TWI765720B - 用於偵測輸送帶系統的溫度的方法及系統 - Google Patents
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Abstract
本發明公開了一種用於偵測輸送帶系統的溫度的方法,包含透過軸承溫
度感測裝置感測軸承的溫度,以得到預測溫度值,並與閾值進行比較,以得到軸承溫度感測結果;透過光纖偵溫裝置感測該輸送帶的溫度,而產生現況溫度數據序列,並與歷史溫度異況數據序列進行比對,以得到光纖偵溫結果;透過熱影像裝置擷取該輸送帶周圍的影像,以得到熱影像識別結果,並與閾值進行比較,以判斷溫度狀況;以及將該軸承溫度感測結果、該光纖偵溫結果以及該熱影像識別結果傳送到整合裝置,以進行比對及驗證。本發明還公開了一種用於偵測輸送帶系統的溫度的系統。
Description
本發明係關於一種用於偵測裝置的溫度的方法及系統,特別是關於一種用於偵測輸送帶系統的溫度的方法及系統。
造成輸送帶高溫而發生火災的原因有很多,例如轉動件潤滑不足、動火作業不慎、輥輪與輸送帶間打滑而摩擦生熱、輸送帶或輥輪磨耗、落料及積料等等。倘若僅用單一方式或技術進行檢測,往往無法有效檢出潛在異況高溫,而無法防患火災於未然。
習知防止輸送帶導致火災的方式,主要包括透過偵測輸送帶燃燒時所產生的火焰或煙氣成分、熱線熱導偵檢器鉸斷機制、滅火灑水噴頭感測以及抑或紅外線裝置。
例如,中華民國專利TW T694382,一種具深度視覺之煙霧偵測方法揭露了利用圖像攝影單元及深度影像單元來摘取周邊影像及周邊深度資訊,利用載具巡邏地區,以接收周邊環境資訊,從而偵測是否有起火之燃燒物件及其煙霧的飄散。此方法主要是搭配載具,以圖像識別來偵測燃燒與煙霧,然而由於載具為移動裝置,要在工廠內移動本身就有其限制,加上圖像取得過程可能受到
遮蔽以及環境影響,使得可靠度受到挑戰。且,此方法僅能在實際發生燃燒現象後才能確實偵測到火災,而無法實現火災的預防。
又例如,中華民國專利TW I669686,一種消防設備智能啟動系統及其方法,揭露了當煙霧偵測器偵測到對應的室內空間產生煙霧時會生成警示訊號,並將警示訊號及相關資訊發送至管理中心,以計算煙霧偵測器至對應的消防設備的設備距離,生成與消防設備對應的啟動指令,藉此達到智能化消防設備啟動的功效。然而,此方法主要是將煙霧偵測器同時當作資料收集設備,若煙霧偵測器發生誤報,將引起連鎖反應,反而引發更多後續問題。此外,煙霧偵測器必須密集佈建,否則可能會有反應不及之疑慮,但佈建的密度太高不符合經濟效益。再者,以煙霧偵測作為系統動作的判斷依據,無法完全應用在充滿粉塵的環境中,因為這可能會有頻繁誤報的可能。類似的,此方法同樣也必須透過已經發生的燃燒現象,來進行後續的步驟及程序,因此無法提前預測以及抑制輸送帶的燃燒。
綜上所述,習知之用於偵測輸送帶系統的溫度的方法及系統有其改良之必要。
本發明之主要目的在於提供一種用於偵測輸送帶系統的溫度的方法及系統,以提早且有效地預測輸送帶火災的發生。
為達上述之目的,在本發明之一實施例中,提供一種用於偵測輸送帶系統的溫度的方法,包含:一軸承溫度狀況判斷步驟:透過加權移動平均法得到一軸承的預測溫度值;將該預測溫度值與一閾值進行比較,以得到一軸承溫
度感測結果,從而判斷該軸承的溫度狀況;一輸送帶溫度狀況判斷步驟:感測取得一輸送帶的多個位置的各自的一現況溫度數據序列,將該現況溫度數據序列與一歷史溫度異況數據序列透過動態時間校正演算法進行計算及比對,以得到該每個位置的一光纖偵溫結果,並將該光纖偵溫結果與一閾值進行比較,以判斷該輸送帶的溫度狀況;一周圍溫度狀況判斷步驟:取得該輸送帶周圍以及該輸送帶與其他設備之間的熱影像識別結果,並將該熱影像識別結果與一閾值進行比較,以判斷該輸送帶周圍以及該輸送帶與該其他設備之間的溫度狀況;以及一比對步驟:透過一整合裝置接收該軸承溫度感測結果、該光纖偵溫結果以及該熱影像識別結果,以進行比對及驗證,進而確定在該輸送帶系統中的一異常溫度位置。
在本發明之一實施例中,在該軸承溫度狀況判斷步驟中,透過一軸承溫度感測裝置在一特定時間內感測該軸承的一溫度,以得到複數個溫度值,透過加權移動平均法計算該複數個溫度值,以得到該軸承的該預測溫度值。
在本發明之一實施例中,在該輸送帶溫度狀況判斷步驟中,透過一光纖偵溫裝置分別感測該輸送帶的多個位置在多個連續時間點的各個溫度,在該多個連續時間點中,每個位置的每個時間點係偵測到有一現況溫度,該多個連續時間點各自所對應產生的現況溫度係形成該現況溫度數據序列。
在本發明之一實施例中,在該輸送帶溫度狀況判斷步驟中,當至少三個連續的該位置的該光纖偵溫結果皆顯示為異常時,將三個連續的該位置的一區間判斷為一溫度狀況異常區域。
在本發明之一實施例中,在該周圍溫度狀況判斷步驟中,透過一熱影像裝置擷取該輸送帶周圍以及該輸送帶與其他設備之間的一影像,轉換及計算該影像以得到該熱影像識別結果。
為達上述之目的,在本發明之一另一實施例中,提供一種用於偵測輸送帶系統的溫度的系統,包含:一軸承溫度感測裝置,經設置而對應於一輸送帶所裝設的一軸承,用於執行該軸承溫度狀況判斷步驟:透過加權移動平均法得到一軸承的預測溫度值;將該預測溫度值與一閾值進行比較,以得到一軸承溫度感測結果,從而判斷該軸承的溫度狀況;一光纖偵溫裝置,設置於該輸送帶的兩側,用於執行該輸送帶溫度狀況判斷步驟:感測取得一輸送帶的多個位置的各自的一現況溫度數據序列,將該現況溫度數據序列與一歷史溫度異況數據序列透過動態時間校正演算法進行計算及比對,以得到該每個位置的一光纖偵溫結果,並將該光纖偵溫結果與一閾值進行比較,以判斷該輸送帶的溫度狀況;一熱影像裝置,設置於該輸送帶周圍以及該輸送帶與另一設備之間,用於執行該周圍溫度狀況判斷步驟:取得該輸送帶周圍以及該輸送帶與其他設備之間的熱影像識別結果,並將該熱影像識別結果與一閾值進行比較,以判斷該輸送帶周圍以及該輸送帶與該其他設備之間的溫度狀況;以及一整合裝置,分別連接該軸承溫度感測裝置、該光纖偵溫裝置以及該熱影像裝置,用於執行該比對步驟:接收該軸承溫度感測結果、該光纖偵溫結果以及該熱影像識別結果,以進行比對及驗證,進而確定在該輸送帶系統中的一異常溫度位置。
在本發明之一實施例中,在該軸承溫度狀況判斷步驟中,透過一軸承溫度感測裝置在一特定時間內感測該軸承的一溫度,以得到複數個溫度值,透過加權移動平均法計算該複數個溫度值,以得到該軸承的該預測溫度值。
在本發明之一實施例中,在該輸送帶溫度狀況判斷步驟中,透過一光纖偵溫裝置分別感測該輸送帶的多個位置在多個連續時間點的各個溫
度,在該多個連續時間點中,每個位置的每個時間點係偵測到有一現況溫度,該多個連續時間點各自所對應產生的現況溫度係形成該現況溫度數據序列。
在本發明之一實施例中,在該輸送帶溫度狀況判斷步驟中,當至少三個連續的該位置的該光纖偵溫結果皆顯示為異常時,將三個連續的該位置的一區間判斷為一溫度狀況異常區域。
在本發明之一實施例中,在該周圍溫度狀況判斷步驟中,透過一熱影像裝置擷取該輸送帶周圍以及該輸送帶與其他設備之間的一影像,轉換及計算該影像以得到該熱影像識別結果。
本發明的有益效果在於:透過比對步驟來整合自軸承溫度狀況判斷步驟、輸送帶溫度狀況判斷步驟、以及周圍溫度狀況判斷步驟的各項結果,進一步分類出輸送帶的溫升起因,提升整體系統的正確性以及可靠度。舉例而言,由輸送帶與軸承接觸面摩擦引起之溫升,可從輸送帶溫度狀況判斷步驟以及周圍溫度狀況判斷步驟的識別結果得到驗證;而軸承潤滑不良而引起的溫升,則可以從軸承溫度狀況判斷步驟以及輸送帶溫度狀況判斷步驟的比對結果驗證。因此,藉由本發明之用於偵測輸送帶系統的溫度的方法及其系統,可進行輸送帶全方位的異況溫升確認,同時亦可進行交叉驗證,進而確實提供定點區域式的自動灑水降溫。
1:軸承溫度感測裝置
2:光纖偵溫裝置
3:熱影像裝置
4:整合裝置
S1:軸承溫度狀況判斷步驟
S2:輸送帶溫度狀況判斷步驟
S3:周圍溫度狀況判斷步驟
S4:比對步驟
第1圖是根據本發明之一實施例的用於偵測輸送帶系統的溫度的方法的步驟流程圖;以及
第2圖是根據本發明之一實施例的用於偵測輸送帶系統的溫度的系統的方塊示意圖。
參照第1圖,本發明之一實施例之用於偵測輸送帶系統的溫度的方法,包含以下步驟:一軸承溫度狀況判斷步驟S1:透過加權移動平均法得到一軸承的預測溫度值;將該預測溫度值與一閾值進行比較,以得到一軸承溫度感測結果,從而判斷該軸承的溫度狀況;一輸送帶溫度狀況判斷步驟S2:感測取得一輸送帶的多個位置的各自的一現況溫度數據序列,將該現況溫度數據序列與一歷史溫度異況數據序列透過動態時間校正演算法進行計算及比對,以得到該每個位置的一光纖偵溫結果,並將該光纖偵溫結果與一閾值進行比較,以判斷該輸送帶的溫度狀況;一周圍溫度狀況判斷步驟S3:取得該輸送帶周圍以及該輸送帶與其他設備之間的熱影像識別結果,並將該熱影像識別結果與一閾值進行比較,以判斷該輸送帶周圍以及該輸送帶與該其他設備之間的溫度狀況;以及一比對步驟S4:透過一整合裝置接收該軸承溫度感測結果、該光纖偵溫結果以及該熱影像識別結果,以進行比對及驗證,進而確定在該輸送帶系統中的一異常溫度位置。
參照第2圖,在本發明之實施例中,透過一種用於偵測輸送帶系統的溫度的系統來執行上述用於偵測輸送帶系統的溫度的方法,該系統包括:一軸承溫度感測裝置1,經設置而對應於一輸送帶所裝設的一軸承,用於執行該軸承溫度狀況判斷步驟:透過加權移動平均法得到一軸承的預測溫度值;將該預測溫度值與一閾值進行比較,以得到一軸承溫度感測結果,從而判斷該軸承的溫度狀況;一光纖偵溫裝置2,設置於該輸送帶的兩側,用於執行該輸送帶溫度狀況判
斷步驟:感測取得一輸送帶的多個位置的各自的一現況溫度數據序列,將該現況溫度數據序列與一歷史溫度異況數據序列透過動態時間校正演算法進行計算及比對,以得到該每個位置的一光纖偵溫結果,並將該光纖偵溫結果與一閾值進行比較,以判斷該輸送帶的溫度狀況;一熱影像裝置3,設置於該輸送帶周圍以及該輸送帶與另一設備之間,用於執行該周圍溫度狀況判斷步驟:取得該輸送帶周圍以及該輸送帶與其他設備之間的熱影像識別結果,並將該熱影像識別結果與一閾值進行比較,以判斷該輸送帶周圍以及該輸送帶與該其他設備之間的溫度狀況;以及一整合裝置4,分別連接該軸承溫度感測裝置1、該光纖偵溫裝置2以及該熱影像裝置3,用於執行該比對步驟:接收該軸承溫度感測結果、該光纖偵溫結果以及該熱影像識別結果,以進行比對及驗證,進而確定在該輸送帶系統中的一異常溫度位置。
詳細而言,在本實施例中,在該軸承溫度狀況判斷步驟S1中,透過該軸承溫度感測裝置1在一特定時間內感測該軸承的一溫度,以得到複數個溫度值,透過加權移動平均法計算該複數個溫度值,以得到該軸承的該預測溫度值。公式為:Tp=W1(Tr-1)+W2(Tr-2)+W3(Tr-3)+...+Wn(Tr-n),其中,Tp為下一次的溫度預測值;n為移動平均的時期個數;Tr為最新的溫度值;Tr-1為1分鐘前的溫度值,Tr-1、Tr-2...Tr-n依此類推。W1為1分鐘前溫度值的權重;W2...Wn依此類推。運用每分鐘所收集的歷史溫度,來預測出下1分鐘的溫度值,並給予一閾值位準,作為判斷之依據。舉例而言,以4筆資料進行計算,並給予不同權重分配,來計算出一個預測溫度值:Tp=0.6*50+0.3*30+0.2*35+0.1*29=48.9度,將48.9度與一閾值比較,來進行軸承的異況判斷。值得一提的是,最先的溫度值的權重愈大。
詳細而言,在本實施例中,在該輸送帶溫度狀況判斷步驟S2中,透過該光纖偵溫裝置2分別感測該輸送帶的多個位置在多個連續時間點的各個溫度,其原理主要為運用光譜訊號轉換成溫度值之技術,將光纖所經路徑的固定各區間之連續溫度值回傳並予以記錄。在該多個連續時間點中,每個位置的每個時間點係偵測到有一現況溫度,該多個連續時間點各自所對應產生的現況溫度係形成該現況溫度數據序列。較佳地,在該輸送帶溫度狀況判斷步驟S2中,當至少三個連續的該位置的該光纖偵溫結果皆顯示為異常時,就將三個連續的該位置的一區間判斷為一溫度狀況異常區域。
透過該光纖偵溫裝置2進行該輸送帶溫度狀況判斷步驟S2的計算示例:利用光纖系統的位置、溫度值、及時間參數等三維數據,以動態時間校正演算法(Dynamic Time Warping,DTW),計算並比對過去輸送帶火災事故之數據序列,將計算比對結果,透過閾值的選定來判斷異況並預警。簡單而言,DTW的計算是比較兩個序列的相似程度;先將過去火災事故的數據資料整理成一個數列(P);以及目前所收集到光纖某一位置的溫度數據(Q),進行最小距離的平方差開根號的計算(dp):dp(i,j)=min{dp(i-1,j-1),dp(i-1,j),dp(i,j-1)+d(i,j)};i為列、j為行。假設將閾值設為60,也就是計算結果小於60須進行警報,以表一及表二進行範例說明,表格中的路徑為自左上至右下,並且僅能往右或往下走,每一表格代表一個位置。
在該周圍溫度狀況判斷步驟S3中,透過該熱影像裝置3擷取該輸送帶周圍以及該輸送帶與其他設備之間的一影像,將影像轉換數值陣列,再把陣列內數值依其色階計算出強度,並設定某個閾值以上的數值,透過特定範圍的積分計算的結果設定閾值進行比較,來辨識是否有潛在溫升異況,從而達到預警之功能。較佳地,該熱影像識別結果為經計算熱像密度及熱像強度而得到。
綜上所述,本發明之用於偵測輸送帶系統的溫度的方法及其系統利用整合各種溫度檢測方法識別之結果,進一步分類出溫升起因,提升系統正確性與可靠度。例如:由輸送帶與軸承接觸面摩擦引起之溫升,可從光纖偵溫裝置分以及熱影像裝置之識別結果得到驗證;而軸承潤滑不良而引起的溫升則可以從軸承溫度感測裝置以及光纖偵溫裝置所得到的結果經比對而驗證。因此,藉由本發明之用於偵測輸送帶系統的溫度的方法及其系統,可進行輸送帶全方位的異況溫升確認,同時亦可進行交叉驗證,以確實提供定點區域式的自動灑水降溫。
雖然本發明已以較佳實施例揭露,然其並非用以限制本發明,任何熟習此項技藝之人士,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種更動與修飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
S1:軸承溫度狀況判斷步驟
S2:輸送帶溫度狀況判斷步驟
S3:周圍溫度狀況判斷步驟
S4:比對步驟
Claims (10)
- 一種用於偵測輸送帶系統的溫度的方法,包含:一軸承溫度狀況判斷步驟:透過加權移動平均法得到一軸承的預測溫度值;將該預測溫度值與一閾值進行比較,以得到一軸承溫度感測結果,從而判斷該軸承的溫度狀況;一輸送帶溫度狀況判斷步驟:感測取得一輸送帶的多個位置的各自的一現況溫度數據序列,將該現況溫度數據序列與一歷史溫度異況數據序列透過動態時間校正演算法進行計算及比對,以得到該每個位置的一光纖偵溫結果,並將該光纖偵溫結果與一閾值進行比較,以判斷該輸送帶的溫度狀況;一周圍溫度狀況判斷步驟:取得該輸送帶周圍以及該輸送帶與其他設備之間的熱影像識別結果,並將該熱影像識別結果與一閾值進行比較,以判斷該輸送帶周圍以及該輸送帶與該其他設備之間的溫度狀況;以及一比對步驟:透過一整合裝置接收該軸承溫度感測結果、該光纖偵溫結果以及該熱影像識別結果,以進行比對及驗證,進而確定在該輸送帶系統中的一異常溫度位置。
- 如請求項1所述之方法,其中在該軸承溫度狀況判斷步驟中,透過一軸承溫度感測裝置在一特定時間內感測該軸承的一溫度,以得到複數個溫度值,透過加權移動平均法計算該複數個溫度值,以得到該軸承的該預測溫度值。
- 如請求項1所述之方法,其中在該輸送帶溫度狀況判斷步驟中,透過一光纖偵溫裝置分別感測該輸送帶的多個位置在多個連續時間點的各個溫 度,在該多個連續時間點中,每個位置的每個時間點係偵測到有一現況溫度,該多個連續時間點各自所對應產生的現況溫度係形成該現況溫度數據序列。
- 如請求項3所述之方法,其中在該輸送帶溫度狀況判斷步驟中,當至少三個連續的該位置的該光纖偵溫結果皆顯示為異常時,將三個連續的該位置的一區間判斷為一溫度狀況異常區域。
- 如請求項1所述之方法,其中在該周圍溫度狀況判斷步驟中,透過一熱影像裝置擷取該輸送帶周圍以及該輸送帶與其他設備之間的一影像,轉換及計算該影像以得到該熱影像識別結果。
- 一種用於偵測輸送帶系統的溫度的系統,包含:一軸承溫度感測裝置,經設置而對應於一輸送帶所裝設的一軸承,用於執行一軸承溫度狀況判斷步驟:透過加權移動平均法得到該軸承的預測溫度值;將該預測溫度值與一閾值進行比較,以得到一軸承溫度感測結果,從而判斷該軸承的溫度狀況;一光纖偵溫裝置,設置於該輸送帶的兩側,用於執行一輸送帶溫度狀況判斷步驟:感測取得一輸送帶的多個位置的各自的一現況溫度數據序列,將該現況溫度數據序列與一歷史溫度異況數據序列透過動態時間校正演算法進行計算及比對,以得到該每個位置的一光纖偵溫結果,並將該光纖偵溫結果與一閾值進行比較,以判斷該輸送帶的溫度狀況;一熱影像裝置,設置於該輸送帶周圍以及該輸送帶與另一設備之間,用於執行一周圍溫度狀況判斷步驟:取得該輸送帶周圍以及該輸送帶與其他設備之間的熱影像識別結果,並將該熱影像識別結果與一閾值進行比較,以判斷該輸送帶周圍以及該輸送帶與該其他設備之間的溫度狀況;以及 一整合裝置,分別連接該軸承溫度感測裝置、該光纖偵溫裝置以及該熱影像裝置,用於執行一比對步驟:接收該軸承溫度感測結果、該光纖偵溫結果以及該熱影像識別結果,以進行比對及驗證,進而確定在該輸送帶系統中的一異常溫度位置。
- 如請求項6所述之系統,其中在該軸承溫度狀況判斷步驟中,透過該軸承溫度感測裝置在一特定時間內感測該軸承的一溫度,以得到複數個溫度值,透過加權移動平均法計算該複數個溫度值,以得到該軸承的該預測溫度值。
- 如請求項6所述之系統,其中在該輸送帶溫度狀況判斷步驟中,透過該光纖偵溫裝置分別感測該輸送帶的多個位置在多個連續時間點的各個溫度,在該多個連續時間點中,每個位置的每個時間點係偵測到有一現況溫度,該多個連續時間點各自所對應產生的現況溫度係形成該現況溫度數據序列。
- 如請求項6所述之系統,其中在該輸送帶溫度狀況判斷步驟中,當至少三個連續的該位置的該光纖偵溫結果皆顯示為異常時,將三個連續的該位置的一區間判斷為一溫度狀況異常區域。
- 如請求項6所述之系統,其中在該周圍溫度狀況判斷步驟中,透過該熱影像裝置擷取該輸送帶周圍以及該輸送帶與其他設備之間的一影像,轉換及計算該影像以得到該熱影像識別結果。
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