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原文传递一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置及其监测方法

专利名称：	一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置及其监测方法
摘要：	一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置及其方法，其特征在于，包括粉尘粒径和浓度采集装置、温度采集装置、上位机以及预警装置；采用的检测装置以及检测方法，能够根据实时测量的浓度、温度和粒径条件，得出粉尘最小点火能，可用于木材加工企业除尘管道的实时监测，准确率高，误报几率小，避免频繁报警，提高生产效率。另外可以额外配置火花探测装置，能够有效的对除尘管道实施监控和预警，降低误报几率，节省企业的防爆成本。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京林业大学
发明人：	喻孜;胡涛平;徐长妍;郭露;逄智宏;李万兆;朱南峰;陈心怡
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201910095408.4
公开号：	CN109856333A
代理机构：	南京源古知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	马晓辉
分类号：	G01N33/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	210037 江苏省南京市龙蟠路159号
主权项：	1.一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置，其特征在于，包括粉尘粒径和浓度采集装置、温度采集装置、上位机以及预警装置；所述上位机与粉尘粒径和浓度采集装置、温度采集装置、报警装置通过电缆连接；所述粉尘粒径和浓度采集装置包括CCD拍摄装置、透明气室、进气管以及出气管；所述CCD拍摄装置位于所述透明气室一侧，所述CCD拍摄装置通过电线连接上位机，所述CCD拍摄装置用于拍摄透明气室内部；所述透明气室顶部设置有标尺；所述进气管一端连接除尘管道的上风口，另一端连接透明气室顶部；所述出气管一端连接除尘管道的下风口，另一端连接透明气室底部；所述温度采集装置包括多个数字温度传感器、单片机以及串口芯片，所述单片机与所述串口芯片电连接，多个数字温度传感器与串口芯片电连接；多个数字温度传感器在除尘管道内均匀分布安装；所述单片机与所述上位机电连接；所述预警装置为语音提示器。 2.根据权利要求1所述的一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置，其特征在于，所述CCD拍摄装置采用装有显微物镜的高清工业级CCD相机。 3.根据权利要求1所述的一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置，其特征在于，所述四台CCD拍摄装置底部设置安装旋转机构，所述安装旋转机构包括CCD支架、旋转臂以及旋转底座；所述述CCD支架为包括竖直板和安装板，所述安装板数量为四个，所述安装板一侧与所述竖直板固定连接，所述CCD拍摄装置固定安装于所述安装板顶部，所述CCD拍摄装置一端底部通过螺栓固定在所述安装板上；所述安装板为两组，每组两个，一组内的两个安装板分别设置于所述竖直板两侧，所述两组安装板在竖直板顶部呈上下分布；所述旋转底座位于所述透明气室下方位置，所述旋转底座包括方形壳体、旋转电机以及电机旋转轴，所述电机位于所述方形壳体内部，所述电机旋转轴为竖直设置顶部连接旋转臂，底部连接旋转电机，所述旋转臂为一体式结构，包括旋转盘以及连接板，所述连接板设置于所述旋转盘一侧，所述连接板顶部与所述竖直板的底部固定连接，所述旋转盘底部中心位置与所述电机旋转轴固定连接。 4.根据权利要求1所述的一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置，其特征在于，所述透明气室上固定设置有标尺，作为CCD拍摄装置像素识别的参考。 5.根据权利要求1所述的一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置，其特征在于，所述透明气室底部固定设置有气室平台，气室平台上固定设置有水平仪；所述气室平台为圆形板体结构，所述气室平台底部设置平台安装座，所述平台安装座为方形箱体结构，固定设置于出气管上，所述平台安装座顶部设置有平台安装板，所述平台安装板大小、形状与气室平台相对应，所述平台安装板与所述气室平台呈上下分布，所述平台安装板与所述气室平台之间通过调节螺丝实现连接，使用时通过对调节螺丝进行调节实现气室平台的高低调整。 6.根据权利要求1所述的一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置，其特征在于，所述气室平台上的水平仪有两个，分别为横向和纵向设置，能够辨别横向和纵向上的位置水平。 7.根据权利要求1所述的一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置，其特征在于，所述CCD拍摄装置上固定设置有水平仪，所述安装板底部一侧设置有调节螺丝，所述调节螺丝位于所述CCD拍摄装置底部一侧。 8.根据权利要求1所述的一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置，其特征在于，所述粉尘粒径和浓度采集装置外部设置有一个密封外罩，该外罩用于防尘，所述密封外罩为方形罩体结构，所述旋转底座位于密封外罩内部底部中心位置，所述密封外罩顶部设置有进气口，进气口与进气管的一端固定连接；一侧侧壁上设置有出气口，出气口与出气管的一端固定连接。 9.根据权利要求1所述的一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置，其特征在于，密封外罩内部顶部固定设置有无影灯带。 10.一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测方法，其特征在于，步骤如下： (1)将进气口通过外置管道连接在加工企业除尘管道的上风口，出气口通过外置管道连接在除尘管道的下风口，使得除尘管道内的粉尘进入到装置的气室内； (2)在装配仪器时，通过气室平台与CCD拍摄装置底部的调节螺丝进行调节，保证CCD拍摄装置和气室平台处于水平，从而使CCD拍摄方向垂直于气室标尺方向，减小图像识别过程中，因为角度不同造成的误差； (3)通过上位机控制CCD拍摄装置在起始方位拍摄一次照片，再通过上位机控制电机，让旋转臂旋转90度，在新方位上再拍摄一次照片； (4)上位机提取两个方向上的图像，对图像进行预处理，去除噪点，提高图像清晰度； (5)识别平面图像中的粉尘，通过比对标尺得到粉尘覆盖面积； (6)对原始照片所有粉尘的面积进行求和，再除以识别出来的总的有效粉尘颗粒数，再把平均面积等效成圆面积，即可得到粉尘平均粒径 (7)按照下式计算偏差，式中，di表示第i次测量的粉尘粒径，n代表总的粒径数目；去除3σ偏离以上的数据，返回第(6)步对粉尘重新进行求和求平均；再重新求偏差，直到所有的数据都在3σ偏离范围内；用最后的平均值来代表粉尘的平均粒径； (8)对每张照片上粉尘覆盖的面积进行统计，把所有照片上粉尘覆盖面积进行求和。 (9)对每张照片上气室平面的面积进行求和； (10)用第(8)步的结果除以第(7)步的结果，然后求出粉尘空间占比。用气室体积乘以空间占比得到粉尘体积，再乘以木材密度，即可得到木粉浓度(g/m3)； (11)多个温度传感器通过串口芯片连接单片机，单片机读取多个点的温度后，为了整体安全，把最高温度通过数据线传回至上位机； (12)上位机中预先存储有被测木粉的在部分固定浓度、温度和粒径条件下的最小点火能的极小值数据，步骤(11)后上位机得到粉尘的浓度、粒径和温度数据后计算出最小点火能； (13)上位机根据最小点火能确定最小点火能危险值Ea，并且上位机需预先输入浓度值危险值na；上位机根据最小点火能危险值Ea，浓度值危险值na进行判断： ①当除尘管道内粉尘超过了na，上位机传送信号给预警装置，预警装置播放语音“降低粉尘浓度”； ②当前温度和粒径条件下的最小点火能的极小值超过了Ea，但是当前浓度条件下的最小点火能小于Ea，位机传送信号给预警装置，预警装置播放语音“极度危险”。 ③当前温度、粒径和浓度条件下对应的最小点火能超过了Ea，位机传送信号给预警装置，预警装置播放语音“接近爆炸”，并通过其他相关装置启动防爆措施。
所属类别：	发明专利