一种煤流速度和煤流量的测量系统及其测量方法与流程

1.本发明涉及煤炭测量技术领域，尤其是一种煤流速度和煤流量的测量系统及其测量方法。


背景技术：

2.随着建设智慧矿山理念的提出，我国煤炭行业正在由过去生产粗放型向节约智能型发展。带式输送机作为煤炭生产环节中的重要运输工具，在实际生产过程中，长期处于满速运行，没有实现根据负载进行调速，产生大量不必要的成本消耗。为了实现带式输送机的自动调速、封闭式转载点卡堵预警等智能化操控，需要实时检测带式输送机的速度和煤流量。
3.矿用带式输送机的速度测量通常采用速度传感器(在输送机上放置滚轮，通过测量滚轮的转速获得带式输送机的速度)，该种方法存在使用、安装和维护不便的缺陷。
4.矿用带式输送机煤流量检测方法可以分为接触式测量和非接触式测量两类。常见的接触式测量方法有电子胶带秤、核子秤，非接触式测量方法有超声波测量、激光扫描、视觉检测等。电子胶带秤检测维护量大，容易受到皮带张力、抖动等因素的影响。核子秤检测使用放射性物质，存在很大安全隐患，同时放射性物质的放射源会随着时间自然衰减，很难在煤矿推广。超声波测量响应速度慢，带式输送机高速运行时测量误差大。激光扫描可测量区域有限，测量精度受安装位置影响，过高导致激光强度衰减，过低无法获取真实煤料表面三维点云信息。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种煤流速度和煤流量的测量系统及其测量方法。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种煤流速度和煤流量的测量系统，用于测量输送机上煤流的煤流速度和煤流量，具有深度测量模块、环网接入模块和数据服务模块，深度测量模块通过信号传输至环网接入模块，环网接入模块通过信号传输至数据服务模块；
7.所述深度测量模块安装在输送机的上方。
8.进一步地，所述深度测量模块包括第一红外摄像头和第二红外摄像头，第一红外摄像头和第二红外摄像头之间设有红外发射器，第二红外摄像头外侧设有彩色摄像头；
9.所述深度测量模块位于安装支架上，安装支架固定安装在巷道壁上。
10.一种如上述煤流速度和煤流量的测量系统的测量方法，具体包括如下步骤：
11.s1、深度测量模块设置在待测量的煤流上方，红外发射器发出具有特征信息的面阵红外结构光，第一红外摄像头和第二红外摄像头获取输送机上煤流的红外图像，彩色摄像头获取彩色图像，红外图像通过处理得到煤流深度的点云图，深度测量模块将获取的点云图在标记时间戳后通过环网接入模块传输至数据服务模块；
12.s2、数据服务模块接收到煤流深度的点云图后，采用vccs与icp相结合的配准算法，完成两帧点云图的特征匹配；
13.s3、数据服务模块根据特征匹配的匹配结果，来计算煤流速度v，计算公式为：v＝dy/t，其中，dy代表特征点的坐标变化量，t代表两帧点云图的时间差；
14.s4、数据服务模块根据特征匹配的匹配结果，计算点云图中dy坐标段内的深度和，即为t时间内的煤流量。
15.本发明的有益效果是：本发明设计合理，操作简便，具有以下优点：
16.(1)、本发明中的测量系统结构简单，深度测量模块能同时实现煤流速度和煤流量的测量，安装、使用和维护均十分方便；
17.(2)、本发明中的测量方法操作简便，煤流速度和煤流量的测量误差小，测量准确度高。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
19.图1是本发明中测量系统的结构示意图；
20.图2是本发明中测量方法的流程图；
21.图3是roi区域深度图；
22.图4是图3中截面深度线的侧视图；
23.图5是典型深度点云图。
24.图中：1.第一红外摄像头，2.红外发射器，3.第二红外摄像，4.彩色摄像头，5.输送机，6.环网接入模块，7.数据服务模块，
具体实施方式
25.现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
26.如图1所示的一种煤流速度和煤流量的测量系统，用于测量输送机5上煤流的煤流速度和煤流量，具有深度测量模块、环网接入模块6和数据服务模块7，深度测量模块通过信号传输至环网接入模块6，环网接入模块6通过信号传输至数据服务模块7；深度测量模块安装在输送机5的上方。环网接入模块6可市购或用已有的设备，数据服务模块7可使用通用的服务器或计算机等设备。输送机5为带式输送机。
27.深度测量模块包括第一红外摄像头1和第二红外摄像头3，第一红外摄像头1和第二红外摄像头3之间设有红外发射器2，第二红外摄像头3外侧设有彩色摄像头4；深度测量模块位于安装支架上，安装支架固定安装在巷道壁上。
28.数据服务模块7是cpu处理单元，通过环网获取数据，负责数学计算与逻辑判断；环网接入模块6实现环网接入；深度测量模块负责获取煤流深度的点云图，点云信息为三维坐标(x，y，z)，其中，y轴和煤流方向一致，z坐标代表深度信息，x、y方向的点云数量均不少于320个点。
29.一种如上述煤流速度和煤流量的测量系统的测量方法，具体包括如下步骤：
30.s1、深度测量模块设置在待测量的煤流上方，红外发射器2发出具有特征信息的面
阵红外结构光，第一红外摄像头1和第二红外摄像头3获取带式输送机5上煤流的红外图像，彩色摄像头4获取彩色图像，红外图像通过处理得到煤流深度的点云图，深度测量模块将获取的点云图在标记时间戳后通过环网接入模块6传输至数据服务模块7；第一红外摄像头1和第二红外摄像头3获取带式输送机上的红外图像，根据红外图像上的特征信息、已知的第一红外摄像头1和第二红外摄像头3的相对位置数据，可以解算出带式输送机上的深度信息；如图3和图4所示；
31.s2、数据服务模块7接收到煤流深度的点云图后，采用vccs与icp相结合的配准算法，完成两帧点云图的特征匹配；如图5所示的典型深度点云图，选定深度图中的一个特征点或区域作为匹配对象，如唯一的峰点、具有形状特征的深度曲线，假设输送机沿y轴运行，则在图示“匹配范围”内完成特征匹配；
32.s3、数据服务模块7根据特征匹配的匹配结果，来计算煤流速度v，计算公式为：v＝dy/t，其中，dy代表特征点的坐标变化量，t代表两帧点云图的时间差；
33.s4、数据服务模块7根据特征匹配的匹配结果，计算点云图中dy坐标段内的深度和，即为t时间内的煤流量。
34.以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。


技术特征：
1.一种煤流速度和煤流量的测量系统，用于测量输送机(5)上煤流的煤流速度和煤流量，其特征在于：具有深度测量模块、环网接入模块(6)和数据服务模块(7)，深度测量模块通过信号传输至环网接入模块(6)，环网接入模块(6)通过信号传输至数据服务模块(7)；所述深度测量模块安装在输送机(5)的上方。2.根据权利要求1所述的一种煤流速度和煤流量的测量系统，其特征在于：所述深度测量模块包括第一红外摄像头(1)和第二红外摄像头(3)，第一红外摄像头(1)和第二红外摄像头(3)之间设有红外发射器(2)，第二红外摄像头(3)外侧设有彩色摄像头(4)；所述深度测量模块位于安装支架上，安装支架固定安装在巷道壁上。3.一种如权利要求1～2任一项所述煤流速度和煤流量的测量系统的测量方法，其特征在于：具体包括如下步骤：s1、深度测量模块设置在待测量的煤流上方，红外发射器(2)发出具有特征信息的面阵红外结构光，第一红外摄像头(1)和第二红外摄像头(3)获取输送机(5)上煤流的红外图像，彩色摄像头(4)获取彩色图像，红外图像通过处理得到煤流深度的点云图，深度测量模块将获取的点云图在标记时间戳后通过环网接入模块(6)传输至数据服务模块(7)；s2、数据服务模块(7)接收到煤流深度的点云图后，采用vccs与icp相结合的配准算法，完成两帧点云图的特征匹配；s3、数据服务模块(7)根据特征匹配的匹配结果，来计算煤流速度v，计算公式为：v＝dy/t，其中，dy代表特征点的坐标变化量，t代表两帧点云图的时间差；s4、数据服务模块(7)根据特征匹配的匹配结果，计算点云图中dy坐标段内的深度和，即为t时间内的煤流量。

技术总结
本发明涉及一种煤流速度和煤流量的测量系统及其测量方法。这种煤流速度和煤流量的测量系统，具有深度测量模块、环网接入模块和数据服务模块，深度测量模块通过信号传输至环网接入模块，环网接入模块通过信号传输至数据服务模块；深度测量模块安装在输送机的上方。这种测量方法包括：采集煤流点云图并上传、获取点云图进行特征匹配、计算煤流速度和计算煤流量。本发明中的测量系统结构简单，深度测量模块能同时实现煤流速度和煤流量的测量，安装、使用和维护均十分方便；本发明中的测量方法操作简便，煤流速度和煤流量的测量误差小，测量准确度高。准确度高。准确度高。


技术研发人员：吴岩明 蒋伟 单成伟 程刘胜 陈晓晶 潘祥生 张吉祥 吕小强 谭韦君 方斌 包翔宇 王诗翱
受保护的技术使用者：中煤科工集团常州研究院有限公司
技术研发日：2022.04.29
技术公布日：2022/6/30