一種煤礦井下輸送帶透射檢測系統和方法
2023-06-23 19:04:06 2
專利名稱：一種煤礦井下輸送帶透射檢測系統和方法
技術領域：
本發明涉及X射線透視技術應用領域，尤其是涉及一種煤礦井下輸送帶透射檢測系統和方法。
背景技術：
目前X射線技術在煤礦皮帶安全檢測中有著比較廣泛的應用，通過X射線透視圖像能夠清楚地看到皮帶內部鋼絲的結構和狀態，發現鋼絲是否存在斷裂和鏽蝕，進而對於比較嚴重的斷裂區域，能夠及時採取相應的修補措施，降低皮帶發生斷裂的可能性。目前現有的煤礦皮帶檢測系統普遍是通過光纖將遠程控制處理PC與檢測裝置連接起來，以達到能進行遠程操作的作用，但這種檢測裝置在實際部署中，鋪設成本比較大，且由於煤礦環境特殊，每天用於實際安裝和調試的時間較短，導致系統安裝周期較長。而這種檢測裝置對於井下輸送帶檢測來說，上述問題更加突出。首先是井下環境複雜，不是任何區域都適合安裝X射線探測裝置，在合適安裝探測裝置區域可能沒有井下網絡或者光線線，如果從井下鋪設光線到井上，整個工程的成本更大且時間更長；即使存在網絡接口，但由於井下多為百兆網，而皮帶透射數據實時數據量較大，一條皮帶的實時傳輸數據量能夠達到50Mbit/s，現有百兆網並不能保證傳輸的可靠性，尤其當多條皮帶同時測試時，對帶寬要求更高，同時當皮帶檢測系統佔據網絡帶寬時，也會影響井下正常網絡的通訊，給井下工作帶來安全隱患。
發明內容
本發明的目的是提供一種煤礦井下輸送帶透射檢測系統和方法，以減少井下光纖鋪設成本，克服現有煤礦皮帶檢測系統佔據網絡寬帶大，影響井下正常網絡通訊，給井下工作安全隱患的問題。本發明的目的是通過以下技術方案來實現
一種煤礦井下輸送帶X射線透射檢測系統，其包括
數據採集和存儲子系統，所述數據採集和存儲子系統用於井下輸送帶數據的採集和存儲，其進一步包括射線箱，其具有可對皮帶發射X射線的射線源，用於產生X射線；探測盒，所述探測盒能夠獲取穿透皮帶後的X射線並進行採集，得到一定射線源強度的數字信息；控制箱，所述控制箱用於對射線源進行控制，同時用於與外部系統進行交互；數據採集盒，所述數據採集盒與控制箱連接，用於啟動數據採集，並且將採集到的數據存儲到內部存儲單元；以及電源模塊，所述電源模塊用於探測盒、控制箱和射線箱的供電；以及
數據分析和顯示子系統，所述數據分析和顯示子系統能夠讀取數據採集盒中存儲單元的圖像數據，對圖像數據進行智能分析，定位皮帶中的接頭和鋼絲異常區域，通過圖像方式直觀的呈現皮帶內部結構信息，其進一步包括數據傳輸模塊，所述數據傳輸模塊用於讀取數據採集盒中的圖像數據；數據存儲模塊，所述數據存儲模塊將數據傳輸模塊讀取的圖像數據按照文件方式進行存儲起來；數據分析模塊，所述數據分析模塊對數據存儲模塊中的圖像數據進行分析，定位鋼絲斷裂區域和接頭異常區域；以及數據顯示模塊，所述數據顯示模塊將數據分析模塊得到的皮帶透射數據通過圖像方式顯示出來。所述數據採集和存儲子系統與數據分析和顯示子系統之間通過數據採集盒進行數據交換；所述數據採集盒中內置有內部存儲單元，能夠實時存儲透射數據，且數據採集盒上設有數據接口，能夠通過數據線與數據分析和顯示子系統連接。一種煤礦井下 輸送帶X射線透射檢測方法，包括以下步驟
步驟一操作員在把數據採集盒攜帶到數據採集和存儲子系統處，把數據採集盒與控制箱相連，啟動數據採集子系統；且操作員可以在數據採集盒中選擇待檢測皮帶編號，同一個數據採集盒可以用於多條皮帶的數據採集。步驟二 利用數據採集盒將數據採集子系統採集到的透射數據實時存儲到數據採集盒的內部存儲單元中；
步驟三透射數據存儲後，操作員把數據採集盒帶到數據分析和顯示子系統處；把數據採集盒與數據分析和顯示系統相連，傳輸透射數據；以及
步驟四數據分析和顯示子系統讀取傳輸過來的透射數據，分析透射數據異常，顯示透射圖像。本發明的有益效果為可以方便的實現對煤礦井下皮帶檢測，不要鋪設井下到井上的傳輸光纜，整個系統容易部署，操作方便，一套數據分析和顯示系統可以實現多條井下皮帶檢測數據的管理。
下面根據附圖對本發明作進一步詳細說明。圖I是發明實施例所述的數據採集和存儲子系統的系統框 圖2是發明實施例所述的數據分析和顯示子系統的系統框 圖3是發明新型實施例所述的一種煤礦井下輸送帶X射線透射檢測方法的工作流程圖。
具體實施例方式如圖I所示，本發明實施例所述的一種煤礦井下輸送帶X射線透射檢測系統中的數據採集和存儲子系統，其包括
射線箱，所述射線箱具有可對皮帶發射X射線的射線源X光機，可產生X射線；
探測盒，所述探測盒中包括X射線探測板裝置和採集模塊，X射線探測板裝置能夠獲取X射線穿透皮帶後的模擬信號，採集模塊能夠把探測板輸出的信號通過A/D轉換，得到數位訊號。控制箱，所述控制箱裡面包括一些電氣裝置和控制系統，能夠與射線箱進行通信，控制射線源的打開和關閉；
數據採集盒，所述數據採集盒裡面包括控制系統和存儲模塊，能與控制箱進行信息交互，通知控制箱啟動一次數據採集和採集的時間長度，並把採集到的圖像數據實時存儲到數據存儲卡中；以及
電源模塊，所述電源模塊為探測盒和控制箱提供供電，其中探測盒為本安電源供電，控制箱為井下127V電源供電；由於數據採集盒體積小，方便隨身攜帶，所以可使用電池進行供電；
在實施過程中，為了適應井下環境需要，射線箱和控制箱設計為防爆箱體，探測盒和數據採集盒為本安箱體，滿足煤安標準要求。且控制箱和射線箱兩個防爆模塊之間通過阻燃電纜進行連接，連接線中包括控制箱中的開關電源為射線箱的提供的電源線以及與射線進行通信的232數據線。探測盒與控制箱的連接線為光纖，用於傳輸圖像數據，在控制箱中把圖像數據和控制數據融合後通過雙模光纖融合後與外部的數據採集盒相連。數據採集盒與外部的接口包括一個光纖接口和一個USB接口，光纖接口主要用於與控制箱的通訊與傳輸，USB接口用於井上與數據分析和顯示子系統的數據傳輸。數據採集盒使用FPGA對數據幀進行解析，並且把解析後的數據按格式存儲到CF存儲卡中，CF卡體積小，讀取速度快，功耗低。數據採集盒配備一個LCD液晶屏，顯示設備工作狀態信息，方便井下環境的調試和操作。
在開始採集時，操作員通過數據採集盒上的控制按鈕啟動數據採集和存儲子系統。在數據採集信息前，由於數據採集盒可以預存了多條檢測皮帶信息，如編號、長度、運行速度等信息，所以操作員可先選擇出檢測對應的皮帶編號，然後在通過數據採集盒根據所選擇的皮帶編號，通知控制箱採集數據時間，並且在圖像數據中增加皮帶編號，便於數據分析模塊知道採集的數據來之哪一條被檢皮帶。如圖2所示，本發明實施例所述的一種煤礦皮帶透視檢測系統中數據分析和顯示子系統，其通過與數據採集盒相連，獲取數據採集盒中的數據，進行分析和處理顯示，其包括
數據傳輸模塊，所述數據傳輸模塊通過USB接口和數據線與數據採集盒連接，把數據存儲卡中的數據讀取出來，並由上位機存儲模塊用於數據存儲；
數據存儲模塊，所述數據存儲模塊對數據傳輸模塊讀取的信息按文件方式進行存儲；數據分析模塊，所述數據分析模塊對數據存儲模塊中的數據文件進行分析，定位皮帶中鋼絲斷裂和接頭異常區域，數據分析結果信息；以及
數據顯示模塊，所述數據顯示模塊將數據分析模塊得到的圖像數據和分析結果顯示出來，為操作員提供直觀的圖像信息。數據分析和顯示子系統為一套工控機設備，安裝在管理人員的操作室中，當操作員在井下完成數據採集時，把數據採集盒帶到控制室，可以通過數據採集盒上的USB接口與電腦相連，採集系統讀取數據存儲卡中的數據，分析異常信息，並通過圖像直觀的顯示皮帶內部結構。如果圖3所示，本發明實施例所述的一種煤礦井下輸送帶X射線透射檢測方法，在實際檢測過程中，包括以下步驟
步驟一操作員把數據採集盒攜帶到井下待測皮帶區域，通過光纖與控制箱相連； 步驟二 選擇皮帶編號，確定待檢測皮帶的長度、運行速度等參數信息；
步驟三數據採集盒與控制箱進行通訊，通知控制箱採集射線打開和數據採集時間； 步驟四控制箱通知射線箱打開X射線，同時把X射線狀態告知數據採集箱；
步驟五探測盒把採集到的透射數據通過光纖傳遞到數據採集盒；
步驟六數據採集盒根據射線狀態決定是否存儲探測盒傳遞過來的圖像數據；步驟七數據採集完成後，控制箱通知數據採集盒停止採集，並斷開數據採集盒和井下控制箱連接；
步驟八操作員把數據採集盒帶到數據分析和顯示系統處，通過連接線把採集盒與數據分析和顯示子系統相連；
步驟九數據分析和顯示子系統讀取數據採集盒中的數據，並對採集的數據進行智能分析，自動定位皮帶接頭盒鋼絲異常區域，顯示透射圖像；以及
步驟十操作員根據圖像分析結果，判斷是否要對井下被測皮帶進行檢修。本發明不局限於上述最佳實施方式，任何人在本發明的啟示下都可得出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種煤礦井下輸送帶X射線透射檢測系統，包括數據採集和存儲子系統以及數據分析和顯示子系統，其特徵在於 所述數據採集和存儲子系統用於井下輸送帶數據的採集和存儲，其進一步包括 射線箱，其具有可對皮帶發射X射線的射線源，用於產生X射線； 探測盒，所述探測盒能夠獲取穿透皮帶後的X射線並進行採集，得到一定射線源強度的數字信息； 控制箱，所述控制箱用於對射線源進行控制，同時用於與外部系統進行交互； 數據採集盒，所述數據採集盒中內置有內部存儲單元，用於實時存儲透射數據，且數據採集盒上設有數據接口，通過數據線與數據分析和顯示子系統連接，所述數據採集盒與控制箱連接，用於啟動數據採集，並且將採集到的數據存儲到內部存儲單元；以及電源模塊，所述電源模塊用於探測盒、控制箱和射線箱的供電； 所述數據分析和顯示子系統用於讀取數據採集盒中存儲單元的圖像數據，對圖像數據進行智能分析，所述數據分析和顯示子系統進一步包括 數據傳輸模塊，其用於用於讀取數據採集盒中的圖像數據； 數據存儲模塊，其用於將數據傳輸模塊讀取的圖像數據按照文件方式進行存儲起來；數據分析模塊，其用於對數據存儲模塊中的圖像數據進行分析，定位鋼絲斷裂區域和接頭異常區域；以及 數據顯示模塊，其用於將數據分析模塊得到的皮帶透射數據通過圖像方式顯示出來。
2.根據權利要求I所述的一種煤礦井下輸送帶X射線透射檢測系統，其特徵在於所述數據採集和存儲子系統與數據分析和顯示子系統之間通過數據採集盒進行數據交換。
3.一種煤礦井下輸送帶X射線透射檢測方法，其特徵在於，包括以下步驟 步驟一操作員在把數據採集盒攜帶到數據採集和存儲子系統處，把數據採集盒與控制箱相連，啟動數據米集子系統； 步驟二 利用數據採集盒將數據採集子系統採集到的透射數據實時存儲到數據採集盒的內部存儲單元中； 步驟三透射數據存儲後，操作員把數據採集盒帶到數據分析和顯示子系統處；將數據採集盒與數據分析和顯示系統連接，傳輸透射數據；以及 步驟四數據分析和顯示子系統讀取傳輸過來的透射數據，分析透射數據異常，顯示透射圖像。
4.根據權利要求3所述的一種煤礦井下輸送帶X射線透射檢測方法，其特徵在於所述步驟一中，操作員在數據採集盒中選擇待檢測皮帶編號，同一個數據採集盒用於多條皮帶的數據採集。
全文摘要
本發明涉及一種煤礦井下輸送帶X射線透射檢測系統，其包括採集和存儲子系統及數據分析和顯示子系統，數據採集和存儲子系統用於井下輸送帶數據的採集和存儲；數據分析和顯示子系統能夠讀取採集盒中存儲單元的圖像數據，對圖像數據進行智能分析，定位皮帶中的接頭和鋼絲異常區域，通過圖像方式直觀的呈現皮帶內部結構信息；所述方法是把數據採集盒與控制箱相連，啟動數據採集子系統；將採集到的透射數據實時存儲到數據採集盒的內部存儲單元中；存儲後，將數據採集盒與數據分析和顯示子系統連接，傳輸透射數據；讀取透射數據，分析透射異常，顯示透射圖像。本發明的有益效果為可以方便的實現對煤礦井下皮帶檢測，減少井下光纖鋪設成本。
文檔編號G01N23/04GK102621168SQ20121010341
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月10日 優先權日2012年4月10日
發明者向霞, 朱鵬, 楊奎, 王東方, 王滿倉 申請人:上海瑞示電子科技有限公司