专利名称：煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置和方法
技术领域：
本发明涉及煤矿检测系统，特别涉及一种煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置和方法。
背景技术：
电子矿车衡广泛应用于使用矿车作为煤炭生产运输手段的小型煤矿，特别是在矿 山产量远程监控系统中大量应用。矿车在轨道上运行，当运行到电子矿车衡的引轨上时，由 引轨上设置的方向传感器检测矿车运行的方向，由称重传感器对矿车的重量进行检测，方 向传感器和称重传感器将测量数据传输给远程监控系统进行监控。但是，矿山处的工作人 员可以通过在称重传感器上放置一些作弊工具，使得称重传感器检测不到矿车的重量，从 而逃避缴税。另外，还要求对矿车所运物料是煤炭还是矸石进行辨识，目前只能利用煤炭和 矸石的比重差，在设定矿车所运物料为满车的条件下，通过称重的数据差来判断，但实际辨 识效果不理想，特别是对灰份较高的劣质煤和矸石的准确辨识很难完成，由此引发了对煤 矿产业的管理矛盾。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置和方法，以实现对煤 炭和矸石的准确辨识，以及防止矿车所运物料称重中的作弊行为。 为实现上述目的，本发明提供了一种煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置，包括设
置于轨道上的称重传感器，用于对矿车所运物料进行实际重量检测，还包括 位于所述称重传感器正上方的激光探测器，用于发生线激光，所述线激光用于标
定所述矿车所运物料的顶部线形； 设置于轨道侧上方的摄像头，用于实时采集具有所述激光探测器标定的所述顶部 线形的图像数据； 与所述摄像头和所述称重传感器连接的控制器，用于接收所述称重传感器检测的 所述实际重量，根据接收到的来自所述摄像头的所述图像数据对行驶的所述矿车进行计 数，并根据接收到的来自所述摄像头的所述图像数据计算所述矿车所运物料的标准重量。
为实现上述目的，本发明还提供了一种煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法，包 括 激光探测器发生线激光，所述线激光用于标定所述矿车所运物料的顶部线形； 摄像头实时采集具有所述激光探测器标定的所述顶部线形的图像数据； 控制器根据接收到的来自所述摄像头的所述图像数据对行驶的所述矿车进行计
数，并根据接收到的来自所述摄像头的所述图像数据计算所述矿车所运物料的标准重量。 由上述技术方案可知，本发明提供的煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置和方法，
通过激光探测器探测的矿车所运物料的顶部线形，可以计算得到矿车所运物料的标准重
量，从而判断出矿车所运物料的煤炭中的杂质含量，并可以对矿车进行有效的计数；该煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置能够在完成对矿车所运物料进行计量的同时对矿车所运物
料的杂质含量进行测定，从而实现对煤炭和矸石的自动辨识，该煤矸辨识及防作弊的矿车
检测装置同时还能够完成对可能存在的称重作弊行为的有效检测。 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置第一实施例的结构示意图； 图2为本发明煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置第二实施例的结构示意图； 图3为本发明矿车所运物料的堆积截面示意图； 图4为本发明相连接的两个矿车的结构示意图； 图5为本发明煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法第一实施例的流程示意图； 图6为本发明煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法第二实施例的流程示意图； 图7为本发明煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法第三实施例的流程示意图。
具体实施例方式
图1为本发明煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置第一实施例的结构示意图。如 图1所示，该煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置包括称重传感器1、激光探测器2、摄像头3 和控制器4。其中，称重传感器l，设置于轨道上，用于对矿车所运物料进行实际重量检测； 位于称重传感器1正上方的激光探测器2，用于发生线激光，该线激光用于标定矿车所运物 料的顶部线形；设置于轨道侧上方的摄像头3，用于实时采集具有激光探测器2标定的顶部 线形的图像数据；与摄像头3和称重传感器1连接的控制器4，用于接收称重传感器1检测 的矿车所运物料的实际重量，根据接收到的来自摄像头3的图像数据对行驶的矿车进行计 数，并根据接收到的来自摄像头3的图像数据计算矿车所运物料的标准重量。
控制器4根据计数的值和称重传感器1每次返回的测量结果可以判断出称重传感 器1是否对每一辆矿车均进行了实际重量的检测，从而能够防止可能发生的针对称重平台 的作弊行为。控制器4还会根据摄像头3传来的描述矿车所运物料的顶部线形的图像数据 和预先设定的标准煤灰份密度来计算矿车所运物料的标准重量，从而根据标准重量和称重 传感器1返回的实际重量的测量结果来判断矿车所运物料中杂质(主要是矸石)的含量， 从而辨识矿车所运物料是煤炭、矸石还是杂质含量较高的劣质煤。 本实施例提供的煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置，能够在完成对矿车所运物料 进行计量的同时对矿车所运物料的杂质含量进行测定，从而实现对煤炭和矸石的自动辨 识，该煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置同时还能够完成对可能存在的称重作弊行为的有 效检测。 图2为本发明煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置第二实施例的结构示意图。如图 2所示，该煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置包括上述第一实施例中所描述的称重传感器 1、激光探测器2、摄像头3和控制器4，其中，称重传感器1可以是称重轨式或基坑平台式， 在称重传感器1的上方立有门型支架，门型支架正上方安装一个激光探测器2，支架的斜上 方安装一个采集激光探测器2标定的顶部线形的摄像头3。 控制器4具体可以包括采集记录模块41、采集控制模块42和计数模块43。其中，采集记录模块41，用于接收摄像头3传来的图像数据并记录；采集控制模块42，用于实 时监测采集记录模块41接收的图像数据，当图像数据的接收发生间断时，生成第一触发信 号并发送；计数模块43，用于接收采集控制模块42发送的第一触发信号并累加计数值，以 对行驶的矿车进行计数。 另外，采集控制模块42还用于当图像数据的接收发生间断时，生成第二触发信号 并发送；采集记录模块41还用于根据来自采集控制模块42的第二触发信号，发送记录的所 有图形数据；则控制器4还可以包括线形统计模块44、重量计算模块45、灰份计算模块46 和比较判断模块47。其中，线形统计模块44，用于接收采集记录模块41发送的图形数据， 统计得出矿车所运物料的标准顶部线形；重量计算模块45，用于根据线形统计模块44统计 得出的标准顶部线形，计算矿车所运物料的标准体积，并将标准体积与预设的标准煤质量 密度相乘，得出矿车所运物料的所述标准重量；灰份计算模块46，用于根据标准重量、标准 煤灰份密度和实际重量计算矿车所运物料的实际煤灰份密度；比较判断模块47，用于将实 际煤灰份密度与标准煤灰份密度和预设的劣质煤灰份密度相比较，判断矿车所运物料是煤 炭或劣质煤或矸石。 另外，该控制器4还可以包括监测模块48和报警器49。其中，监测模块48，用于 根据对行驶的矿车进行计数的计数值与检测到的实际重量，监测是否已对每一矿车进行实 际重量的检测，当计数值与实际重量不对应时，生成告警信号；报警器49，用于根据接收到 的来自监测模块48的告警信号，触发报警器49进行报警。 具体地，当矿车通过称重传感器1时，称重传感器1将完成对矿车的准确计量，测 得矿车的实际重量。同时，门型支架正上方安装的激光探测器2对经过的矿车所运物料的 堆积形状进行扫描；门型支架斜上方的CCD摄像头3将记录激光探测器2的扫描轨迹，即矿 车所运物料的顶部线形。控制器4对物料堆积形状的顶部线形进行分析处理，确定物料堆 积的高度和形状，由此计算出在此堆积高度和形状下的以标准煤炭的标准煤质量密度为参 考的该矿车所运物料的标准重量，再利用标准重量与实际重量计算出该矿车所运物料的实 际密度比重，进而计算出该矿车所运物料的平均含矸石量，从而实现煤与矸石的准确界定。
例如，采集控制模块42对采集记录模块41接收的顶部线形的图像数据进行实时 监测，由于矿车和矿车间有一定间隙，当采集控制模块42在一定时间间隔内监测到采集记 录模块41并未接收顶部线形的图像数据时，说明一辆矿车已经行驶过激光探测器2所在垂 直位置，此时该采集控制模块42触发采集记录模块41将记录的所有图像数据发送至线形 统计模块44，由该线形统计模块44对接收的图像数据中的顶部线形进行统计计算，可以拟 合得出三角形、扇形、梯形或其他规则形状的顶部线形，从而由重量计算模块45计算出矿 车所运物料的标准体积，该标准体积近似接近实际物料的体积。图3为本发明矿车所运物 料的堆积截面示意图，如图3所示，例如拟合出的顶部线形为曲线，则将矿车分为三部分， 由重量计算模块45分别计算上下两个扇形部分和中间的长方体的标准体积K、 V2和V3， 当预先设定的标准煤质量密度为P'时，将标准体积之和与P'相乘，得到标准重量矿= (V一、+V3^P'。称重传感器1测得的矿车所运物料的实际重量为W，则 由灰份计算模块46根据公式=4 ，计算得到矿车所运物料的实际煤灰份密
再由比较判断模块47将该实际煤灰份密度P与标准煤灰份密度P'和预设的另一 灰份密度即杂质煤灰份密度P〃相比较，若0〈P《P'，则判断该矿车所运物料是煤炭，若 P' <P《P〃 ，则判断该矿车所运物料是劣质煤，若P〉P〃 ，则判断该矿车所运物料是矸石。 图4为本发明相连接的两个矿车的结构示意图，如图4所示，当激光探测器的线形 落于两个矿车之间的地面上时，采集控制模块42监测的采集记录模块41接收的图像数据 的接收会发生间断，触发计数模块43累加计数值，对矿车进行计数，此时，由监测模块48判 断该计数值累加时，是否可以获得称重传感器1检测的实际重量，如果对应，则说明没有问 题，但是如果计数值增加了而检测不到实际重量，则说明称重传感器1未对对应的矿车进 行称重，从而触发报警器进行报警，从而防止可能发生的针对称重传感器1的作弊行为。
本实施例提供的煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置，通过激光探测器探测的矿车 所运物料的顶部线形，可以计算得到矿车所运物料的标准重量，从而判断出矿车所运物料 的煤炭中的杂质含量，并可以对矿车进行有效的计数；该煤矸辨识及防作弊的矿车检测装 置能够在完成对矿车所运物料进行计量的同时对矿车所运物料的杂质含量进行测定，从而 实现对煤炭和矸石的自动辨识，该煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置同时还能够完成对可 能存在的称重作弊行为的有效检测。 图5为本发明煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法第一实施例的流程示意图。如图 5所示，包括如下步骤 步骤501、激光探测器发生线激光，该线激光用于标定矿车所运物料的顶部线形。 步骤502、摄像头实时采集具有激光探测器标定的顶部线形的图像数据。 步骤503、控制器根据接收到的来自摄像头的图像数据对行驶的矿车进行计数，并
根据接收到的来自摄像头的所述图像数据计算矿车所运物料的标准重量。 本实施例提供的煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法所实现的煤矸辨识及防作弊
具体参见上述煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置中的具体描述，在此不再赘述。 本实施例提供的煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法，能够在完成对矿车所运物料
进行计量的同时对矿车所运物料的杂质含量进行测定，从而实现对煤炭和矸石的自动辨
识，该煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置同时还能够完成对可能存在的称重作弊行为的有
效检测。 图6为本发明煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法第二实施例的流程示意图。如图 6所示，包括如下步骤 步骤601、激光探测器发生线激光，该线激光用于标定矿车所运物料的顶部线形。
步骤602、摄像头实时采集具有激光探测器标定的顶部线形的图像数据。
步骤603、接收摄像头传来的图像数据并记录。 步骤604、实时监测记录的图像数据，当图像数据的接收发生间断时，生成第一触 发信号并发送。 步骤605、根据第一触发信号，对计数值进行累加，以对行驶的所述矿车进行计数。
步骤606、根据对行驶的矿车进行计数的计数值与检测到的实际重量，监测是否已对每一矿车进行实际重量的检测，当计数值与实际重量不对应时，生成告警信号。
步骤607、根据告警信号，触发报警器进行报警。 本实施例提供的煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法所实现的防作弊的方式具体
参见上述煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置中的具体描述，在此不再赘述。 本实施例提供的煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法，通过激光探测器探测的矿车
所运物料的顶部线形，可以对矿车进行有效的计数；该煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法
能够在完成对矿车所运物料进行计量的同时对可能存在的称重作弊行为进行有效检测，并
在发生称重作弊时发出告警信号。 图7为本发明煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法第三实施例的流程示意图。如图 7所示，包括如下步骤 步骤701、激光探测器发生线激光，该线激光用于标定矿车所运物料的顶部线形。
步骤702、摄像头实时采集具有激光探测器标定的顶部线形的图像数据。
步骤703、称重传感器对矿车所运物料进行实际重量检测。
步骤704、接收摄像头传来的图像数据并记录。 步骤705、实时监测记录的图像数据，当图像数据的接收发生间断时，生成第二触 发信号并发送。 步骤706、根据第二触发信号，对记录的所有图形数据进行统计，得出矿车所运物 料的标准顶部线形，并清空记录的所有图形数据。 步骤707、根据标准顶部线形，计算矿车所运物料的标准体积。 步骤708、将标准体积与预设的标准煤质量密度相乘，得出矿车所运物料的标准重 步骤709、根据标准重量、标准煤灰份密度和实际重量计算矿车所运物料的实际煤 灰份密度。 步骤710、将实际煤灰份密度与标准煤灰份密度和预设的杂质煤灰份密度相比较， 判断矿车所运物料是煤炭或劣质煤或矸石。 本实施例提供的煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法所实现的煤矸辨识方式具体
参见上述煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置中的具体描述，在此不再赘述。 本实施例提供的煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法，通过激光探测器探测的矿车
所运物料的顶部线形，可以计算得到矿车所运物料的标准重量，从而判断出矿车所运物料
的煤炭中的杂质含量；该煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法能够在完成对矿车所运物料进
行计量的同时对矿车所运物料的杂质含量进行测定，从而实现对煤炭和矸石的自动辨识。 最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，
尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依
然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修
改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
一种煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置，包括设置于轨道上的称重传感器，用于对矿车所运物料进行实际重量检测，其特征在于，还包括位于所述称重传感器正上方的激光探测器，用于发生线激光，所述线激光用于标定所述矿车所运物料的顶部线形；设置于轨道侧上方的摄像头，用于实时采集具有所述激光探测器标定的所述顶部线形的图像数据；与所述摄像头和所述称重传感器连接的控制器，用于接收所述称重传感器检测的所述实际重量，根据接收到的来自所述摄像头的所述图像数据对行驶的所述矿车进行计数，并根据接收到的来自所述摄像头的所述图像数据计算所述矿车所运物料的标准重量。
2. 根据权利要求1所述的煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置，其特征在于，所述控制 器包括采集记录模块，用于接收所述摄像头传来的所述图像数据并记录；采集控制模块，用于实时监测所述采集记录模块接收的所述图像数据，当所述图像数 据的接收发生间断时，生成第一触发信号并发送；计数模块，用于接收所述采集控制模块发送的第一触发信号并累加计数值，以对行驶 的所述矿车进行计数。
3. 根据权利要求2所述的煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置，其特征在于，所述采集 控制模块还用于当所述图像数据的接收发生间断时，生成第二触发信号并发送；所述采集 记录模块还用于根据来自所述采集控制模块的所述第二触发信号，发送记录的所有所述图 形数据，则所述控制器还包括线形统计模块，用于接收所述采集记录模块发送的所述图形数据，统计得出所述矿车 所运物料的标准顶部线形；重量计算模块，用于根据所述线形统计模块统计得出的所述标准顶部线形，计算所述 矿车所运物料的标准体积，并将所述标准体积与预设的标准煤质量密度相乘，得出所述矿 车所运物料的所述标准重量；灰份计算模块，用于根据所述标准重量、所述标准煤灰份密度和所述实际重量计算所 述矿车所运物料的实际煤灰份密度；比较判断模块，用于将所述实际煤灰份密度与所述标准煤灰份密度和预设的杂质煤灰 份密度相比较，判断所述矿车所运物料是煤炭或劣质煤或矸石。
4. 根据权利要求1或2或3所述的煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置，其特征在于，所 述控制器还包括监测模块，用于根据对行驶的所述矿车进行计数的计数值与检测到的所述实际重量， 监测是否已对每一矿车进行所述实际重量的检测，当所述计数值与所述实际重量不对应 时，生成告警信号；报警器，用于根据接收到的来自所述监测模块的所述告警信号，触发报警器进行报警。
5. —种煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法，其特征在于，包括 激光探测器发生线激光，所述线激光用于标定所述矿车所运物料的顶部线形； 摄像头实时采集具有所述激光探测器标定的所述顶部线形的图像数据； 控制器根据接收到的来自所述摄像头的所述图像数据对行驶的所述矿车进行计数，并根据接收到的来自所述摄像头的所述图像数据计算所述矿车所运物料的标准重量。
6. 根据权利要求5所述的煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法，其特征在于，所属控制器根据接收到的来自所述摄像头的所述图像数据对行驶的所述矿车进行计数，包括 接收所述摄像头传来的所述图像数据并记录；实时监测记录的所述图像数据，当所述图像数据的接收发生间断时，生成第一触发信 号并发送；根据所述第一触发信号，对计数值进行累加，以对行驶的所述矿车进行计数。
7. 根据权利要求6所述的煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法，其特征在于，还包括称 重传感器对矿车所运物料进行实际重量检测。
8. 根据权利要求7所述的煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法，其特征在于，所述根据接收到的来自所述摄像头的所述图像数据计算所述矿车所运物料的标准重量，包括接收所述摄像头传来的所述图像数据并记录；实时监测记录的所述图像数据，当所述图像数据的接收发生间断时，生成第二触发信号并发送；根据所述第二触发信号，对记录的所有所述图形数据进行统计，得出所述矿车所运物 料的标准顶部线形，并清空记录的所有所述图形数据；根据所述标准顶部线形，计算所述矿车所运物料的标准体积；将所述标准体积与预设的标准煤质量密度相乘，得出所述矿车所运物料的所述标准重
9. 根据权利要求8所述的煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法，其特征在于，还包括 根据所述标准重量、所述标准煤灰份密度和所述实际重量计算所述矿车所运物料的实际煤灰份密度；将所述实际煤灰份密度与所述标准煤灰份密度和预设的杂质煤灰份密度相比较，判断 所述矿车所运物料是煤炭或劣质煤或矸石。
10. 根据权利要求7或8或9所述的煤矸辨识及防作弊的矿车检测方法，其特征在于， 还包括根据对行驶的所述矿车进行计数的计数值与检测到的所述实际重量，监测是否已对 每一矿车进行所述实际重量的检测，当所述计数值与所述实际重量不对应时，生成告警信 号；根据所述告警信号，触发报警器进行报警。
全文摘要
本发明公开了一种煤矸辨识及防作弊的矿车检测装置和方法。其中，装置包括设置于轨道上的称重传感器，用于对矿车所运物料进行实际重量检测，还包括位于称重传感器正上方的激光探测器，用于发生线激光，线激光用于标定矿车所运物料的顶部线形；设置于轨道侧上方的摄像头，用于实时采集具有激光探测器标定的所述顶部线形的图像数据；与摄像头和称重传感器连接的控制器，用于接收称重传感器检测的实际重量，根据接收到的来自摄像头的所述图像数据对行驶的矿车进行计数，并根据接收到的来自摄像头的图像数据计算矿车所运物料的标准重量。本发明可以实现对煤炭和矸石的准确辨识，以及防止矿车所运物料称重中的作弊行为。
文档编号G01N9/00GK101726348SQ200910260628
公开日2010年6月9日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者汪睦 申请人:北京斯凯尔工业科技有限公司