一種聲光識別的生物質燃料智能採樣系統及方法
2023-08-11 08:00:56 3
一種聲光識別的生物質燃料智能採樣系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種聲光識別的生物質燃料智能採樣系統及其方法，通過檢測控制單元、數據採集單元、燃料專家分析單元、品質控制單元的配合，對生物質燃料的內外各項屬性進行實時檢測、判斷以及展示。本發明技術手段先進，精確性高，檢測結果穩定，效率高效，採樣方式自動化不易受人為影響和拖累，對生產效率和經營手段的促進都有著積極的意義，其能夠實時測量生物質燃料的內外水分，圖形觀察生物質燃料中的礦物料，智能判斷和測量物料體積，可根據實時檢測數據分析燃料的品質，並作出判斷，能夠有效促進生產及技術的進步和發展。
【專利說明】一種聲光識別的生物質燃料智能採樣系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物質發電廠燃料的品質檢測和質量控制【技術領域】，更具體的，涉及一種聲光識別的生物質燃料智能採樣系統，以及基於該系統實現的智能採樣方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟的持續發展，近年開始實施「廠網分開、竟價上網」的電力體制改革後，原先的計劃經濟條件下以發電車間形式為主的經營模式發生了徹底的改變，電廠逐漸成為獨立運營的市場經濟主體，也獲得了更大的生產經營自主權。在這種因素驅動下，電廠得到了快速的發展，同時適應社會多需求的的各種類型的電廠也順勢產生，如生物質發電廠。
[0003]生物質發電廠主要指生物質或其製品為燃料的發電廠，如，垃圾電站、秸杆電站、木材電站、酒精電站、沼氣電站等。在環境惡化、能源需求日益強烈的當今世界，生物質發電無疑可以有效的補充現有發電方式的不足，且有助於環境淨化和保護，具備操作靈活、成本相對低廉等益處，因此也具備非常廣闊的發展前景。
[0004]但是，由於屬於新興產業，因此生物質發電還存在很多不足，例如成本縮減並不理想，最終的節能減排效果不穩定，以及運營和工作流程不夠精確和科學等，而在生物質發電的過程中，對燃料的品質檢測以及質量控制是非常重要的一項工作，其直接影響到後續發電工作的效率，對降低發電成本，優化運營也有著積極的意義。不過，現有技術對這方面的問題解決的還不夠，存在方式老化，精確性不高，結果不穩定，效率低下，採樣方式不夠自動化且容易受人為影響和拖累等問題，這無疑會對整體生產造成很多負面的影響。
【發明內容】
[0005]本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題，通過光學、電磁學原理，直接檢測生物質原料的表面、內在水分，同時應用物料透視技術，分辨生物質原料與泥土，實時顯現石頭和礦物料等雜物的圖像，可作為生物質燃料的入廠品質智能分析和控制判斷的技術工具。
[0006]本發明的目的是提供一種聲光識別的生物質燃料智能採樣系統。
[0007]本發明的另一個目的是提供基於上述系統所實現的智能採樣方法。
[0008]為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下:
[0009]一種聲光識別的生物質燃料智能採樣系統，包括檢測控制單元、數據採集單元、燃料專家分析單元和品質控制單元；其中，檢測控制單元與數據採集單元相連，數據採集單元與燃料專家分析單元相連，燃料專家分析單元與品質控制單元相連。
[0010]其中，通過檢測控制單元檢測物料的各項屬性，如外水分檢測、內水分檢測、外觀檢測、礦物料識別以及環境參數檢測等。
[0011]在檢測控制單元檢測物料的過程中，通過數據採集單元採集各項檢測結果，並將每次所採集的檢測結果進行儲存，以便提供實時數據和歷史數據。[0012]通過燃料專家分析單元對物料進行採樣檢測，具體的，對數據採集單元新採集的實時數據，針對有效性和可靠性進行識別和判斷，參照行業標準，決定是否進行重新採樣和檢測；其中，本系統將物料的歷史數據作為分析依據，對當前實時數據的可信性、可靠性和偏差範圍做出即時的分析判斷和結論。
[0013]通過品質控制單元，對燃料專家分析單元的採樣檢測結果進行分析，按照行業相關標準比對、評估、判斷，得出對物料的分析結果報告。
[0014]檢測控制單元包括表水檢測器、內水檢測器、旋片式取樣器和圖像識別單元，其中，圖像識別單元包括攝像頭和顯示器。
[0015]圖像識別單元的攝像頭設置在車間內取樣器的前端，隨取樣器前端進入物料內進行圖像識別，以便判斷在取樣器周圍是否存在有石頭、泥塊等固體物，同時將識別結果即時顯示在顯示器上，以便按照行業規定進行評估處理。
[0016]旋片式取樣器採用旋片切割方式，將物料切碎，然後送入車間內的取樣容器中，作為實驗室分析試驗的驗證材料。
[0017]內水檢測器 可以是線微波水分檢測儀；內水檢測器用於穿透檢測物料，如檢測固體的含水量，和對生產過程中的產品水分進行連續測量等。其中，線微波水分儀的一大特點是可選擇穿透模式或反射模式測量，可以廣泛運用於煤、燒結(球團)混合料、鐵礦石、化學品、鋁土礦、鎳礦、糖、菸草、蔗渣、穀物、矽、木料、羊毛、食品、砂、聚合物、棉花和其他非傳導材料，因此利於使用。
[0018]表水檢測器用於檢測物料的表面水分，表水檢測器採用高頻電磁感應技術進行檢測，適用於測量稻草、麥草、廢紙、牧草、蘆葦、小園竹、芒杆、木片、木皮、木屑等水份；其測量範圍為O~99.9%，I秒顯示水分值，適合現場快速測定分析。
[0019]檢測控制單元和數據採集單元對物料進行等距採樣，首先將物料分為多個單位物料且按順序排列，再根據樣本容量要求確定抽樣距離，然後隨機確定起點，按照抽樣距離依次抽取單位物料；具體的，在實際生產中，先將總體物料分為N個單位，從I~N相繼編號；計算抽樣距離K = N/n，式中η為所設定的樣本容量；然後在I~K中抽一隨機數kl，作為樣本的第一個單位物料，接著取kl+K，kl2K……，直至抽夠η個單位物料為止。
[0020]其中，等距抽樣的單位物料排列可分為三類:按有關標誌排隊、按無關標誌排隊以及介於按有關標誌排隊和按無關標誌排隊之間的按自然狀態排列；實際的排隊標準根據生產需求而定。
[0021]採取上述的等距採樣方式，可以避免人為因素導致檢測取樣的偏差，對生產有很多實際的意義。
[0022]一種聲光識別的生物質燃料智能採樣方法，包括如下步驟；
[0023]S1、檢測物料的各項屬性，如外水分檢測、內水分檢測、外觀檢測、礦物料識別以及環境參數檢測等；
[0024]S2、在檢測物料的過程中，採集各項檢測結果，並將每次所採集的檢測結果進行儲存，以便提供實時數據和歷史數據；
[0025]S3、對物料進行採樣檢測，具體的，對新採集的實時數據，針對有效性和可靠性進行識別和判斷，參照行業標準，決定是否進行重新採樣和檢測；其中，將物料的歷史數據作為分析依據，對當前實時數據的可信性、可靠性和偏差範圍做出即時的分析判斷和結論；[0026]S4、對採樣檢測結果進行分析，按照行業相關標準比對、評估、判斷，得出對物料的分析結果報告。
[0027]上述步驟SI中，包含如下過程:
[0028]S101、進入物料內進行圖像識別，以便判斷在取樣器周圍是否存在有石頭、泥塊等固體物，同時將識別結果即時顯示，以便按照行業規定進行評估處理；
[0029]S102、採用旋片切割方式，將物料切碎，然後送入車間內的取樣容器中，作為實驗室分析試驗的驗證材料；
[0030]S103、穿透檢測物料，如檢測固體的含水量，和對生產過程中的產品水分進行連續
測量等:
[0031 ] S104、採用高頻電磁感應技術檢測物料的表面水分。
[0032]步驟SI~S3中，檢測控制單元和數據採集單元對物料進行等距採樣，其首先將物料分為多個單位物料且按順序排列，再根據樣本容量要求確定抽樣距離，然後隨機確定起點，按照抽樣距離依次抽取單位物料；具體的，在實際生產中，先將總體物料分為N個單位，從I~N相繼編號；計算抽樣距離K = N/n，式中η為所設定的樣本容量；然後在I~K中抽一隨機數kl，作為樣本的第一個單位物料，接著取kl+K，kl+2K……kl+nK，直至抽夠η個單位物料為止。
[0033]其中，等距 抽樣的單位物料排列可分為三類:按有關標誌排隊、按無關標誌排隊以及介於按有關標誌排隊和按無關標誌排隊之間的按自然狀態排列；實際的排隊標準根據生產需求而定。
[0034]與現有技術相比，本發明技術方案的有益效果是:
[0035]本發明技術手段先進，精確性高，檢測結果穩定，效率高效，採樣方式自動化不易受人為影響和拖累，對生產效率和經營手段的促進都有著積極的意義，其能夠實時測量生物質燃料的內外水分，圖形觀察生物質燃料中的礦物料，智能判斷和測量物料體積，可根據實時檢測數據分析燃料的品質，並作出判斷，能夠有效促進生產及技術的進步和發展。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]如圖1所示為本發明一較佳實施例的拓撲關係結構示意圖。
【具體實施方式】
[0037]附圖僅用於示例性說明，不能理解為對本專利的限制。
[0038]對於本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。
[0039]下面將結合本發明中的說明書附圖，對發明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0040]如圖1所示為本發明的一種聲光識別的生物質燃料智能採樣系統，包括檢測控制單元、數據採集單元、燃料專家分析單元和品質控制單元；其中，檢測控制單元與數據採集單元相連，數據採集單元與燃料專家分析單元相連，燃料專家分析單元與品質控制單元相連。
[0041]其中，通過檢測控制單元檢測物料的各項屬性，如外水分檢測、內水分檢測、外觀檢測、礦物料識別以及環境參數檢測等。
[0042]在檢測控制單元檢測物料的過程中，通過數據採集單元採集各項檢測結果，並將每次所採集的檢測結果進行儲存，以便提供實時數據和歷史數據。
[0043]通過燃料專家分析單元對物料進行採樣檢測，具體的，對數據採集單元新採集的實時數據，針對有效性和可靠性進行識別和判斷，參照行業標準，決定是否進行重新採樣和檢測；其中，本系統將物料的歷史數據作為分析依據，對當前實時數據的可信性、可靠性和偏差範圍做出即時的分析判斷和結論。
[0044]通過品質控制單元，對燃料專家分析單元的採樣檢測結果進行分析，按照行業相關標準比對、評估、判斷，得出對物料的分析結果報告。
[0045]檢測控制單元檢測物料的各項數據，檢測控制單元包括表水檢測器、內水檢測器、旋片式取樣器和圖像識別單元，其中，圖像識別單元包括攝像頭和顯示器。[0046]圖像識別單元的攝像頭設置在車間內取樣器的前端，隨取樣器前端進入物料內進行圖像識別，以便判斷在取樣器周圍是否存在有石頭、泥塊等固體物，同時將識別結果即時顯示在顯示器上，以便按照行業規定進行評估處理。
[0047]旋片式取樣器採用旋片切割方式，將物料切碎，然後送入車間內的取樣容器中，作為實驗室分析試驗的驗證材料。
[0048]內水檢測器可以是線微波水分檢測儀；內水檢測器用於穿透檢測物料，如檢測固體的含水量，和對生產過程中的產品水分進行連續測量等。其中，線微波水分儀的一大特點是可選擇穿透模式或反射模式測量，可以廣泛運用於煤、燒結(球團)混合料、鐵礦石、化學品、鋁土礦、鎳礦、糖、菸草、蔗渣、穀物、矽、木料、羊毛、食品、砂、聚合物、棉花和其他非傳導材料，利於使用。
[0049]表水檢測器用於檢測物料的表面水分，表水檢測器採用高頻電磁感應技術進行檢測，適用於測量稻草、麥草、廢紙、牧草、蘆葦、小園竹、芒杆、木片、木皮、木屑等水份；其測量範圍為O~99.9%，I秒顯示水分值，適合現場快速測定分析。
[0050]檢測控制單元和數據採集單元對物料進行等距採樣，其首先將總體物料分為多個單位物料且按順序排列,再根據樣本容量要求確定抽樣距離,然後隨機確定起點,按照抽樣距離依次抽取單位物料；具體的，在實際生產中，先將總體物料分為N個單位，從I~N相繼編號；計算抽樣距離K = N/n,式中η為所設定的樣本容量；然後在I~K中抽一隨機數kl，作為樣本的第一個單位物料，接著取kl+K，kl+2K……kl+nK，直至抽夠η個單位物料為止。
[0051]其中，等距抽樣的單位物料排列可分為三類:按有關標誌排隊、按無關標誌排隊以及介於按有關標誌排隊和按無關標誌排隊之間的按自然狀態排列；實際的排隊標準根據生產需求而定。採取上述的等距採樣方式，可以避免人為因素導致檢測取樣的偏差，對生產有很多實際的意義
[0052]一種聲光識別的生物質燃料智能採樣方法，包括如下步驟；
[0053]S1、檢測物料的各項屬性，如外水分檢測、內水分檢測、外觀檢測、礦物料識別以及環境參數檢測等；
[0054]S2、在檢測物料的過程中，採集各項檢測結果，並將每次所採集的檢測結果進行儲存，以便提供實時數據和歷史數據；
[0055]S3、對物料進行採樣檢測，具體的，對新採集的實時數據，針對有效性和可靠性進行識別和判斷，參照行業標準，決定是否進行重新採樣和檢測；其中，將物料的歷史數據作為分析依據，對當前實時數據的可信性、可靠性和偏差範圍做出即時的分析判斷和結論；
[0056]S4、對採樣檢測結果進行分析，按照行業相關標準比對、評估、判斷，得出對物料的分析結果報告。
[0057]步驟SI中，包含如下過程:
[0058]S101、進入物料內進行圖像識別，以便判斷在取樣器周圍是否存在有石頭、泥塊等固體物，同時將識別結果即時顯示，以便按照行業規定進行評估處理；
[0059]S102、採用旋片切割方式，將物料切碎，然後送入車間內的取樣容器中，作為實驗室分析試驗的驗證材料； [0060]S103、穿透檢測物料，如檢測固體的含水量，和對生產過程中的產品水分進行連續
測量等:
[0061]S104、表水檢測器用於檢測物料的表面水分，表水檢測器採用高頻電磁感應技術進行檢測，其測量範圍為O~99.9%，I秒顯示水分值，適合現場快速測定分析。
[0062]步驟SI~S3中，檢測控制單元和數據採集單元對物料進行等距採樣，其首先將總體物料分為多個單位且按順序排列，再根據樣本容量要求確定抽樣距離，然後隨機確定起點，按照抽樣距離依次抽取單位物料；具體的，在實際生產中，先將總體物料分為N個單位，從I~N相繼編號；計算抽樣距離K = N/n，式中η為所設定的樣本容量；然後在I~K中抽一隨機數kl，作為樣本的第一個單位物料，接著取kl+K，kl2K……，直至抽夠η個單位物料為止。
[0063]其中，等距抽樣的單位物料排列可分為三類:按有關標誌排隊、按無關標誌排隊以及介於按有關標誌排隊和按無關標誌排隊之間的按自然狀態排列；實際的排隊標準根據生產需求而定。
[0064]本發明較佳的在以下工作條件下進行實施:生物質表面水:±0.1% (W/W);生物質內在水:±0.05% (W/W);取樣速率:100g/min ;礦物質識別體積:> IOOmm30
[0065]綜上所述，即為本發明實施例內容，而顯然本發明的實施方式並不僅限於此，其可根據不同應用環境，利用本發明的功能性實現相應的需求。
【權利要求】
1.一種聲光識別的生物質燃料智能採樣系統，其特徵在於包括檢測控制單元、數據採集單元、燃料專家分析單元和品質控制單元；其中，檢測控制單元與數據採集單元相連，數據採集單元與燃料專家分析單元相連，燃料專家分析單元與品質控制單元相連； 其中，通過檢測控制單元檢測物料的各項屬性； 在檢測控制單元檢測物料的過程中，通過數據採集單元採集各項檢測結果，並將每次所採集的檢測結果進行儲存，以便提供實時數據和歷史數據； 通過燃料專家分析單元對物料進行採樣檢測； 通過品質控制單元，對燃料專家分析單元的採樣檢測結果進行分析，得出對物料的分析結果報告。
2.根據權利要求1所述的聲光識別的生物質燃料智能採樣系統，其特徵在於所述的燃料專家分析單元對數據採集單元新採集的實時數據，針對有效性和可靠性進行識別和判斷，決定是否進行重新採樣和檢 測；其中，將物料的歷史數據作為分析依據，對當前實時數據的可信性、可靠性和偏差範圍做出即時的分析判斷和結論。
3.根據權利要求1所述的聲光識別的生物質燃料智能採樣系統，其特徵在於所述的檢測控制單元包括表水檢測器、內水檢測器、旋片式取樣器和圖像識別單元，其中，圖像識別單元包括攝像頭和顯示器。
4.根據權利要求3所述的聲光識別的生物質燃料智能採樣系統，其特徵在於所述的圖像識別單元的攝像頭設置在車間內取樣器的前端，隨取樣器前端進入物料內進行圖像識另O，判斷在取樣器周圍是否存在固體物，同時將識別結果即時顯示在顯示器上，進行評估處理。
5.根據權利要求3所述的聲光識別的生物質燃料智能採樣系統，其特徵在於所述的旋片式取樣器採用旋片切割方式，將物料切碎，然後送入車間內的取樣容器中，作為實驗室分析試驗的驗證材料。
6.根據權利要求3所述的聲光識別的生物質燃料智能採樣系統，其特徵在於所述的內水檢測器穿透檢測物料，包括檢測固體的含水量以及對生產過程中的產品水分進行連續測量。
7.根據權利要求6所述的聲光識別的生物質燃料智能採樣系統，其特徵在於所述的內水檢測器為線微波水分檢測儀。
8.根據權利要求3所述的聲光識別的生物質燃料智能採樣系統，其特徵在於所述的表水檢測器採用高頻電磁感應技術檢測物料的表面水分。
9.根據權利要求1~8任一所述的聲光識別的生物質燃料智能米樣系統實現的聲光識別的生物質燃料智能採樣方法，包括如下步驟； S1、檢測物料的各項屬性，包括外水分檢測、內水分檢測、外觀檢測、礦物料識別以及環境參數檢測； S2、在檢測物料的過程中，採集各項檢測結果，並將每次所採集的檢測結果進行儲存，提供實時數據和歷史數據；S3、對物料進行採樣檢測，具體的，對新採集的實時數據，針對有效性和可靠性進行識別和判斷，決定是否進行重新採樣和檢測；其中，將物料的歷史數據作為分析依據，對當前實時數據的可信性、可靠性和偏差範圍做出分析判斷和結論:S4、對採樣檢測結果進行分析，得出對物料的分析結果報告； 其中，步驟SI中，包含如下過程: .5101、進入物料內進行圖像識別，判斷在取樣器周圍是否存在固體物，同時將識別結果即時顯示，進行評估處理；. 5102、採用旋片切割方式，將物料切碎，送入車間內的取樣容器中，作為實驗室分析試驗的驗證材料； . 5103、穿透檢測物料，包括檢測固體的含水量以及對生產過程中的產品水分進行連續測量:. 5104、檢測物料的表面水分。
10.根據權利要求9所述的聲光識別的生物質燃料智能採樣方法，其特徵在於所述的步驟SI~S3中，對物料進行等距採樣，首先將物料分為多個單位物料且按順序排列，再根據樣本容量要求確定抽樣距離，然後隨機確定起點，按照抽樣距離依次抽取單位物料；具體的，先將總體物料分為N個單位，從I~N相繼編號；計算抽樣距離K = N/n，式中η為所設定的樣本容量；然後在I~K中抽一隨機數kl，作為樣本的第一個單位物料，接著取kl+K，kl+2K……kl+nK，直至抽夠η個單位物料。
【文檔編號】G01N27/72GK103983472SQ201410232615
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】鍾丁平, 姚唯建, 歐陽業精, 陳遠達, 盧毅 申請人:廣東科立恩環保科技有限公司