CN203720099U - 吸泥船输沙管含沙量自动测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种吸泥船输沙管含沙量自动测量系统，包括进水管、玻璃管、光源、挡板和CCD摄像头；在所述玻璃管上端的侧壁上设有一个进水口，下端的侧壁上设有一个出水口；所述进水管的一端与吸泥船的输沙管连通，另一端与所述进水口连通；所述挡板由两个不透光平板组成，所述光源由两个日光灯组成；所述CCD摄像头设置在所述玻璃管设有所述进水口的相对一侧，摄像头的输出端通过图像处理设备与无线传输装置连接。本实用新型的吸泥船输沙管含沙量自动测量系统，实现了自动计量、远程数据传输，结构简单、巧妙，造价低，操作方便，可以在黄河淤背固堤工程上推广应用，具有较大的社会效益和经济效益。

Description

吸泥船输沙管含沙量自动测量系统

技术领域

本实用新型涉及一种含沙量测量系统，尤其涉及一种黄河淤背固堤时吸泥船输沙管的含沙量自动测量系统。

背景技术

鉴于黄河在下游为地上河的态势，黄河职工在治理实践中发明了淤背固堤，实践证明，这是进行黄河下游治理，确保黄河长治久安的一项重要战略措施。淤背固堤的作业方式为在河道内利用挖泥船挖沙，通过输沙管把河沙输送到大堤背河，加固大堤。根据水利部提出的“堤防不决口、河道不断流、水质不超标、河床不抬高”的黄河治理目标，确定建设标准化堤防，构建黄河防洪保障线、抢险交通线和生态景观线，形成标准化的堤防体系，要求淤区宽度达到100米，淤区高程按2000年设防标准，建成防洪保障线。新中国成立以后，放淤固堤作为一种提高堤防抗洪能力的有效措施，曾得到较快发展，但在20世纪70年代以前，一直属于自流放淤阶段。1974年6月，黄委在山东齐河召开放淤固堤现场会，会议明确将制造吸泥船淤背固堤作为黄河下游近期治理的重要措施之一，并把它列入国家计划，造船钢材由上级调拨。吸泥船放淤固堤比人工修堤拥有的节约劳力、投资、粮食及减少耕地开挖等优点。然而，在黄河下游放淤固堤30年的施工过程中，吸泥船虽确实发挥了主力军作用，但是吸泥船在实际运作时，其输沙量的计算方面一直沿用凭经验估算流量、人工用量杯测含沙量的办法，既不准确，也不安全，而且耗费大量人工。因此我们利用了现代化手段，采用了智能检测技术、计算机视觉与图象分析技术研制了吸泥船输沙管含沙量自动测量系统。

实用新型内容

本实用新型采用的技术方案：

一种吸泥船输沙管含沙量自动测量系统，包括进水管、玻璃管、光源、挡板和CCD摄像头；在所述玻璃管上端的侧壁上设有一个进水口，下端的侧壁上设有一个出水口，所述进水口和出水口上分别设有阀门；所述进水管的一端与吸泥船的输沙管连通，另一端与所述进水口连通；所述挡板由两个分别设置在所述玻璃管两侧的不透光平板组成，所述两个平板成90°夹角；所述光源设置在所述玻璃管设有所述进水口的一侧，所述光源由两个日光灯组成；所述CCD摄像头设置在所述玻璃管设有所述进水口的相对一侧，且所述CCD摄像头与所述玻璃管外壁的最小距离大于800mm，所述CCD摄像头的输出端通过图像处理设备与无线传输装置连接。

本实用新型的吸泥船输沙管含沙量自动测量系统，实现了自动计量、远程数据传输，结构简单、巧妙，造价低，操作方便，可以在黄河淤背固堤工程上推广应用，具有较大的社会效益和经济效益。

附图说明

图1为本实用新型的吸泥船输沙管含沙量自动测量系统平视图。

图2为本实用新型的吸泥船输沙管含沙量自动测量系统俯视图。

其中，1-进水管、2-玻璃管、3-日光灯、4-进水口、5-出水口、6-挡板、7-CCD摄像头，8-图像处理设备，9-铁箱，d-CCD摄像头与玻璃管外壁的最小距离。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

参见图1和图2所示，本实用新型的吸泥船输沙管含沙量自动测量系统，包括进水管1、玻璃管2、光源、挡板6和CCD摄像头7。在所述玻璃管2上端的侧壁上设有一个进水口4，下端的侧壁上设有一个出水口5，所述进水口4和出水口5上分别设有阀门。所述进水管1的一端与吸泥船的输沙管连通，另一端与所述进水口4连通。所述挡板6由两个分别设置在所述玻璃管2两侧的不透光的平板组成，所述两个平板成90°夹角。所述光源设置在所述玻璃管2设有所述进水口4的一侧，所述光源由两个日光灯3组成，两个日光灯分别靠近所述两个平板固定设置。两个平板各有一端与玻璃管2外壁接触，所述两个平板成90°夹角，就是指两个平板沿着两个接触点的延长线成90°夹角，使两个日光灯3的光线只能通过玻璃管2，且以90°角照射在所述玻璃管2上。所述CCD摄像头7设置在所述玻璃管2设有所述进水口4的相对一侧，用于拍摄经过日光灯3照射的玻璃管2。

经过多次试验和现场验证，我们发现CCD摄像头7与所述玻璃管2外壁的最小距离d必须大于800mm，否则，会导致图像处理设备无法正确处理图像，导致测得的含沙量不准确。所述CCD摄像头7的输出端通过图像处理设备8与所述无线传输装置连接。

本实用新型的吸泥船输沙管含沙量自动测量系统，可以集成在一个铁箱9内，运输、使用方便。

需要测量泥浆含沙量时，打开进水口4上的阀门，从输沙管采集泥浆，进入玻璃管2内。开启两个日光灯3，在挡板6的作用下，两日光灯3作为直角度光源，以90度角的光线照射在玻璃管2的管壁上，利用管壁的反射光成像。CCD摄像头拍摄的图像经图像处理设备8进行处理，处理结果输送到所述的无线传输装置。

玻璃管2的进水口4、出水口5的阀门，可以选用电磁阀，以实现远程遥控取水和控制水量。玻璃杯2内可以安装由电机带动的搅拌器，玻璃管2排水时，可以将沉降的泥沙搅拌起来，利于泥沙随水排出。

在工厂生产活动中，人眼担负着很多重要的任务：放置和固定工件、确定工序、检测外观和尺寸、确定产品的一致性等。近年来，生产速度和产品质量要求不断提高，对速度和精度的要求已经超过了人眼的能力，同时随着成像、计算机、图像处理等技术要素的发展，这些任务正越来越多地被所谓的机器视觉系统所代替。机器视觉涉及到多个学科，机器视觉是通过光学装置和非接触传感器自动地接收和处理一个真实物体的图像，以获得所需信息或用于控制机器运动的装置。

机器视觉系统是指通过机器视觉产品，即图像采集装置，分为CMOS和CCD两种，将被采集的目标转换成图像信号，然后传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，然后根据预设的容忍度和其他条件来进行尺寸、形状、颜色等的判别，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。这样，就把计算机的快速性、可重复性，与人眼视觉的高度智能化和抽象能力相结合，由此产生了机器视觉的概念。本实用新型的输沙管含沙量自动测量支系统，就是利于了CCD摄像这种水利工程中经常采用的机器视觉技术。

在黄河实际的吸泥船抽沙淤背施工中，数据传输的距离一般是几百米以下的短距离传输，从开发成本、周期及满足项目控制中心监控的实际需要考虑，本实用新型的远程计量系统优先选择RF收发方式作为系统的无线传输方式。目前市场上工作在ISM频段、采用RF技术的无线模块很多，如STR系列、PTR系列等，在考虑了无线模块传输距离、传输准确率等指标的情况下，结合现场的实际情况，本系统采用了SB96型无线数传模块作为该系统的数据收发模块。SB96型无线数传模块是以Chipcon公司研制开发的无线数传芯片CC1000为其数传核心芯片的一种低功耗、高速率、接口简单的无线数据收发模块，该模块在传输距离和抗千扰上具有巨大的优越性。

输沙管含沙量自动测量系统测量得到的数据，通过无线传输装置，远程传送到施工指挥部的数据接收处理装置，进行数据的计算和处理后，即可根据需要，将输沙管的实时流量、含沙量打印出来。

本实用新型的吸泥船输沙管含沙量自动测量系统，在济南市局标准化堤防建设放淤工地进行试验，初步结果为：同样情况的吸泥船安装该系统后，吸泥船船员更加重视流量、含沙量的最佳配合，单班可增加产量200立方米；按此推算，一只船一年生产240天，可增加抽沙14.4万立方米。如果按每立方米三元效益计，可增加利润43万元。全山东局吸泥船保守计算达100只，一半能够利用该系统的话，将会带来可观的社会效益和经济效益。

我国是一个洪涝灾害多发的国家，黄河在历史上更为严重。为了确保黄河的长治久安，黄河水利委员会提出建设黄河标准化堤防。吸泥船是黄河标准化堤防的建设的最好设备，改进设备、提高效率，有利于加快标准化堤防的建设速度，有利于减少洪涝灾害，对保护人民生命财产安全，保障又快又好的建设中国特色的社会主义具有十分重要的意义。

本实用新型的吸泥船输沙量远程计量系统，利用现代化手段，采用当今先进的网络技术通讯技术、智能检测技术、计算机视觉与图象分析技术，远程无线通讯技术，采集吸泥船生产过程中流速、总流量和含沙量等数据。采集数据及时准确。实现了项目的远程控制，同时还提高了吸泥船的效率，具有良好的推广前景。

Claims (1)

1.一种吸泥船输沙管含沙量自动测量系统，其特征在于，包括进水管、玻璃管、光源、挡板和CCD摄像头；在所述玻璃管上端的侧壁上设有一个进水口，下端的侧壁上设有一个出水口，所述进水口和出水口上分别设有阀门；所述进水管的一端与吸泥船的输沙管连通，另一端与所述进水口连通；所述挡板由两个分别设置在所述玻璃管两侧的不透光平板组成，所述两个平板成90°夹角；所述光源设置在所述玻璃管设有所述进水口的一侧，所述光源由两个日光灯组成；所述CCD摄像头设置在所述玻璃管设有所述进水口的相对一侧，且所述CCD摄像头与所述玻璃管外壁的最小距离大于800mm，所述CCD摄像头的输出端通过图像处理设备与无线传输装置连接。