一种烟尘测速图像采集装置的制作方法

本实用新型设计烟尘排量估测领域，尤其是一种烟尘测速图像采集装置。

背景技术：

烟尘是主要工业污染气体之一，它会给人体健康带来巨大威胁，引发各种呼吸道系统疾病，烟尘散落到空气中会引发酸雨，导致环境恶化。因此需要对工厂的烟囱烟尘排量进行实时监测。但是现有的技术基本是人工检测，由于受到烟囱高度和排出烟雾温度的影响，人工检测效率底下，危险度高，很难做到对烟尘排量的实时监测。

此外，在中国专利文献CN2585193中，公开了一种便携式烟气流速测定装置所采用的技术方案缺点是：采用热平衡原理，用装有传感器的探杆进行接触式测量。首先接触式测量就存在损耗问题，在烟气环境下长期使用会出现传感器灵敏度下降，测量误差增大等问题；在测量较高的烟囱烟尘流速时，需要人工操作爬到烟囱口进行流速测量，特别是在恶劣天气下进行高空作业检测，测量人员会有很大的生命危险，也无法做到对烟尘排量的实时监测。

技术实现要素：

发明目的：为解决上述技术问题，本实用新型提出一种烟尘测速图像采集装置，该装置通过对烟囱口上升的烟尘在相隔一定时间间隔进行两次拍摄，得到烟尘在一定时间相对上升的距离，将拍摄的图像输送到计算机进行相关运算，最后得出烟尘流速测量值。该装置能够高效快捷而又安全地测得烟尘排量，且能保护摄像头，避免摄像头在烟气环境下长期使用导致腐蚀，同时提高监测效率，适用于各种不同烟囱的烟尘排量实时监测。

技术方案：为实现上述技术效果，本实用新型提出的技术方案为：

一种烟尘测速图像采集装置，包括：底座和竖直的支撑架2；支撑架2可沿高度方向伸缩；所述支撑架2包括左、右支撑杆和水平转轴5，左、右支撑杆顶端设有位置相对、高度相等的螺孔，水平转轴5两端设有与螺孔相匹配的螺纹，水平转轴5与左、右支撑杆分别通过螺孔螺纹结构旋接；水平转轴5上设有载物台，载物台上固定有摄像头1；摄像头1外套设保护罩3，保护罩3朝向摄像头1镜头的一面为透明玻璃板4；透明玻璃板4为斜板，其靠近摄像头一端的高度较远离摄像头一端的高度高。

进一步的，所述载物台上表面设有凹槽，凹槽的大小与摄像头1的大小相匹配。

进一步的，所述凹槽的内壁上均匀布设有防滑颗粒。

进一步的，所述支撑架2包括固定杆和活动杆，固定杆与底座相连，活动杆与固定杆之间通过滑轨滑块结构相连，活动杆可沿固定杆长度方向移动。

进一步的，所述底座底部设有滑动轮。

进一步的，所述保护罩3外壁上镀有一层疏水膜。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、避免了人工检测耗时耗力的缺点，利用相关测速法，无需接触测量，完全采用全自动设备对烟尘排量进行估测，工作效率高。

2、具有一定估测精度，具有全天候估测能力，即使在恶劣天气下也能正常工作。

3、设备使用寿命长，无需更换零件，适用于不同高度烟囱烟尘排量的估测，应用范围广。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构图；

图2为实施例中支撑架的结构图；

图3为实施例使用时的架构图；

图4为使用实施例进行测速的模块架构图；

图5为使用实施例进行测速的原理图；

图6为风速校正示意图。

图中：1、摄像头，2、支撑架，3、保护罩，4、透明玻璃板，5、水平转轴，6、显示器，7、计算机，8、警报单元。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

图1至2所示为本实用新型的一个实施例结构图，包括：底座和竖直的支撑架2；支撑架2可沿高度方向伸缩；所述支撑架2包括左、右支撑杆和水平转轴5，左、右支撑杆顶端设有位置相对、高度相等的螺孔，水平转轴5两端设有与螺孔相匹配的螺纹，水平转轴5与左、右支撑杆分别通过螺孔螺纹结构旋接；水平转轴5上设有载物台，载物台上固定有摄像头1，该设计可以使载物台绕着水平转轴5所在直线转动，从而调整摄像头1的镜头方向；摄像头1外套设保护罩3，保护罩3朝向摄像头1镜头的一面为透明玻璃板4；透明玻璃板4为斜板，其靠近摄像头一端的高度较远离摄像头一端的高度高。

摄像头1为红外摄像头，能够在夜间拍摄烟尘，拍摄时可摆放在楼顶，架构图如图3所示，朝北放置避免阳光影响拍摄。支撑架2材料为不锈钢，可伸缩长度，坚硬度高，不易被腐蚀，安装牢固。保护罩3为不锈钢材料，能够保护摄像头，避免摄像头受到阳光、烟尘和雨水等外物的损害，延长摄像头使用寿命。将左侧面设计成透明玻璃板4，且将透明玻璃板4设计为斜面，使摄像头1的拍摄角度更大。摄像头1的输出端与计算机7相连，将采集到的图像信息发送到计算机中，由计算机中的相关程序进行测算，计算机7通过显示器6将测量得到的烟尘图像，流速与排量数据实时显示。当烟尘排量超标，计算机7发送报警信号，报警单元8根据计算机7发送的报警信号进行报警。报警单元8有蜂鸣器和/或LED灯泡构成。

使用上述烟尘测速图像采集装置进行估测时，通过红外摄像头在一定时间间隔内连续拍摄采集图像信息。如图5所示为本实用新型测速原理示意图，其原理为：利用求随机过程互相关函数极值的方法来测量速度，设平稳随机过程观察时间为T，则它的互相关函数R_xy(τ)如式(1)所示：

$R_{xy}\left(\mathrm{\τ}\right)=\frac{1}{T}{\∫}_0^{T}y\left(t\right)x(t-\mathrm{\τ})dt---\left(1\right)$

当烟尘以速度V上升时，对从烟囱口上升的烟尘在相隔一定时间间隔t₀进行两次拍摄，选取某一部分的烟尘体积和浓度变化图像A和B，随机信号x(t)对应A图像，随机信号y(t)对应B图像，即y(t)＝x(t-t₀)；烟尘B在一定时间t₀相对A上升的距离为L。

将拍摄的烟尘上升距离与浓度变化图像输送到计算机进行相关运算，处理图像时与建立的系统浓度数据库对比，最后得出烟尘流速测量值，烟尘流速测量值V:

V＝L/t₀ (2)

校正风速带来的影响，如图6所示为本实用新型风速校正示意图所示，根据正交分解法，最初烟尘流速测量值为合速度V，则可得到烟尘实际流速V₁＝Vcosθ。

烟尘排量根据以下公式得到：排量＝烟尘实际流速*烟囱口截面积*排放时间，烟囱口截面积根据工厂烟囱实际情况得知。最后将烟尘实际流速与排量输送到显示器显示。如果排量超标，报警单元报警并通知有关部门整顿处理。

进一步的，所述载物台上表面设有凹槽，凹槽的大小与摄像头1的大小相匹配。

进一步的，所述凹槽的内壁上均匀布设有防滑颗粒。

进一步的，所述支撑架2包括固定杆和活动杆，固定杆与底座相连，活动杆与固定杆之间通过滑轨滑块结构相连，活动杆可沿固定杆长度方向移动。

进一步的，所述底座底部设有滑动轮。

进一步的，所述保护罩3外壁上镀有一层疏水膜。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。