一种声光识别的生物质燃料智能采样系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物质发电厂燃料的品质检测和质量控制技术领域，更具体的，涉及一种声光识别的生物质燃料智能采样系统，以及基于该系统实现的智能采样方法。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的持续发展，近年开始实施“厂网分开、竞价上网”的电力体制改革后，原先的计划经济条件下以发电车间形式为主的经营模式发生了彻底的改变，电厂逐渐成为独立运营的市场经济主体，也获得了更大的生产经营自主权。在这种因素驱动下，电厂得到了快速的发展，同时适应社会多需求的的各种类型的电厂也顺势产生，如生物质发电厂。
[0003]生物质发电厂主要指生物质或其制品为燃料的发电厂，如，垃圾电站、秸杆电站、木材电站、酒精电站、沼气电站等。在环境恶化、能源需求日益强烈的当今世界，生物质发电无疑可以有效的补充现有发电方式的不足，且有助于环境净化和保护，具备操作灵活、成本相对低廉等益处，因此也具备非常广阔的发展前景。
[0004]但是，由于属于新兴产业，因此生物质发电还存在很多不足，例如成本缩减并不理想，最终的节能减排效果不稳定，以及运营和工作流程不够精确和科学等，而在生物质发电的过程中，对燃料的品质检测以及质量控制是非常重要的一项工作，其直接影响到后续发电工作的效率，对降低发电成本，优化运营也有着积极的意义。不过，现有技术对这方面的问题解决的还不够，存在方式老化，精确性不高，结果不稳定，效率低下，采样方式不够自动化且容易受人为影响和拖累等问题，这无疑会对整体生产造成很多负面的影响。
【发明内容】
[0005]本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题，通过光学、电磁学原理，直接检测生物质原料的表面、内在水分，同时应用物料透视技术，分辨生物质原料与泥土，实时显现石头和矿物料等杂物的图像，可作为生物质燃料的入厂品质智能分析和控制判断的技术工具。
[0006]本发明的目的是提供一种声光识别的生物质燃料智能采样系统，用于生物质发电厂的燃料水分的在线检测，包括外水份和内水分，同时也可用于其他生物质物料的水分检测，以及生物质燃料的成分检测。
[0007]本发明的另一个目的是提供基于上述系统所实现的智能采样方法。
[0008]为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下:
一种声光识别的生物质燃料智能采样系统，包括检测控制单元、数据采集单元、燃料专家分析单元和品质控制单元；其中，检测控制单元与数据采集单元相连，数据采集单元与燃料专家分析单元相连，燃料专家分析单元与品质控制单元相连。
[0009]其中，通过检测控制单元检测物料的各项属性，如外水分检测、内水分检测、外观检测、矿物料识别以及成分检测等。
[0010]检测控制单元包括采样单元。采样单元通过锯齿式切割采集原生态的生物质燃料，通过蜗杆传输方式，将物料尽可能完整收集进行集合，集合起来后，通过表水检测器、内水检测器分别检测物料外水分和内水分，在线检测物料的水分含量。通过成分检测装置检测物料的各组成成分含量，包括生物质燃料中的灰分含量，挥发分含量，固定碳含量，碳元素含量，氢元素含量，氮元素含量，硫元素含量，氧元素含量，氯元素含量，娃元素含量，妈元素含量，钾元素含量，钠元素含量以及磷元素含量；
在检测控制单元检测物料的过程中，通过数据采集单元采集各项检测结果，并将每次所采集的检测结果进行储存，以便提供实时数据和历史数据。
[0011]通过燃料专家分析单元对物料进行采样检测，具体的，对数据采集单元新采集的实时数据，针对有效性和可靠性进行识别和判断，参照行业标准，决定是否进行重新采样和检测；其中，本系统将物料的历史数据作为分析依据，对当前实时数据的可信性、可靠性和偏差范围做出即时的分析判断和结论。
[0012]通过品质控制单元，对燃料专家分析单元的采样检测结果进行分析，按照行业相关标准比对、评估、判断，得出对物料的分析结果报告。
[0013]检测控制单元还包括表水检测器、内水检测器、旋片式取样器、成分检测装置和图像识别单元，其中，图像识别单元包括摄像头和显示器。
[0014]图像识别单元的摄像头设置在车间内取样器的前端，随取样器前端进入物料内进行图像识别，以便判断在取样器周围是否存在有石头、泥块等固体物，同时将识别结果即时显示在显示器上，以便按照行业规定进行评估处理。
[0015]旋片式取样器采用旋片切割方式，将采样单元集合好的物料进一步切碎，然后送入车间内的取样器中，作为实验室采样检测的验证材料。此时，对验证材料通过表水检测器、内水检测器分别检测其外水分和内水分。
[0016]内水检测器可以是线微波水分检测仪；内水检测器用于穿透检测物料，如检测固体的含水量，和对生产过程中的产品水分进行连续测量等。其中，线微波水分仪的一大特点是可选择穿透模式或反射模式测量，可以广泛运用于煤、烧结(球团)混合料、铁矿石、化学品、铝土矿、镍矿、糖、烟草、蔗渣、谷物、硅、木料、羊毛、食品、砂、聚合物、棉花和其他非传导材料，因此利于使用。
[0017]表水检测器用于检测物料的外水分。
[0018]所述的品质控制单元根据对物料的分析结果报告提供对物料进行进一步加工处理的提示信息并通知用户。所述的提示信息包括在所述的分析结果报告显示物料的外水分大于或等于15%时提示用户在常温(20°C — 35°C范围内的任意温度，优选30°C)至100°C的温度下对物料进行干燥。所述的提示信息包括在所述的分析结果报告显示物料的内水分大于或等于8%时提示用户在105°C至110°C的温度下对物料进行干燥。所述的提示信息包括在所述的分析结果报告显示物料的挥发分含量大于或等于70%时提示用户在燃烧过程中增加20%以上的空气供应量；在所述的分析结果报告显示物料的灰分含量大于或等于14%时提示用户采用煤炭与生物质混合燃烧的方式并且加强炉箅通风；在所述的分析结果报告显示物料的固定碳含量大于或等于20%时提示用户将点火温度提高至少110°C ;在所述的分析结果报告显示物料的硫元素含量大于或等于0.5%时，提示用户开启脱硫装置；在所述的分析结果报告显示物料的磷元素含量大于或等于5%时提示用户在燃烧之前进行脱磷处理，避免磷酸盐结垢损坏燃烧设备壁面。
[0019]检测控制单元和数据采集单元可以对物料进行等距采样，首先将物料分为多个单位物料且按顺序排列，再根据样本容量要求确定抽样距离，然后随机确定起点，按照抽样距离依次抽取单位物料；具体的，在实际生产中，先将总体物料分为N个单位，从I?N相继编号；计算抽样距离K=N/n，式中η为所设定的样本容量；然后在I?K中抽一随机数kl，作为样本的第一个单位物料，接着取kl + K，kl 2K……，直至抽够η个单位物料为止。
[0020]其中，等距抽样的单位物料排列可分为三类:按有关标志排队、按无关标志排队以及介于按有关标志排队和按无关标志排队之间的按自然状态排列；实际的排队标准根据生产需求而定。
[0021]采取上述的等距采样方式，可以避免人为因素导致检测取样的偏差，对生产有很多实际的意义。
[0022]一种声光识别的生物质燃料智能采样方法，包括如下步骤；
51、通过采样单元锯齿式切割采集原生态的生物质燃料，通过蜗杆传输方式将物料进行集合，集合起来后，通过表水检测器、内水检测器分别检测物料外水分和内水分，在线检测物料的水分含量，同时进行物料的外观检测、矿物料识别以及成分检测；
52、在检测物料的过程中，通过数据采集单元采集各项检测结果，并将每次所采集的检测结果进行储存，提供实时数据和历史数据；
53、通过燃料专家分析单元对物料进行采样检测，在进行采样检测前，旋片式取样器采用旋片切割方式，将采样单元集合好的生物质燃料物料进一步切碎，然后送入车间内的取样器中，作为实验室采样检测的验