到满意的分割结果为止。

采用改进的C-V模型，此模型在传统C-V模型基础上，引入局部拟合函数和高斯核函数，能够有效地克服传统C-V模型在灰度不均匀和含有复杂背景时分割效果差的缺点；同时结合水平集函数来修正能量函数，运算时加入水平集拓扑优化，能够减少迭代次数，缩短分割时间，使分割轮廓线更加光滑和完整；不仅提高分割精度，也加快了计算速度，进而更准确的提取出疑似过热区域。CPU对采集到的红外图像与红外图谱数据库中的红外图谱和温度进行对比，对设备的温度进行判断，对环境的安全进行预测。

实施例4

如图3所示，本实施例提供一种防爆叉车,是在实施例3的基础上进行的改进：所述监控系统还包括与所述图像采集模块相连接图像处理模块，所述图像处理模块与所述过热区域提取模块相连接。所述图像预处理模块包括：滤波器、与所述滤波器相连接的图像处理器。

滤波器提取图像的R、G、B分量并分别进行中值滤波；图像处理器先将中值滤波后的RGB合并；然后将图像进行灰度化处理；接着将得到的图像灰度值进行聚类，最后将聚类后的图像还原为彩色。

将图像进行滤波、合并、灰度化处理后，消除或减少红外热图像中含有少量的椒盐、高斯等噪声和附加的边框干扰，改善图像质量。图像经过灰度化处理后，通过聚类，依照温度差异所带来图像像素的差异,将红外热像分为不同的温度(像素)层次,根据人们的需要去除多余层、留下有用层；并将聚类后灰度值最小的类还原为背景颜色（RGB=[0,0,0]），将其余类还原为彩色原图，提高温度判断的准确性。聚类器按照改进的kmeans算法进行聚类，较传统的kmeans算法的不同之处在对初始聚类中心的选取上，不同于传统的kmeans算法随机选取。改进的kmeans算法只有一个初始聚类中心是随机选取的，其余k-1个根据一定的概率有目的选择初始聚类中心，比传统的kmeans算法在速度和精度上都有了显著的提高。具体步骤为：

（1）在N个对象中随机选取1个数作为初始聚类中心，即C₁；

（2）以概率P继续在N个对象中随机地选取新的数i作为下一个初始聚类中心，即C_i，其中，P为选取新的聚类中心的概率：P=D（x）²/∑_x∈gD(x)²，其中，D(x)表示一个对象到已经选择好的初始聚类中心的最小距离；

（3）重复步骤（2）直到选择到k个初始聚类中心；

（4）其余步骤同传统的kmeans算法。

实施例5

本实施例提供实施例1-4中任意一种防爆叉车的评价方法，包括以下步骤：

S1：建立防爆叉车的评价指标体系：建立m评价因素U：叉车技术状况U₁、安全防爆状况U₂、驾驶员状况U₃、运行环境状况U₄、安全管理制度U₅；每个评价因素中包含n个评价因子U_i，叉车技术状况U₁：动力系统U₁₁、传动系统U₁₂、制动系统U₁₃、电气系统U₁₄；安全防爆状况U₂：监控系统U₂₁、信号系统U₂₂、轮胎及车身U₂₃；驾驶员状况U₃：驾驶技术U₃₁、理论知识U₃₂、身心状况U₃₃、安全意识U₃₄；运行环境状况U₄：道路状况U₄₁、自然环境U₄₂、任务环境U₄₃；安全管理制度U₅：组织机构制度U₅₁、安全教育制度U₅₂、应急设施U₅₃、叉车维护制度U₅₄。

S2：确定各个指标的权重：

采用5级标度法进行两两比较。构成判断矩阵

，从下面标度取得。判断矩阵标度及含义：1/5：明显次要、1/3：稍次要、1：一样重要、3：稍重要、5：明显重要。

计算矩阵的A的最大特征根λ_max，及相应的规范化特征向量。

ω=（ω₁，ω₂，ω₃，ω₄，ω₅）=（r₁，r₂，r₃，r₄，r₅），r_i=ω_i，相应于各指标的权重。

对A按列规范化，

；

对上一步规范化结果按行加和，

；

对上一步结果再次规范化，

；

最后一致性指标CI=(λ_max-n)/ n-1,当CI/CR<0.1,两两比较法计算的结果才可以接受，则权重r_i=ω_i。CR为不一致指标，取值见下表1。

表1 CR系数取值

n	3	4	5	6	7	8	9	10
									CR	0.58	0.89	1.12	1.24	1.32	1.41	1.45	1.49

S3：建立评价矩阵，计算评价结果：建立评价集：将评价指标的安全等级高低划分为5级，即V为：安全v₁、较安全v₂、一般v₃、较危险v₄、危险v₅，赋予一定的数值。

评价矩阵为R=（r_ij）_m×n, r_ij为第i个评价因素r_i隶属于j等级v_j的可能程度。

采用专家调查法建立评价矩阵R。由专家综合判断各指标所属的安全等级，根据评价者对各指标的评价结果计算出各指标在各个评价等级所占的比重，从而得到该指标在评价集中的隶属度。

对第二级评价因素作模糊综合评价，求得综合评价集Bi=Ai.Ri；对第一级评价因素U的5个因素作综合评判，求得综合评价集B，计算评价指标的综合评价值W，W=B.S^T，S^T为各评价等级值化向量的转置。

本发明对防爆叉车的安全状况进行评价，通过对叉车各部件的风险进行评价，最终对叉车所处的安全级别进行预测，可以有效的预防和监控叉车状况，降低风险，评价过程更加系统、规范，评价结果更加合理。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种防爆叉车,包括车体及设置在所述车体上的监控系统；其特征在于：所述监控系统包括图像采集模块、监测模块、定位模块、与所述图像采集模块、监测模块、定位模块分别相连接的车载终端、与所述车载终端相连接的云平台。

2.如权利要求1所述的一种防爆叉车，其特征在于：所述图像采集模块包括红外热像仪，与所述红外热像仪相连接的图像存储单元和信号传输单元。

3.如权利要求2所述的一种防爆叉车，其特征在于：所述监测模块包括设置在所述车体的车胎内的胎压传感器和温度传感器、设置在所述车体横梁上的碰撞传感器、设置在所述车体底部的重力传感器、设置在所述车体变速箱上的速度传感器。

4.如权利要求3所述的一种防爆叉车，其特征在于：所述定位模块为设置在所述车体上的GPS定位模块或北斗定位模块。

5.如权利要求4所述的一种防爆叉车，其特征在于：所述车载终端包括设置在车体内部的CPU、与所述CPU相连接的显示屏和报警器。

6.如权利要求5所述的一种防爆叉车，其特征在于：所述车载终端和云平台通过无线通信连接。

7.如权利要求1-6任意一项所述的一种防爆叉车的评价方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：建立防爆叉车的评价指标体系；

S2：确定各个指标的权重；

S3：建立评价矩阵，计算评价结果。

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