一种露天矿山排土机除尘系统及方法与流程

[0001]
本发明属于排土机除尘技术领域，尤其涉及一种露天矿山排土机除尘系统及方法。


背景技术：

[0002]
目前，排土机是露天煤矿连续或半连续开采成套设备的一部分，它与钢绳牵引胶带输送机配套，适于露天矿排土场和料场疏松物料的排弃和堆集用。排土机是露天煤矿连续或半连续开采成套设备的一部分，它与钢绳牵引胶带输送机配套，适于露天矿排土场和料场疏松物料的排弃和堆集用。排土机按行走装置分为：履带式、步行式、轨道式、步行轨道式。排土机主要由排料臂、司机室、回转装置、下部钢结构、主机行走装置、维修室、支承车行走装置、受料臂、转载臂、配重臂等部分组成。履带式排土机应用最广泛，源于其移动性能较好带式排土机排土，相对于其它排土方法，由于其作业是连续的，故生产能力大，一次排弃宽度大，辅助作业时间少，自动化程度高。露天矿山排土机使用过程中，除尘成为不可或缺的技术。但是现有的排土机除尘系统中，不具备灰尘检测技术，不能及时对灰尘进行检测，扩大了灰尘的范围，难以进行降尘处理。同时现有的排土机除尘系统中，除尘方式单一，降低了除尘的效果。因此，亟需一种新的露天矿山排土机除尘系统。
[0003]
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0004]
(1)现有的排土机除尘系统中，不具备灰尘检测技术，不能及时对灰尘进行检测，扩大了灰尘的范围，难以进行降尘处理。
[0005]
(2)现有的排土机除尘系统中，除尘方式单一，降低了除尘的效果。


技术实现要素：

[0006]
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种露天矿山排土机除尘系统及方法。
[0007]
本发明是这样实现的，一种露天矿山排土机除尘方法，所述露天矿山排土机除尘方法包括以下步骤：
[0008]
步骤一，通过影像采集模块利用摄像头对排土除尘的过程拍摄相应的影像数据，并通过图像处理程序对采集的影像数据分别进行去噪、灰度化和二值化的预处理操作；通过尘土浓度采集模块利用尘土浓度检测设备对排土机周围环境的尘土浓度进行检测，同时通过风速检测模块利用风速传感器采集抽风设备的风速数据。
[0009]
步骤二，通过土层位置检测模块将已经标定好三维坐标系统的水平工作台置于排土机传送带上方：在已经调试好三维坐标系统的超声c扫描装置的探头旁边固定十字激光器，激光器射出方向与超声探头的声束方向一致，即都垂直于坐标系的xy平面，并确保十字激光器的十字线分别平行于坐标系的x轴和y轴，通过测试和计算，得出超声探头中心与十字光斑在xy平面上的相对坐标。
[0010]
步骤三，在超声c扫描检测系统中输入土层参数，并调节超声参数；用利用土层位置检测装置前方的超声探头对土层的水平探测面进行水平扫描，得到一幅包含扫描位置信
息与超声检测信号相对应的二维平面超声c扫描图像，初步确定图像中土层的平面位置坐标；将十字激光器移动至平面位置坐标处，十字激光器中的十字光斑在工件中的投影即为土层的精确位置，配合十字光斑即将土层在排土机传送带上的平面位置投影进行准确的描绘。
[0011]
步骤四，通过高度检测模块利用激光测距仪检测排土机出口端与地面的距离高；通过中央控制模块利用中央处理器控制协调所述露天矿山排土机除尘系统各个模块的正常运行；通过无线传输模块利用通信设备将数据传输至远程终端；通过终端模块利用远程终端实现所述露天矿山排土机除尘系统的远程控制和监测。
[0012]
步骤五，通过雾化除尘模块利用雾化喷淋装置利用雾化对排土机周围的环境进行除尘：高压泵将水箱中的水输送到三级雾化旋转喷头，将常态溶液雾化成30～70um的细小雾粒；启动风机转动，将细小雾粒向四周喷射，在尘土上侧形成雾化云；粉尘颗粒与水雾充分的融合，逐渐凝结成颗粒团，在自身的重力作用下快速沉降到地面，从而达到降尘的目的。
[0013]
步骤六，通过抽风除尘模块利用抽风装置对灰尘进行吸收，并通过输送速度控制模块控制电机的转速，改变输送带的运行速度；同时，通过排土架高度调整模块利用高度调节设备对排土的输出口的高度进行调整，实现排土的高度落差调节；通过显示模块利用过显示屏对所述露天矿山排土机除尘系统的整体数据进行实时更新显示。
[0014]
进一步，步骤一中，所述通过图像处理程序对采集的影响数据进行预处理的方法，包括：
[0015]
(1)将获取的影像数据导入进行去噪处理；
[0016]
(2)去噪处理完成后，对图像进行增强和平滑处理；并根据要求，将彩色图像进行灰度化；
[0017]
(3)将灰度化的图像进行二值化处理，在对图像进行边缘检测和判别；
[0018]
(4)提取图像对应的特征值，进行特征识别判断。
[0019]
进一步，步骤(1)中，所述影像数据进行去噪处理的方法，包括：
[0020]
将获取的影像进行小波分解，确定各层的小波系数；
[0021]
将高频系数建立阈值量化集合，并对高频系数进行阈值量化；
[0022]
阈值量化完成后，利用二维小波重构图象信号。
[0023]
进一步，步骤(3)中，所述对图像进行二值化处理方法，包括：
[0024]
根据处理要求，设定一个初始化阈值，并建立相应的阈值图；
[0025]
根据阈值图，将每个像素数据分为对象和背景像素数据，并计算各自的像素平均值；
[0026]
根据对象和背景像素平均值，确定整体图像的像素值，并用新的阈值继续分像素数据为对象与背景像素数据，直到计算出来的新阈值等于上一次阈值。
[0027]
进一步，步骤二中，通过十字激光器的十字线校准土层的位置，使得土层的长和宽与坐标系的x轴和y轴平行，并将激光十字光斑对准土层左上角，通过超声c扫描软件查看得知超声探头声束在xy平面的坐标，根据超声探头和激光器的相对坐标得到激光十字光斑在xy平面的坐标。
[0028]
进一步，步骤二中，所述通过测试和计算得出超声探头中心与十字光斑在xy平面
上的相对坐标的方法，包括：
[0029]
在已经标定好的三维坐标系中得到探头的中心坐标为(x1，y1)，因为是定xy平面的相对坐标，因此z轴可以忽略，而十字光斑在该三维坐标系中的实际坐标直接测出为(x2，y2)，即可得出超声探头中心与十字光斑在xy平面上的相对坐标为(x2-x1，y2-y1)。
[0030]
进一步，步骤六中，所述通过排土架高度调整模块利用高度调节设备对排土的输出口的高度进行调整的方法，包括：
[0031]
(1)根据尘土浓度采集模块、风速检测模块、土层位置检测模块和高度检测模块检测到排土机周围灰尘的情况；
[0032]
(2)利用排土机出口端下方的液压伸缩杆，调整排出机出口端的高度；其中，排土机输送带结构通过销轴与排土机主体通过销轴连接。
[0033]
本发明另一目的在于提供一种实施所述的露天矿山排土机除尘方法的露天矿山排土机除尘系统，所述露天矿山排土机除尘系统包括：
[0034]
尘土浓度采集模块，与中央控制模块连接，用于通过尘土浓度检测设备对排土机周围环境的尘土浓度进行检测；
[0035]
影像采集模块，与中央控制模块连接，用于通过摄像头对排土除尘的过程拍摄相应的影像数据；
[0036]
风速检测模块，与中央控制模块连接，用于通过风速传感器采集抽风设备的风速数据；
[0037]
土层位置检测模块，与中央控制模块连接，用于通过土层位置检测装置利用超声波检测土层在排土机传送带上的位置信息；
[0038]
高度检测模块，与中央控制模块连接，用于通过激光测距仪检测排土机出口端与地面的距离高；
[0039]
显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示屏对所述露天矿山排土机除尘系统的整体数据进行显示；
[0040]
中央控制模块，与尘土浓度采集模块、风速检测模块、土层位置检测模块、高度检测模块、显示模块、无线传输模块、终端模块、雾化除尘模块、抽风除尘模块、输送速度控制模块、排土架高度调整模块和影像采集模块连接，用于通过中央处理器控制协调所述露天矿山排土机除尘系统各个模块的正常运行；
[0041]
无线传输模块，与中央控制模块连接，用于通过通信设备将数据传输至远程终端；
[0042]
终端模块，与无线传输模块连接，用于通过远程终端实现所述露天矿山排土机除尘系统的远程控制和监测；
[0043]
雾化除尘模块，与中央控制模块连接，用于通过雾化喷淋装置利用雾化对排土机周围的环境进行除尘；
[0044]
抽风除尘模块，与中央控制模块连接，用于通过抽风结构对灰尘进行吸收；
[0045]
输送速度控制模块，与中央控制模块连接，用于通过控制电机的转速，改变输送带的运行速度；
[0046]
排土架高度调整模块，与中央控制模块连接，用于通过高度调节设备对排土的输出口的高度进行调整，实现排土的高度落差调节。
[0047]
本发明另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括
计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述的露天矿山排土机除尘方法。
[0048]
本发明另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述的露天矿山排土机除尘方法。
[0049]
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的露天矿山排土机除尘系统，通过设置有尘土浓度采集模块、风速检测模块、土层位置检测模块、高度检测模块和影像采集模块，能够全面检测排土机周围灰尘的情况，及时进行除尘，防止灰尘扩散范围增大。本发明通过雾化除尘模块、抽风除尘模块、输送速度控制模块和排土架高度调整模块，采用多种手段对排土机周围的灰尘情况进行及时处理，提高处理的效果。本发明通过无线传输模块与运程终端连接，实现远程控制和监控。
附图说明
[0050]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0051]
图1是本发明实施例提供的露天矿山排土机除尘方法流程图。
[0052]
图2是本发明实施例提供的露天矿山排土机除尘系统结构示意图；
[0053]
图中：1、尘土浓度采集模块；2、风速检测模块；3、土层位置检测模块；4、高度检测模块；5、显示模块；6、中央控制模块；7、无线传输模块；8、终端模块；9、雾化除尘模块；10、抽风除尘模块；11、输送速度控制模块；12、排土架高度调整模块；13、影像采集模块。
[0054]
图3是本发明实施例提供的通过图像处理程序对采集的影响数据进行预处理的方法流程图。
[0055]
图4是本发明实施例提供的通过土层位置检测模块利用土层位置检测装置利用超声波检测土层在排土机传送带上的位置信息的方法流程图。
[0056]
图5是本发明实施例提供的通过排土架高度调整模块对排土的输出口的高度进行调整方法的方法流程图。
具体实施方式
[0057]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0058]
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种露天矿山排土机除尘系统及方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
[0059]
如图1所示，本发明实施例提供的露天矿山排土机除尘方法包括以下步骤：
[0060]
s101，通过尘土浓度采集模块利用尘土浓度检测设备对排土机周围环境的尘土浓度进行检测；风速检测模块利用风速传感器采集抽风设备的风速数据；
[0061]
s102，通过土层位置检测模块利用土层位置检测装置利用超声波检测土层在排土机传送带上的位置信息；
[0062]
s103，通过高度检测模块利用激光测距仪检测排土机出口端与地面的距离高；通过显示模块利用显示屏显示所述露天矿山排土机除尘系统的整体数据；
[0063]
s104，通过中央控制模块利用中央处理器控制协调所述露天矿山排土机除尘系统各个模块的正常运行；
[0064]
s105，通过无线传输模块利用通信设备将数据传输至远程终端；通过终端模块利用远程终端实现所述露天矿山排土机除尘系统的远程控制和监测；
[0065]
s106，通过雾化除尘模块利用雾化喷淋装置利用雾化对排土机周围的环境进行除尘；通过抽风除尘模块利用抽风结构对灰尘进行吸收；
[0066]
s107，通过输送速度控制模块控制电机的转速，改变输送带的运行速度；通过影像采集模块利用摄像头对排土除尘的过程拍摄相应的影像数据；
[0067]
s108，通过排土架高度调整模块利用高度调节设备对排土的输出口的高度进行调整，实现排土的高度落差调节。
[0068]
如图2所示，本发明实施例提供的露天矿山排土机除尘系统包括：
[0069]
尘土浓度采集模块1，与中央控制模块6连接，用于通过尘土浓度检测设备对排土机周围环境的尘土浓度进行检测；
[0070]
风速检测模块2，与中央控制模块6连接，用于通过风速传感器采集抽风设备的风速数据；
[0071]
土层位置检测模块3，与中央控制模块6连接，用于通过土层位置检测装置利用超声波检测土层在排土机传送带上的位置信息；
[0072]
高度检测模块4，与中央控制模块6连接，用于通过激光测距仪检测排土机出口端与地面的距离高；
[0073]
显示模块5，与中央控制模块6连接，用于通过显示屏对所述露天矿山排土机除尘系统的整体数据进行显示；
[0074]
中央控制模块6，与尘土浓度采集模块1、风速检测模块2、土层位置检测模块3、高度检测模块4、显示模块5、无线传输模块7、终端模块8、雾化除尘模块9、抽风除尘模块10、输送速度控制模块11、排土架高度调整模块12和影像采集模块13连接，用于通过中央处理器控制协调所述露天矿山排土机除尘系统各个模块的正常运行；
[0075]
无线传输模块7，与中央控制模块6连接，用于通过通信设备将数据传输至远程终端；
[0076]
终端模块8，与中央控制模块6、无线传输模块7连接，用于通过远程终端实现所述露天矿山排土机除尘系统的远程控制和监测；
[0077]
雾化除尘模块9，与中央控制模块6连接，用于通过雾化喷淋装置利用雾化对排土机周围的环境进行除尘；
[0078]
抽风除尘模块10，与中央控制模块6连接，用于通过抽风结构对灰尘进行吸收；
[0079]
输送速度控制模块11，与中央控制模块6连接，用于通过控制电机的转速，改变输送带的运行速度；
[0080]
排土架高度调整模块12，与中央控制模块6连接，用于通过高度调节设备对排土的输出口的高度进行调整，实现排土的高度落差调节；
[0081]
影像采集模块13，与中央控制模块6连接，用于通过摄像头对排土除尘的过程拍摄
相应的影像数据。
[0082]
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
[0083]
实施例1
[0084]
本发明实施例提供的露天矿山排土机除尘方法如图1所示，作为优选实施例，如图3所示，本发明实施例提供的通过图像处理程序对采集的影响数据进行预处理的方法包括：
[0085]
s201，将获取的影像数据导入进行去噪处理；
[0086]
s202，去噪处理完成后，对图像进行增强和平滑处理；并根据要求，将彩色图像进行灰度化；
[0087]
s203，将灰度化的图像进行二值化处理，在对图像进行边缘检测和判别；
[0088]
s204，提取图像对应的特征值，进行特征识别判断。
[0089]
本发明实施例提供的对影像数据进行去噪处理的方法，包括：
[0090]
(1)将获取的影像进行小波分解，确定各层的小波系数；
[0091]
(2)将高频系数建立阈值量化集合，并对高频系数进行阈值量化；
[0092]
(3)阈值量化完成后，利用二维小波重构图象信号。
[0093]
本发明实施例提供的对图像进行二值化处理方法，包括：
[0094]
(1)根据处理要求，设定一个初始化阈值，并建立相应的阈值图；
[0095]
(2)根据阈值图，将每个像素数据分为对象和背景像素数据，并计算各自的像素平均值；
[0096]
(3)根据对象和背景像素平均值，确定整体图像的像素值，用新的阈值继续分像素数据为对象与背景像素数据，直到计算出来的新阈值等于上一次阈值。
[0097]
实施例2
[0098]
本发明实施例提供的露天矿山排土机除尘方法如图1所示，作为优选实施例，如图4所示，本发明实施例提供的通过土层位置检测模块利用土层位置检测装置利用超声波检测土层在排土机传送带上的位置信息的方法包括：
[0099]
s301，通过土层位置检测模块将已经标定好三维坐标系统的水平工作台置于排土机传送带上方；在超声c扫描检测系统中输入土层参数，调节超声参数；
[0100]
s302，用利用土层位置检测装置前方的超声探头对土层的水平探测面进行水平扫描，得到一幅包含扫描位置信息与超声检测信号相对应的二维平面超声c扫描图像，初步确定图像中土层的平面位置坐标；
[0101]
s303，将十字激光器移动至平面位置坐标处，十字激光器中的十字光斑在工件中的投影即为土层的精确位置，配合十字光斑即将土层在排土机传送带上的平面位置投影进行准确的描绘。
[0102]
本发明实施例提供的通过土层位置检测模块将已经标定好三维坐标系统的水平工作台置于排土机传送带上方的方法，包括：
[0103]
在已经调试好三维坐标系统的超声c扫描装置的探头旁边固定十字激光器，激光器射出方向与超声探头的声束方向一致，即都垂直于坐标系的xy平面，并确保十字激光器的十字线分别平行于坐标系的x轴和y轴，通过测试和计算，得出超声探头中心与十字光斑在xy平面上的相对坐标。
[0104]
本发明实施例提供的通过十字激光器的十字线校准土层的位置，使得土层的长和
宽与坐标系的x轴和y轴平行，并将激光十字光斑对准土层左上角，通过超声c扫描软件查看得知超声探头声束在xy平面的坐标，根据超声探头和激光器的相对坐标得到激光十字光斑在xy平面的坐标。
[0105]
本发明实施例提供的通过测试和计算得出超声探头中心与十字光斑在xy平面上的相对坐标的方法，包括：
[0106]
在已经标定好的三维坐标系中得到探头的中心坐标为(x1，y1)，因为是定xy平面的相对坐标，因此z轴可以忽略，而十字光斑在该三维坐标系中的实际坐标直接测出为(x2，y2)，即可得出超声探头中心与十字光斑在xy平面上的相对坐标为(x2-x1，y2-y1)。
[0107]
实施例3
[0108]
本发明实施例提供的露天矿山排土机除尘方法如图1所示，作为优选实施例，如图5所示，本发明实施例提供的通过排土架高度调整模块对排土的输出口的高度进行调整方法的方法包括：
[0109]
s401，根据尘土浓度采集模块、风速检测模块、土层位置检测模块和高度检测模块检测到排土机周围灰尘的情况；
[0110]
s402，利用排土机出口端下方的液压伸缩杆，调整排出机出口端的高度；其中，排土机输送带结构通过销轴与排土机主体通过销轴连接。
[0111]
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solid state disk(ssd))等。
[0112]
以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。