一种布袋除尘器灰斗的积灰监测方法及相关装置

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查; 授权;
专利有效性 有效专利 当前状态 授权
申请号 CN202411505643.1 申请日 2024-10-28
公开(公告)号 CN119022846A 公开(公告)日 2024-11-26
申请人 广州环投设计研究院有限公司; 申请人类型 企业
发明人 黄鸿满; 吴亮; 梁涛; 杜艳萍; 杨元松; 游耿镇; 胡超; 王鹏; 第一发明人 黄鸿满
权利人 广州环投设计研究院有限公司 权利人类型 企业
当前权利人 广州环投设计研究院有限公司 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份:广东省 城市 当前专利权人所在城市:广东省广州市
具体地址 当前专利权人所在详细地址:广东省广州市越秀区流花路121号(南塔)1005房 邮编 当前专利权人邮编:510170
主IPC国际分类 G01B17/02 所有IPC国际分类 G01B17/02G01F23/296G01S15/08
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 10 专利文献类型 A
专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限公司 专利代理人 黄忠;
摘要 本 申请 公开了一种布袋 除尘器 灰斗的积灰监测方法及相关装置,方法包括:基于布袋除尘器灰斗建立空间三维 坐标系 ,获取布袋除尘器灰斗的尺寸数据,并确定两个 超 声波 测距仪的坐标,驱动 超声波 测距仪的 探头 转动,当超声波测距仪发射超声波 信号 并接收到反射回来的超声波信号时,确定观测距离以及转动 角 度,以计算超声波测距仪所探测到的测量点坐标,基于两个超声波测距仪探测到的所有测量点坐标,构建布袋除尘器灰斗的灰斗积灰三维模型图,以供操作员实时监测布袋除尘器灰斗的积灰情况。由此可见,通过对布袋除尘器灰斗的灰斗积灰进行实时建模,操作员能够实时查看灰斗积灰厚度等情况,使得灰斗积灰能够被及早发现并清理,保障 锅炉 安全运行。
权利要求

1.一种布袋除尘器灰斗的积灰监测方法,其特征在于,应用于灰斗积灰监测系统,所述灰斗积灰监测系统包括布袋除尘器灰斗和两个声波测距仪,所述布袋除尘器灰斗为倒立四棱台结构,所述两个超声波测距仪位于所述布袋除尘器灰斗的上底面;
该方法包括:
基于所述布袋除尘器灰斗,建立空间三维坐标系
获取所述布袋除尘器灰斗的尺寸数据,并根据所述尺寸数据以及所述两个超声波测距仪在所述布袋除尘器灰斗的位置,确定所述两个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的坐标;
驱动每个超声波测距仪的探头转动,以当该个超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,确定该个超声波测距仪的观测距离,以及其探头的转动度;
根据每个超声波测距仪的探头的转动角度、该个超声波测距仪的观测距离,以及该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的坐标,计算该个超声波测距仪所探测到的测量点坐标;
基于所述两个超声波测距仪探测到的所有测量点坐标,构建所述布袋除尘器灰斗的灰斗积灰三维模型图,以供操作员实时监测所述布袋除尘器灰斗的积灰情况。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基于所述布袋除尘器灰斗,建立空间三维坐标系,包括:
以所述布袋除尘器灰斗的下底面中心为坐标原点,以所述下底面为x轴与y轴的参考平面,以竖直方向为z轴方向,建立空间三维坐标系。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,每个超声波测距仪安装在二自由度机上,每个超声波测距仪包括超声波测距模单片机定时器
所述当该个超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,确定该个超声波测距仪的观测距离,以及其探头的转动角度,包括:
当该个超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,获取从该个超声波测距仪的超声波测距模块发射超声方波后,该个超声波测距仪的单片机定时器计算的高电平时间;
将该个超声波测距仪的所述高电平时间与声速相乘的结果的一半,作为该个超声波测距仪的观测距离;
根据该个超声波测距仪的二自由度舵机的调整偏移量,确定该个超声波测距仪的探头的平方向转动角度和竖直方向转动角度。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据每个超声波测距仪的探头的转动角度、该个超声波测距仪的观测距离,以及该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的坐标,计算该个超声波测距仪所探测到的测量点坐标,包括:
利用下式,计算每个超声波测距仪所探测到的测量点横坐标:
其中, 为该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的横坐标, 为该个超声波测距仪所探测到的测量点横坐标, 为该个超声波测距仪的观测距离, 为该个超声波测距仪的探头的水平方向转动角度, 为该个超声波测距仪的探头的竖直方向转动角度;
利用下式,基于每个超声波测距仪所探测到的测量点横坐标,计算该个超声波测距仪所探测到的测量点纵坐标及测量点竖坐标:
其中, 为该个超声波测距仪所探测到的测量点纵坐标, 为该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的纵坐标, 为该个超声波测距仪所探测到的测量点竖坐标, 为该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的竖坐标。
5.根据权利要求1‑4任一项所述的方法,其特征在于,还包括:
获取在所述布袋除尘器灰斗不积灰时,每个超声波测距仪在其目标方向上的探测到的空载距离;
当每个超声波测距仪的探头转动至其所述目标方向时,计算该个超声波测距仪在所述目标方向的观测距离与所述空载距离之间的距离差值;
若每个超声波测距仪的所述距离差值大于预设距离阈值,进行报警以提醒操作员清理积灰。
6.一种布袋除尘器灰斗的积灰监测装置,其特征在于,应用于灰斗积灰监测系统,所述灰斗积灰监测系统包括布袋除尘器灰斗和两个超声波测距仪,所述布袋除尘器灰斗为倒立四棱台结构,所述两个超声波测距仪位于所述布袋除尘器灰斗的上底面;
该装置包括:
三维坐标系建立单元,用于基于所述布袋除尘器灰斗,建立空间三维坐标系;
测距仪坐标确定单元,用于获取所述布袋除尘器灰斗的尺寸数据,并根据所述尺寸数据以及所述两个超声波测距仪在所述布袋除尘器灰斗的位置,确定所述两个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的坐标;
观测数据确定单元,用于驱动每个超声波测距仪的探头转动,以当该个超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,确定该个超声波测距仪的观测距离,以及其探头的转动角度;
测量点坐标计算单元,用于根据每个超声波测距仪的探头的转动角度、该个超声波测距仪的观测距离,以及该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的坐标,计算该个超声波测距仪所探测到的测量点坐标;
积灰三维模型图构建单元,用于基于所述两个超声波测距仪探测到的所有测量点坐标,构建所述布袋除尘器灰斗的灰斗积灰三维模型图,以供操作员实时监测所述布袋除尘器灰斗的积灰情况。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述三维坐标系建立单元,包括:
三维坐标系建立子单元,用于以所述布袋除尘器灰斗的下底面中心为坐标原点,以所述下底面为x轴与y轴的参考平面,以竖直方向为z轴方向,建立空间三维坐标系。
8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,每个超声波测距仪安装在二自由度舵机上,每个超声波测距仪包括超声波测距模块和单片机定时器;
所述观测数据确定单元,包括:
高电平时间计算单元,用于驱动每个超声波测距仪的探头转动,当该个超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,获取从该个超声波测距仪的超声波测距模块发射超声方波后,该个超声波测距仪的单片机定时器计算的高电平时间;
观测距离计算单元,用于将该个超声波测距仪的所述高电平时间与声速相乘的结果的一半,作为该个超声波测距仪的观测距离;
转动角度确定单元,用于根据该个超声波测距仪的二自由度舵机的调整偏移量,确定该个超声波测距仪的探头的水平方向转动角度和竖直方向转动角度。
9.一种布袋除尘器灰斗的积灰监测设备,其特征在于,包括存储器和处理器;
所述存储器,用于存储程序;
所述处理器,用于执行所述程序,实现如权利要求1‑5任一项所述的布袋除尘器灰斗的积灰监测方法的各个步骤。
10.一种存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时,实现如权利要求1‑5任一项所述的布袋除尘器灰斗的积灰监测方法的各个步骤。

说明书全文

一种布袋除尘器灰斗的积灰监测方法及相关装置

技术领域

[0001] 本申请涉及监测技术领域,更具体的说,是涉及一种布袋除尘器灰斗的积灰监测方法及相关装置。

背景技术

[0002] 随着环保要求的不断提高,垃圾焚烧发电作为一种有效的垃圾资源利用和环境保护技术得到了广泛应用。垃圾来源广且成分复杂多变,使得垃圾焚烧生成的飞灰性质不稳定,飞灰粘性大,这常常导致布袋除尘器的灰斗出现堵灰情况。
[0003] 为避免烟道漏,布袋除尘器需保持密封状态,这使得运行中操作人员无法直接监察布袋灰斗内的运行状况,难以及时发现灰斗积灰情况,也就无法进行针对性的清理。灰斗从积灰至堵灰是一个递进过程,积灰初期较容易清理,但随着积灰增多,清理难度逐渐增大,当灰斗堵死时,需花费大量人物力清理,且灰斗堵死后需要隔离该布袋仓式清灰,严重影响锅炉运行。
[0004] 当前主要有安装阻旋物位开关、测量卸灰温度以及通过卸灰阀上方手孔检查灰斗负压情况这三种人工监察灰斗的方式。然而,在实际使用中,灰斗物位开关常出现故障或误报问题,电厂基本上不参考阻旋物位开关的信号。后两种方式存在严重的滞后性,只有当灰斗堵死一段时间后检查才有效果,无法及时发现灰斗堵灰,难以满足对灰斗积灰的有效监测需求。
[0005] 如何对布袋除尘器灰斗进行实时监测,以及时发现布袋除尘器灰斗积灰情况,及早对积灰进行清理,保障锅炉安全运行,是需要关注的问题。发明内容
[0006] 鉴于上述问题,本申请提供了一种布袋除尘器灰斗的积灰监测方法及相关装置,以及时发现布袋除尘器灰斗积灰情况,及早对积灰进行清理,保障锅炉安全运行。
[0007] 为了实现上述目的,现提出具体方案如下:
[0008] 一种布袋除尘器灰斗的积灰监测方法,应用于灰斗积灰监测系统,所述灰斗积灰监测系统包括布袋除尘器灰斗和两个声波测距仪,所述布袋除尘器灰斗为倒立四棱台结构,所述两个超声波测距仪位于所述布袋除尘器灰斗的上底面;
[0009] 该方法包括:
[0010] 基于所述布袋除尘器灰斗,建立空间三维坐标系
[0011] 获取所述布袋除尘器灰斗的尺寸数据,并根据所述尺寸数据以及所述两个超声波测距仪在所述布袋除尘器灰斗的位置,确定所述两个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的坐标;
[0012] 驱动每个超声波测距仪的探头转动,以当该个超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,确定该个超声波测距仪的观测距离,以及其探头的转动度;
[0013] 根据每个超声波测距仪的探头的转动角度、该个超声波测距仪的观测距离,以及该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的坐标,计算该个超声波测距仪所探测到的测量点坐标;
[0014] 基于所述两个超声波测距仪探测到的所有测量点坐标,构建所述布袋除尘器灰斗的灰斗积灰三维模型图,以供操作员实时监测所述布袋除尘器灰斗的积灰情况。
[0015] 可选的,基于所述布袋除尘器灰斗,建立空间三维坐标系,包括:
[0016] 以所述布袋除尘器灰斗的下底面中心为坐标原点,以所述下底面为x轴与y轴的参考平面,以竖直方向为z轴方向,建立空间三维坐标系。
[0017] 可选的,每个超声波测距仪安装在二自由度机上,每个超声波测距仪包括超声波测距模单片机定时器
[0018] 所述当该个超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,确定该个超声波测距仪的观测距离,以及其探头的转动角度,包括:
[0019] 当该个超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,获取从该个超声波测距仪的超声波测距模块发射超声方波后,该个超声波测距仪的单片机定时器计算的高电平时间;
[0020] 将该个超声波测距仪的所述高电平时间与声速相乘的结果的一半,作为该个超声波测距仪的观测距离;
[0021] 根据该个超声波测距仪的二自由度舵机的调整偏移量,确定该个超声波测距仪的探头的平方向转动角度和竖直方向转动角度。
[0022] 可选的,所述根据每个超声波测距仪的探头的转动角度、该个超声波测距仪的观测距离,以及该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的坐标,计算该个超声波测距仪所探测到的测量点坐标,包括:
[0023] 利用下式,计算每个超声波测距仪所探测到的测量点横坐标:
[0024]
[0025] 其中, 为该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的横坐标, 为该个超声波测距仪所探测到的测量点横坐标, 为该个超声波测距仪的观测距离, 为该个超声波测距仪的探头的水平方向转动角度, 为该个超声波测距仪的探头的竖直方向转动角度;
[0026] 利用下式,基于每个超声波测距仪所探测到的测量点横坐标,计算该个超声波测距仪所探测到的测量点纵坐标及测量点竖坐标:
[0027]
[0028] 其中, 为该个超声波测距仪所探测到的测量点纵坐标, 为该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的纵坐标, 为该个超声波测距仪所探测到的测量点竖坐标, 为该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的竖坐标。
[0029] 可选的,该方法还包括:
[0030] 获取在所述布袋除尘器灰斗不积灰时,每个超声波测距仪在其目标方向上的探测到的空载距离;
[0031] 当每个超声波测距仪的探头转动至其所述目标方向时,计算该个超声波测距仪在所述目标方向的观测距离与所述空载距离之间的距离差值;
[0032] 若每个超声波测距仪的所述距离差值大于预设距离阈值,进行报警以提醒操作员清理积灰。
[0033] 一种布袋除尘器灰斗的积灰监测装置,应用于灰斗积灰监测系统,所述灰斗积灰监测系统包括布袋除尘器灰斗和两个超声波测距仪,所述布袋除尘器灰斗为倒立四棱台结构,所述两个超声波测距仪位于所述布袋除尘器灰斗的上底面;
[0034] 该装置包括:
[0035] 三维坐标系建立单元,用于基于所述布袋除尘器灰斗,建立空间三维坐标系;
[0036] 测距仪坐标确定单元,用于获取所述布袋除尘器灰斗的尺寸数据,并根据所述尺寸数据以及所述两个超声波测距仪在所述布袋除尘器灰斗的位置,确定所述两个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的坐标;
[0037] 观测数据确定单元,用于驱动每个超声波测距仪的探头转动,以当该个超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,确定该个超声波测距仪的观测距离,以及其探头的转动角度;
[0038] 测量点坐标计算单元,用于根据每个超声波测距仪的探头的转动角度、该个超声波测距仪的观测距离,以及该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的坐标,计算该个超声波测距仪所探测到的测量点坐标;
[0039] 积灰三维模型图构建单元,用于基于所述两个超声波测距仪探测到的所有测量点坐标,构建所述布袋除尘器灰斗的灰斗积灰三维模型图,以供操作员实时监测所述布袋除尘器灰斗的积灰情况。
[0040] 可选的,所述三维坐标系建立单元,包括:
[0041] 三维坐标系建立子单元,用于以所述布袋除尘器灰斗的下底面中心为坐标原点,以所述下底面为x轴与y轴的参考平面,以竖直方向为z轴方向,建立空间三维坐标系。
[0042] 可选的,每个超声波测距仪安装在二自由度舵机上,每个超声波测距仪包括超声波测距模块和单片机定时器;
[0043] 所述观测数据确定单元,包括:
[0044] 高电平时间计算单元,用于驱动每个超声波测距仪的探头转动,当该个超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,获取从该个超声波测距仪的超声波测距模块发射超声方波后,该个超声波测距仪的单片机定时器计算的高电平时间;
[0045] 观测距离计算单元,用于将该个超声波测距仪的所述高电平时间与声速相乘的结果的一半,作为该个超声波测距仪的观测距离;
[0046] 转动角度确定单元,用于根据该个超声波测距仪的二自由度舵机的调整偏移量,确定该个超声波测距仪的探头的水平方向转动角度和竖直方向转动角度。
[0047] 可选的,所述测量点坐标计算单元,包括:
[0048] 第一公式计算单元,用于利用下式,计算每个超声波测距仪所探测到的测量点横坐标:
[0049]
[0050] 其中, 为该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的横坐标, 为该个超声波测距仪所探测到的测量点横坐标, 为该个超声波测距仪的观测距离, 为该个超声波测距仪的探头的水平方向转动角度, 为该个超声波测距仪的探头的竖直方向转动角度;
[0051] 第二公式计算单元,用于利用下式,基于每个超声波测距仪所探测到的测量点横坐标,计算该个超声波测距仪所探测到的测量点纵坐标及测量点竖坐标:
[0052]
[0053] 其中, 为该个超声波测距仪所探测到的测量点纵坐标, 为该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的纵坐标, 为该个超声波测距仪所探测到的测量点竖坐标, 为该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的竖坐标。
[0054] 可选的,该装置还包括:
[0055] 空载距离获取单元,用于获取在所述布袋除尘器灰斗不积灰时,每个超声波测距仪在其目标方向上的探测到的空载距离;
[0056] 距离差值计算单元,用于当每个超声波测距仪的探头转动至其所述目标方向时,计算该个超声波测距仪在所述目标方向的观测距离与所述空载距离之间的距离差值;
[0057] 报警单元,用于若每个超声波测距仪的所述距离差值大于预设距离阈值,进行报警以提醒操作员清理积灰。
[0058] 一种布袋除尘器灰斗的积灰监测设备,包括存储器和处理器;
[0059] 所述存储器,用于存储程序;
[0060] 所述处理器,用于执行所述程序,实现如上所述的布袋除尘器灰斗的积灰监测方法的各个步骤。
[0061] 一种存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,实现如上所述的布袋除尘器灰斗的积灰监测方法的各个步骤。
[0062] 借由上述技术方案,本申请通过基于布袋除尘器灰斗建立空间三维坐标系,获取布袋除尘器灰斗的尺寸数据,并确定两个超声波测距仪的坐标,驱动超声波测距仪的探头转动,当超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,确定观测距离以及转动角度,以计算超声波测距仪所探测到的测量点坐标,基于两个超声波测距仪探测到的所有测量点坐标,构建布袋除尘器灰斗的灰斗积灰三维模型图,以供操作员实时监测布袋除尘器灰斗的积灰情况。由此可见,通过对布袋除尘器灰斗的灰斗积灰进行实时建模,操作员能够实时查看灰斗积灰厚度等情况,使得灰斗积灰能够被及早发现并清理,保障锅炉安全运行。附图说明
[0063] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
[0064] 图1为本申请实施例提供的布袋除尘器灰斗的一种外型结构示意图;
[0065] 图2为本申请实施例提供的超声波测距仪布置在布袋除尘器灰斗上的一种示意图;
[0066] 图3为本申请实施例提供的一种实现布袋除尘器灰斗的积灰监测的流程示意图;
[0067] 图4为本申请实施例提供的一种布袋除尘器灰斗的网格划分示意图;
[0068] 图5为本申请实施例提供的一种布袋除尘器灰斗的灰斗积灰三维模型图;
[0069] 图6为本申请实施例提供的一种实现布袋除尘器灰斗的积灰监测的装置结构示意图;
[0070] 图7为本申请实施例提供的一种实现布袋除尘器灰斗的积灰监测的设备的结构示意图。

具体实施方式

[0071] 下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
[0072] 本申请方案可以基于具备数据处理能力的终端实现,该终端可以是灰斗积灰监测系统。具体的,该灰斗积灰监测系统可以包括布袋除尘器灰斗和两个超声波测距仪。其中,布袋除尘器灰斗为倒立四棱台结构,如图1所示,面积较大的底面为上底面,面积较小的底面为下底面。两个超声波测距仪可以位于布袋除尘器灰斗的上底面。
[0073] 进一步的,两个超声波测距仪可以位于上底面其中一条对角线的两个端点,如图2所示,图2中标号A1表示超声波测距仪安装位置,标号A2表示布袋除尘器灰斗壁面。
[0074] 进一步的,位于上底面端点处的超声波测距仪可以安装在二自由度舵机上,二自由度舵机的水平方向舵机可以调整超声波测距仪的探头在水平方向转动,二自由度舵机的竖直方向舵机可以调整超声波测距仪的探头在竖直方向转动。
[0075] 接下来,结合图3所述,本申请的布袋除尘器灰斗的积灰监测方法可以包括以下步骤:
[0076] 步骤S110、基于布袋除尘器灰斗,建立空间三维坐标系。
[0077] 具体的,布袋除尘器灰斗的上底面和下底面可以是正四边形,为方便计算,可以以布袋除尘器灰斗的下底面中心为坐标原点,以下底面为x轴与y轴的参考平面,以竖直方向为z轴方向,建立空间三维坐标系。
[0078] 步骤S120、获取布袋除尘器灰斗的尺寸数据,并根据尺寸数据以及两个超声波测距仪在布袋除尘器灰斗的位置,确定两个超声波测距仪在空间三维坐标系的坐标。
[0079] 示例如图4,该图为布袋除尘器灰斗的侧面的网格划分,每个格的尺寸为500mm,布袋除尘器灰斗的上底面是边长为4000mm的正四边形,下底面是边长为400mm的正四边形,布袋除尘器灰斗的高度为4000mm,那么在下底面中心设置坐标原点后,两个超声波测距仪的坐标为 和。
[0080] 步骤S130、驱动每个超声波测距仪的探头转动,以当该个超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,确定该个超声波测距仪的观测距离,以及其探头的转动角度。
[0081] 具体的,超声波测距仪可以包括超声波测距模块和单片机定时器。超声波测距模块参数为:使用电压:DC‑5V;静态电流:小于2mA;电平输出:高5V;电平输出:底0V;感应角度:不大于15度;探测距离:2cm‑450cm;高精度:可达0.2cm;模块引脚:HC‑SR04模块有4个引脚,分别为Vcc、Trig(控制端)、Echo(接收端)、GND;其中VCC、GND接上5V电源,Trig(控制端)控制发出的超声波信号,Echo(接收端)接收反射回来的超声波信号。超声波测距仪的测距过程为:单片机引脚触发Trig测距,给至少10us的高电平信号;超声波测距模块自动发送8个40khz的方波,自动检测是否有信号返回;若有信号返回,通过Echo输出一高电平,使用单片机定时器计算高电平持续的时间;进而通过高电平时间计算观测距离。
[0082] 超声波测距仪的探头的转动角度可以基于二自由度舵机的水平方向偏移和竖直方向偏移得到。
[0083] 步骤S140、根据每个超声波测距仪的探头的转动角度、该个超声波测距仪的观测距离,以及该个超声波测距仪在空间三维坐标系的坐标,计算该个超声波测距仪所探测到的测量点坐标。
[0084] 可以理解的是,当确定了观测点位置,观测方向以及观测距离后,可以确定测量点的具体位置,因此可以根据每个超声波测距仪的探头的转动角度、该个超声波测距仪的观测距离,以及该个超声波测距仪在空间三维坐标系的坐标,计算该个超声波测距仪所探测到的测量点坐标。
[0085] 步骤S150、基于两个超声波测距仪探测到的所有测量点坐标,构建布袋除尘器灰斗的灰斗积灰三维模型图,以供操作员实时监测布袋除尘器灰斗的积灰情况。
[0086] 具体的,如图5所示,在灰斗积灰三维模型图中,可以以布袋除尘器灰斗无积灰为背景,以更好地呈现积灰情况。在图5中,坐标轴的单位为mm,不同颜色可以表示超声波测距仪所观测的不同距离。
[0087] 本实施例提供的布袋除尘器灰斗的积灰监测方法,通过基于布袋除尘器灰斗建立空间三维坐标系,获取布袋除尘器灰斗的尺寸数据,并确定两个超声波测距仪的坐标,驱动超声波测距仪的探头转动,当超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,确定观测距离以及转动角度,以计算超声波测距仪所探测到的测量点坐标,基于两个超声波测距仪探测到的所有测量点坐标,构建布袋除尘器灰斗的灰斗积灰三维模型图,以供操作员实时监测布袋除尘器灰斗的积灰情况。由此可见,通过对布袋除尘器灰斗的灰斗积灰进行实时建模,操作员能够实时查看灰斗积灰厚度等情况,使得灰斗积灰能够被及早发现并清理,保障锅炉安全运行。
[0088] 本申请的一些实施例中,考虑到更方便、更快捷向操作员提供布袋除尘器灰斗积灰信息,可以在灰斗积灰到一定程度下自动报警,以提示操作员需要进行清灰,基于此,本申请所提供的布袋除尘器灰斗的积灰监测方法还可以包括:
[0089] S1、获取在布袋除尘器灰斗不积灰时,每个超声波测距仪在其目标方向上的探测到的空载距离。
[0090] 具体的,目标方向可以表示超声波测距仪对准布袋除尘器灰斗上预设点的方向,布袋除尘器灰斗上预设点可以是如图4所示的网格线交点,那么超声波测距仪在其目标方向上的探测到的空载距离为:
[0091]
[0092] 其中,超声波测距仪的坐标为 ,预设点坐标为 ,为超声波测距仪在预设点方向上探测到的空载距离。
[0093] S2、当每个超声波测距仪的探头转动至其目标方向时,计算该个超声波测距仪在目标方向的观测距离与空载距离之间的距离差值。
[0094] 可以理解的是,当超声波测距仪在同一观测方向观测时,其观测距离与空载距离不同(或观测距离小于空载距离)时,表示布袋除尘器灰斗上存在积灰,距离差值越大,积灰厚度越大,反之越小。
[0095] S3、若每个超声波测距仪的距离差值大于预设距离阈值,进行报警以提醒操作员清理积灰。
[0096] 具体的,预设距离阈值可以表示布袋除尘器灰斗上积灰厚度被定义为严重程度的阈值。
[0097] 可以理解的是,当积灰厚度达到一定程度时,如距离差值大于预设距离阈值,表明布袋除尘器灰斗上积灰严重,此时可以启动报警装置进行报警,提醒操作员清理积灰,以避免影响锅炉正常运行。
[0098] 本申请的一些实施例中,对上述实施例提到的当该个超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,确定该个超声波测距仪的观测距离,以及其探头的转动角度的过程进行进一步介绍,该过程可以包括:
[0099] S1、当该个超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,获取从该个超声波测距仪的超声波测距模块发射超声方波后,该个超声波测距仪的单片机定时器计算的高电平时间。
[0100] 具体的,超声波测距模块自动发送8个40khz的方波,自动检测是否有信号返回,当方波遇到布袋除尘器灰斗的壁面或积灰时,则有信号返回,通过Echo输出一高电平,使用单片机定时器计算高电平持续的时间。
[0101] S2、将该个超声波测距仪的高电平时间与声速相乘的结果的一半,作为该个超声波测距仪的观测距离。
[0102] 其中,超声波从发射到返回的时间计算公式为:。
[0103] S3、根据该个超声波测距仪的二自由度舵机的调整偏移量,确定该个超声波测距仪的探头的水平方向转动角度和竖直方向转动角度。
[0104] 本申请的一些实施例中,对上述步骤S140、根据每个超声波测距仪的探头的转动角度、该个超声波测距仪的观测距离,以及该个超声波测距仪在空间三维坐标系的坐标,计算该个超声波测距仪所探测到的测量点坐标的过程进行介绍,该过程可以包括:
[0105] S1、利用下式,计算每个超声波测距仪所探测到的测量点横坐标:
[0106]
[0107] 其中, 为该个超声波测距仪在空间三维坐标系的横坐标, 为该个超声波测距仪所探测到的测量点横坐标, 为该个超声波测距仪的观测距离, 为该个超声波测距仪的探头的水平方向转动角度, 为该个超声波测距仪的探头的竖直方向转动角度。
[0108] 可以理解的是,水平方向转动角度 , 为该个超声波测距仪在空间三维坐标系的纵坐标, 为该个超声波测距仪所探测到的测量点纵坐标。竖直方向转动角度 , 为该个超声波测距仪在空间三维坐标系的竖坐标, 为
该个超声波测距仪所探测到的测量点竖坐标。
[0109] 基于此,根据空间两点直线距离关系有:
[0110]
[0111] S2、利用下式,基于每个超声波测距仪所探测到的测量点横坐标,计算该个超声波测距仪所探测到的测量点纵坐标及测量点竖坐标:
[0112]
[0113] 可以理解的是,当确定了超声波测距仪所探测到的测量点横坐标后,可以根据水平方向转动角度 和竖直方向转动角度 ,以及结合水平方向转动角度 和竖直方向转动角度 ,计算得到测量点纵坐标 和测量点竖坐标 。
[0114] 下面对本申请实施例提供的实现布袋除尘器积灰监测的装置进行描述,下文描述的实现布袋除尘器积灰监测的装置与上文描述的实现布袋除尘器的积灰监测方法可相互对应参照。
[0115] 参见图6,图6为本申请实施例公开的一种实现布袋除尘器积灰监测的装置结构示意图。
[0116] 如图6所示,该装置可以包括:
[0117] 三维坐标系建立单元11,用于基于布袋除尘器灰斗,建立空间三维坐标系;
[0118] 测距仪坐标确定单元12,用于获取所述布袋除尘器灰斗的尺寸数据,并根据所述尺寸数据以及所述两个超声波测距仪在所述布袋除尘器灰斗的位置,确定所述两个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的坐标;
[0119] 观测数据确定单元13,用于驱动每个超声波测距仪的探头转动,以当该个超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,确定该个超声波测距仪的观测距离,以及其探头的转动角度;
[0120] 测量点坐标计算单元14,用于根据每个超声波测距仪的探头的转动角度、该个超声波测距仪的观测距离,以及该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的坐标,计算该个超声波测距仪所探测到的测量点坐标;
[0121] 积灰三维模型图构建单元15,用于基于所述两个超声波测距仪探测到的所有测量点坐标,构建所述布袋除尘器灰斗的灰斗积灰三维模型图,以供操作员实时监测所述布袋除尘器灰斗的积灰情况。
[0122] 可选的,所述三维坐标系建立单元,包括:
[0123] 三维坐标系建立子单元,用于以所述布袋除尘器灰斗的下底面中心为坐标原点,以所述下底面为x轴与y轴的参考平面,以竖直方向为z轴方向,建立空间三维坐标系。
[0124] 可选的,每个超声波测距仪安装在二自由度舵机上,每个超声波测距仪包括超声波测距模块和单片机定时器;
[0125] 所述观测数据确定单元,包括:
[0126] 高电平时间计算单元,用于驱动每个超声波测距仪的探头转动,当该个超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,获取从该个超声波测距仪的超声波测距模块发射超声方波后,该个超声波测距仪的单片机定时器计算的高电平时间;
[0127] 观测距离计算单元,用于将该个超声波测距仪的所述高电平时间与声速相乘的结果的一半,作为该个超声波测距仪的观测距离;
[0128] 转动角度确定单元,用于根据该个超声波测距仪的二自由度舵机的调整偏移量,确定该个超声波测距仪的探头的水平方向转动角度和竖直方向转动角度。
[0129] 可选的,所述测量点坐标计算单元,包括:
[0130] 第一公式计算单元,用于利用下式,计算每个超声波测距仪所探测到的测量点横坐标:
[0131]
[0132] 其中, 为该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的横坐标, 为该个超声波测距仪所探测到的测量点横坐标, 为该个超声波测距仪的观测距离, 为该个超声波测距仪的探头的水平方向转动角度, 为该个超声波测距仪的探头的竖直方向转动角度;
[0133] 第二公式计算单元,用于利用下式,基于每个超声波测距仪所探测到的测量点横坐标,计算该个超声波测距仪所探测到的测量点纵坐标及测量点竖坐标:
[0134]
[0135] 其中, 为该个超声波测距仪所探测到的测量点纵坐标, 为该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的纵坐标, 为该个超声波测距仪所探测到的测量点竖坐标, 为该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的竖坐标。
[0136] 可选的,该装置还包括:
[0137] 空载距离获取单元,用于获取在所述布袋除尘器灰斗不积灰时,每个超声波测距仪在其目标方向上的探测到的空载距离;
[0138] 距离差值计算单元,用于当每个超声波测距仪的探头转动至其所述目标方向时,计算该个超声波测距仪在所述目标方向的观测距离与所述空载距离之间的距离差值;
[0139] 报警单元,用于若每个超声波测距仪的所述距离差值大于预设距离阈值,进行报警以提醒操作员清理积灰。
[0140] 本申请实施例提供的布袋除尘器灰斗的积灰监测的装置可应用于布袋除尘器灰斗的积灰监测的设备,如灰斗积灰监测系统。可选的,图7示出了布袋除尘器灰斗的积灰监测的设备的硬件结构框图,参照图7,布袋除尘器灰斗的积灰监测的设备的硬件结构可以包括:至少一个处理器1,至少一个通信接口2,至少一个存储器3和至少一个通信总线4;
[0141] 在本申请实施例中,处理器1、通信接口2、存储器3、通信总线4的数量为至少一个,且处理器1、通信接口2、存储器3通过通信总线4完成相互间的通信;
[0142] 处理器1可能是一个中央处理器CPU,或者是特定集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit),或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路等;
[0143] 存储器3可能包含高速RAM存储器,也可能还包括非易失性存储器(non‑volatile memory)等,例如至少一个磁盘存储器;
[0144] 其中,存储器存储有程序,处理器可调用存储器存储的程序,所述程序用于:
[0145] 基于布袋除尘器灰斗,建立空间三维坐标系;
[0146] 获取所述布袋除尘器灰斗的尺寸数据,并根据所述尺寸数据以及所述两个超声波测距仪在所述布袋除尘器灰斗的位置,确定所述两个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的坐标;
[0147] 驱动每个超声波测距仪的探头转动,以当该个超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,确定该个超声波测距仪的观测距离,以及其探头的转动角度;
[0148] 根据每个超声波测距仪的探头的转动角度、该个超声波测距仪的观测距离,以及该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的坐标,计算该个超声波测距仪所探测到的测量点坐标;
[0149] 基于所述两个超声波测距仪探测到的所有测量点坐标,构建所述布袋除尘器灰斗的灰斗积灰三维模型图,以供操作员实时监测所述布袋除尘器灰斗的积灰情况。
[0150] 可选的,所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。
[0151] 本申请实施例还提供一种存储介质,该存储介质可存储有适于处理器执行的程序,所述程序用于:
[0152] 基于布袋除尘器灰斗,建立空间三维坐标系;
[0153] 获取所述布袋除尘器灰斗的尺寸数据,并根据所述尺寸数据以及所述两个超声波测距仪在所述布袋除尘器灰斗的位置,确定所述两个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的坐标;
[0154] 驱动每个超声波测距仪的探头转动,以当该个超声波测距仪发射超声波信号并接收到反射回来的超声波信号时,确定该个超声波测距仪的观测距离,以及其探头的转动角度;
[0155] 根据每个超声波测距仪的探头的转动角度、该个超声波测距仪的观测距离,以及该个超声波测距仪在所述空间三维坐标系的坐标,计算该个超声波测距仪所探测到的测量点坐标;
[0156] 基于所述两个超声波测距仪探测到的所有测量点坐标,构建所述布袋除尘器灰斗的灰斗积灰三维模型图,以供操作员实时监测所述布袋除尘器灰斗的积灰情况。
[0157] 可选的,所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。
[0158] 最后,还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0159] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间可以根据需要进行组合,且相同相似部分互相参见即可。
[0160] 对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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