一种余煤自动检测系统及检测方法与流程

本发明属于底开门漏斗车技术领域，更具体地，涉及一种用于底开门漏斗车的余煤自动检测系统及检测方法。

背景技术：

底开门漏斗车由于其卸煤高效性，在国内外电厂、煤运专线得到广泛的应用。底开门漏斗车中存储的煤在运输过程中会吸收水分，导致煤的自粘性较大，卸煤后车厢内出现余煤；当气温长时间处于低位时，煤出现结冰现象，此时卸煤后车厢余煤现象较为严重。为保证正常运营，需对余煤进行判断并处理。目前，余煤检测主要通过人工肉眼判断，由于底开门漏斗车车厢顶部距离地面较高(约4m)，无法从车厢两侧进行观望，需在车辆上方设置瞭望平台，在底开门漏斗车运动过程中，通过人工逐台检查，此法不仅耗费人力，而且由于车辆运动及人工判断存在偏差，余煤所在车厢准确定位较为困难。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种余煤自动检测系统及检测方法，不仅能够对底开门漏斗车卸煤后的车厢进行自动余煤检测，还能够对余煤所在车厢进行准确定位。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种余煤自动检测系统，包括检测模块、图像数据处理模块和输出终端；

检测模块用于采用激光扫描获取车厢内部在无煤状态下的原始轮廓数据，以及各车厢卸煤后的轮廓数据；

图像数据处理模块用于对原始轮廓数据进行图像处理，获得原始轮廓的图像数据；并用于将各车厢卸煤后的轮廓数据中的非车厢轮廓数据自动筛出，经图像处理获得非车厢轮廓的图像数据；并用于将非车厢轮廓的图像数据与原始轮廓的图像数据进行重叠对比，判断车厢是否存在余煤，余煤检测结果通过所述输出终端输出。

优选的，上述余煤自动检测系统，其图像数据处理模块包括图像处理单元、数据转换单元和处理器；

图像处理单元用于对原始轮廓数据进行图像处理，获得原始轮廓的图像数据；并用于将各车厢卸煤后的轮廓数据中的非原始轮廓数据自动筛出，经图像处理获取非车厢轮廓的图像数据；

数据转换单元用于将原始轮廓的图像数据和非车厢轮廓的图像数据转换为处理器可识别的数字数据；

处理器将非车厢轮廓的数字数据与原始轮廓的数字数据进行重叠对比，判断车厢是否存在余煤，并根据非车厢轮廓的数字数据与原始轮廓的数字数据的对比结果计算余煤量。

优选的，上述余煤自动检测系统，还包括定位模块，用于获取与车厢位置相对应的计数信息，处理器通过所述计数信息确定车厢位置，并将车厢位置信息与余煤检测结果进行匹配，实现余煤所在车厢定位；余煤检测结果含有车厢位置信息。

优选的，上述余煤自动检测系统，其定位模块包括电源、光电传感单元和控制单元；

光电传感单元接通电源后形成光路，每当光路被某节车厢阻隔时，光电传感单元输出一个开关信号；控制单元依次对接收的开关信号进行计数，得到与车厢位置相对应的计数信息。

优选的，上述余煤自动检测系统，其光电传感单元包括相对放置在轨道两侧的支架，以及分别装设在两侧支架上的光电开关发光器和光电开关收光器；光电开关收光器用于接收所述光电开关发光器发出的光源，当光源被阻时，光电开关收光器输出开关信号。

优选的，上述余煤自动检测系统，其光电开关发光器和所述光电开关收光器可沿着支架上下移动，光电开关发光器和光电开关收光器的装设高度保持一致且位于相邻车厢间存在连续间隙的高度范围内。

优选的，上述余煤自动检测系统，其检测模块包括激光扫描仪和摄像机，激光扫描仪用于发射激光以获取车厢轮廓数据；摄像机用于拍摄车厢内部视频，当检测到余煤时，回放视频以观察余煤车厢的情况。

按照本发明的另一方面，提供了一种基于余煤自动检测系统的余煤检测方法，包括以下步骤：

(1)扫描无煤状态下的车厢内部轮廓，获得无煤车厢的原始轮廓数据，对原始轮廓数据进行处理，获取原始轮廓的图像数据；

(2)扫描各节车厢卸煤后的内部轮廓，获得各节车厢卸煤后的轮廓数据；

(3)将各节车厢卸煤后的轮廓数据中的非原始轮廓数据筛出，对非原始轮廓数据进行处理，获取非原始轮廓的图像数据；

(4)将各节车厢的非原始轮廓的图像数据与原始轮廓的图像数据进行重叠对比，判断各节车厢是否存在余煤。

优选的，上述余煤检测方法，还包括以下步骤：获取与车厢位置相对应的计数信息，根据计数信息得到车厢位置信息，并将车厢位置信息与余煤检测结果进行匹配。

优选的，上述余煤检测方法，还包括根据非车厢轮廓图像数据与原始轮廓图像数据的对比结果计算余煤量的步骤。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的余煤自动检测系统及方法，采用激光扫描技术获得车厢卸煤后的内部轮廓数据，并通过综合处理计算机将卸煤后的轮廓数据与无煤状态下的原始轮廓数据进行重叠对比，能自动检测出各车厢的余煤及余煤量，无需人工肉眼逐台检查，节省人力；

(2)本发明提供的余煤自动检测系统及方法，通过基于光电传感技术的定位模块获取与车厢位置相对应的计数信息，综合处理计算机通过计数信息确定车厢位置，实现余煤车厢的准确定位，能够使作业人员快速准确找到余煤所在车厢，对余煤进行处理，准确率高，提升了工作效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种余煤自动检测系统的组成结构示意图；

图2是本发明实施例提供的2d激光扫描仪和光电传感单元的安装位置示意图；

图3是本发明实施例提供的光电传感单元安装位置的主视图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本发明实施例所提供的一种余煤自动检测系统的组成示意图，包括检测模块1、图像数据处理模块2、输出终端3和定位模块4；检测模块1、输出终端3和定位模块4均与图像数据处理模块2相连；

检测模块1用于获取底开门漏斗车车厢内部在无煤状态下的原始轮廓数据，以及各车厢卸煤后的轮廓数据；图像数据处理模块2用于对原始轮廓数据进行图像处理，获得原始轮廓的图像数据；并用于将各车厢卸煤后的轮廓数据中的非车厢轮廓数据自动筛出，经图像处理获得非车厢轮廓的图像数据；并用于将非车厢轮廓的图像数据与原始轮廓的图像数据进行重叠对比，判断车厢是否存在余煤，并根据对比结果计算余煤量得到余煤检测结果；定位模块4用于获取与车厢位置相对应的计数信息，图像数据处理模块2通过计数信息确定车厢位置，并将车厢位置信息与余煤检测结果进行匹配，实现余煤车厢的定位；含有车厢位置信息的余煤检测结果通过输出终端3输出。

检测模块1包括2d激光扫描仪11和摄像机12，2d激光扫描仪11通过发射激光并接收反射回来的激光以获取车厢轮廓数据，摄像机12用于拍摄车厢内部视频，当检测到余煤时，回放视频以观察余煤车厢的情况。

图像数据处理模块2包括依次相连的图像处理单元21、交换机22和综合处理计算机23；图像处理单元21对原始轮廓数据进行图像处理，获得原始轮廓的图像数据，并将各车厢卸煤后的轮廓数据中的非原始轮廓数据自动筛出，经图像处理获取非车厢轮廓的图像数据；数据转换单元22将原始轮廓的图像数据转换为综合处理计算机23可识别的数字数据，如二进制数据，并存储在综合处理计算机23中；将非车厢轮廓的图像数据转换为二级制数据并传输至综合处理计算机23；综合处理计算机23将非车厢轮廓的二进制数据与原始轮廓的二进制数据进行重叠对比，判断车厢是否存在余煤，此外，综合处理计算机23还可以根据对比结果自动计算各车厢的余煤量。

定位模块4包括依次相连的电源41、光电传感单元42和控制单元43，定位模块4通过控制单元43与综合处理计算机23相连；

光电传感单元42包括相对放置在轨道两侧的支架423，以及分别装设在支架423上的光电开关发光器421和光电开关收光器422；光电开关发光器421和光电开关收光器422组成对射分离式光电开关，光电开关收光器422用于接收光电开关发光器421发出的光源，当光源被某节车厢阻隔时，光电开关收光器422输出一个开关信号至控制单元43，由控制单元43对接受的开关控制信号进行计数并将计数信息传输至综合处理计算机23，综合处理计算机23通过计数次数确定车厢位置，并将车厢位置信息与余煤信息进行匹配，实现余煤车厢的定位。

图2是本实施例提供的2d激光扫描仪和光电传感单元42的安装位置示意图，2d激光扫描仪设置在底开门漏斗车车厢上方，余煤检测过程包括两个环节：

(1)无煤状态下车厢轮廓数据的获取：2d激光扫描仪扫描底开门漏斗车无煤状态下的车厢内部轮廓，获得无煤车厢轮廓的原始轮廓数据，经图像处理并转换为数字数据后，存储在综合处理计算机23的数据库中；

(2)余煤检测：底开门漏斗车卸煤完成并关门后，2d激光扫描仪对关门后的各节车厢内部依次进行扫描，获取各车厢卸煤后的内部轮廓数据；图像处理单元21对内部轮廓数据进行图像处理，将非车厢轮廓数据自动筛出，得到非车厢轮廓图像数据；非车厢轮廓图像数据通过交换机22转换为数字数据，并传输至综合处理计算机23；综合处理计算机23将各节车厢卸煤后的非原始轮廓数字数据与原始轮廓数字数据进行重叠对比，判断各车厢是否存在余煤并计算余煤量。

由于2d激光扫描仪处于固定状态，无法采用编码器进行定位，为了对余煤所在车厢进行准确定位，本发明利用底开门漏斗车的相邻车厢之间存在一定间隙的特点，采用光电传感技术，在底开门漏斗车走行轨的两侧设置光电传感单元42，当车辆驶入时阻挡光路，光电传感单元42就动作输出一个开关信号，控制单元43对接受的开关信号进行计数，并将计数信息发送至综合处理计算机23，综合处理计算机23通过计数次数确定车厢位置，并通过与余煤检测过程中得到的车厢余煤信息匹配实现余煤车厢的定位。

如图3所示，本实施例中，两个支架423分别放置在底开门漏斗车走行轨的左右两侧，光电开关发光器421和光电开关收光器422分别装设在两侧的支架423上，光电开关发光器421和光电开关收光器422可沿着支架423上下移动，方便进行高度调整，光电开关发光器421和光电开关收光器422的装设高度需保持一致，且装设高度处于车厢底部(不包括底部漏斗)和顶部之间均可，本实施例优选距离地面的高度约为3700mm左右，此高度的相邻车厢间存在连续间隙，且不会受到干扰。

光电开关发光器421和光电开关收光器422组成的对射分离式光电开关接通电源41，光电开关收光器422接收光电开关发光器421发出的光源，牵引车牵引底开门漏斗车各节车厢依次经过光电传感单元42；

当牵引车处于光电开关发光器421和光电开关收光器422之间时，光源第1次被阻，光电开关收光器422输出第1个开关信号给控制单元43，控制单元43第1次计数并将计数信息传输至综合处理计算机23；

当与牵引车相邻的第1节漏斗车车厢处于光电开关发光器421和光电开关收光器422之间时，光源第2次被阻，光电开关收光器422输出第2个开关信号给控制单元43，控制单元43第2次计数并将计数信息传输至综合处理计算机23；…

当第n节漏斗车车厢处于光电开关发光器421和光电开关收光器422之间时，光源第n+1次被阻，光电开关收光器422输出第n+1个开关信号给控制单元43，控制单元43第n+1次计数并将计数信息传输至综合处理计算机23；

综合处理计算机23通过计数次数确定车厢位置，第n+1次计数对应第n节漏斗车车厢，并将车厢位置信息与余煤检测结果进行匹配，实现余煤车厢的定位，定位精度为车厢级；含有车厢位置信息的余煤检测结果通过输出终端3输出，工作人员通过输出终端3显示的结果即可获取各车厢的余煤情况以及余煤量，无需通过人工肉眼逐台检查。

相比于现有的通过人工进行的余煤检测，本发明提供的一种余煤自动检测系统及方法能够自动检测车厢余煤及余煤量，并且对余煤所在车厢进行准确定位，使作业人员快速准确找到余煤所在车厢，对余煤进行处理，节省人力并进一步提升了工作效率。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。