专利名称：物料水分的在线检测装置及其检测方法
技术领域：
本发明属于料场混匀造堆物料水分检测技术领域，特别属于物料水分的在 线检测装置及其检测方法。
背景技术：
物料场进行混匀造堆的物料品种多、料量大、造堆时间较长，各物料的含 水量随不同的进货批次、不同的取料时间都随时发生着改变。为了保证混匀造 堆的质量，精确测定参与造堆各物料的水分含量是非常关键的工作。目前，混
匀造堆各物料的水分测定一般是由人工每8小时抽取料堆的物料样本，经过规 定时间的高温加热，蒸发掉物料中的水分，才能得到物料含水率。然后按相关 的概率统计，推算出造堆物料的水分值。由于人工采集的物料样本量少、采集 点覆盖面小、采集周期长、采集结果的时效性差等不利因素，制约着混匀造堆 质量的进一步提高。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题是提供一种能够精确地检测造堆各物料水 分的物料水分的在线检测装置。
本发明解决技术问题的技术方案为物料水分的在线检测装置，包括安装 在用于输送各种物料的配料矿槽传送带上的水分计，水分计与水分检测计算机 连接。
所述的水分计为多波长红外线水分计，红外线水分计的探头通过RS485总 线与水分检测计算机连接，水分检测计算机分别与主控室控制计算机、主控室 管理计算机之间通讯。
两台红外线水分计安装在配料矿槽传送带上，所述的水分检测计算机分别 与主控室控制计算机、主控室管理计算机通过Ethernet网(以太网)交换数据信息。
所述的水分计为双波长红外线水分计或三波长红外线水分计。 本发明所要解决的其次技术问题是提供一种物料水分的在线检测装置的检 测方法，该方法包括下列顺序的步骤
(1) 红外线水分计探头在线测量通过其的物料的水分，并将实时采集的吸 光度数字量传输至水分检测计算机；
(2) 水分检测计算机根据主控室控制计算机对接收到的吸光度数字量进行 数据处理；
(3) 水分检测计算机与主控室管理计算机之间通讯。 所述的水分检测计算机对物料水分进行设定，水分检测计算机根据主控室
控制计算机提供的物料标识，自动切换到对应的物料标定线，实时地将吸光度 转换成该物料的水分值。
所述的水分检测计算机统计各种物料的不同堆、不同批次及瞬间的水分值， 向主控室管理计算机提供各种物料相应的各种统计水分值。
所述的水分检测计算机与主控室控制计算机和主控室管理计算机之间通过 Ethernet网交换数据。
本发明与现有技术相比，采用计算机自动识别物料种类技术与红外线水分 检测仪器相结合，能够在造堆物料输送的过程中，实时在线检测物料的水分值， 节省了大量的人力，提高了检测精度和检测量。根据本装置提供的各种统计分 析报表，能够更加详实地分析造堆过程中物料含水率的变化趋势，及时调整作 业计划，为提高混匀造堆质量提供了科学的技术手段。
图l为本发明的结构示意图2为本发明的工作流程图。
在图1、 2中，1为红外线水分计、2为红外线水分计探头、3为水分检测计算机、4为主控室控制计算机、5为主控室管理计算机。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作详细的说明。
如图1、 2所示
物料水分的在线检测装置，包括安装在用于输送各种物料的配料矿槽传送
带上的水分计，水分计与水分检测计算机3连接。两台红外线水分计1安装在 配料矿槽传送带上，红外线水分计探头2通过RS485总线与水分检测计算机3 连接，水分检测计算机3分别与主控室控制计算机4、主控室管理计算机5之间 通讯，水分检测计算机3分别与主控室控制计算机4、主控室管理计算机5通过 Ethernet网交换数据信息。
吸收度-SXX〃 SXXX a)=l/a
所述的水分计为多波长红外线水分计，本装置选用双波长红外线水分计或 三波长红外线水分计。本装置采用红外线水分计1作为装置前端的水分检测设 备，物料水分的测量精度达到±0.1%，此精度因不同应用场合而异。红外线水 分计1主要利用水对红外线的吸收原理，根据物料中水分对红外线的吸收量， 反映物料的含水量。红外线水分计1为了消除外界干扰的影响，如物料的表面 状态、颜色、结构等因素的影响，除了使用测量光一M光外，还要选取与M 光相邻的不易被水吸收的波长作为参比光——Rl光，由于外界干扰对这两个波 长基本相同，求出他们的比率也就消除了外界干扰的影响，我们把这个比率定 义为吸光度，其计算公式如下-
三波长红外线水分计比双波长红外线水分计增加了 一个波长——参照比对 光R2光，R2光位于M光的另一侧，把M光与其两侧的R1 、 R2光与被测物 料作用后的信号进行计算，便可以消除被测物料质地变化所引起的测量误差， 其计算公式如下-<formula>formula see original document page 6</formula>两台红外线水分计探头2挂接在RS485总线上，经无线传输与水分检测计 算机3进行数据交换，水分检测计算机3分别与主控室控制计算机4、主控室管 理计算机5之间则通过Ethernet网交换数据信息。现场的红外线水分计探头2 在线测量通过红外线水分计1的物料，现场的红外线水分计探头2实时采集的 吸光度数字量经过无线传输发送到水分检测计算机3。由于红外线水分计1在工 作时无法区分检测结果的有效含义，因此水分检测计算机3必须能够分辨出红 外线水分计1输出结果的有效含义，并进行相应的数据处理，同时水分检测计 算机3还必须能够去除外界环境干扰因素对红外线水分计1测量结果的影响。
上料的各种物料种类信息来源于主控室控制计算机4，水分检测计算机3按 UDP通讯协议接受主控室控制计算机4定时发送的生产状态信息包，水分检测 计算机3根据上料的物料种类同步切换到对应的物料标定线，实时检测、保存 物料的瞬时水分值，根据物料的瞬时水分值统计出各批次、各堆的统计水分值, 水分检测计算机3完成物料水分的设定工作，可以根据主控室控制计算机4提 供的物料标识，自动切换到对应的物料代码，自动切换到对应的物料标定线， 实时地将吸光度转换为该物料的水分值。同时水分检测计算机3还实时显示该 物料当时检测的水分值和当前堆、当前批次目前阶段的统计水分值。水分检测 计算机3提供关于各种物料在不同堆、不同批次时的统计水分值的查询功能， 并向主控室管理计算机5提供所需各物料的各种统计形式的水分值数据。
由于水分检测计算机3采集的是红外线水分计1发送的物料水分吸光度值， 需要将吸光度值转换成对应物料的水分值。但各种物料对红外线的吸收性能不 同，因此，无法采用统一的转换标准进行转换。经过对各种物料在不同含水率 情况下的吸光度的分析和对多种曲线拟合方法的研究和改进，最终完成了符合 物料特性的曲线拟合算法的设计。
本装置集仪表、计算机服务器、计算机客户端、有线传输和无线传输多种功能于一体。为了完成如此复杂和实时性要求高的集成系统，采用核心调度模 块的工作模式，合理安排多项实时处理过程之间的相互次过对数据库系统的合 理设计，使数据库查询在极限的条件下都能在规定的时间内完成，保证系统整 体的实时性能和海量数据的处理能力。在核心调度模块的参与下，本装置完满 地实现了物料水分标定、实时数据采集、实时数据无线传输、网络数据通信、 数据库管理、实时数据的曲线显示、历史数据的曲线显示和列表显示等等的工 作。
本装置的具体工作过程如下
第一步红外线水分计探头2在线测量通过其的物料的水分，并将实时采 集的吸光度数字量传输至水分检测计算机3;
第二步水分检测计算机3对接收到的吸光度数字量进行数据处理，水分 检测计算机3根据主控室控制计算机4提供的物料标识，自动切换到对应的物 料标定线，实时地将吸光度转换成该物料的水分值；
第三步水分检测计算机3与主控室管理计算机5之间通讯，水分检测计 算机3统计该物料不同堆、不同批次及瞬间的水分值，向主控室管理计算机5 提供物料相应的各种统计水分值。
本装置保存物料标定的原始数据和物料每三分钟区间的采样水分值，利用数据 库的丰富管理功能，以表格形式提供査询物料曲线标定时的原始数据及对各物 料水分值的多种统计，同时提供灵活方便的查询支持和历史数据显示。
权利要求
1、物料水分的在线检测装置，其特征在于包括安装在用于输送各种物料的配料矿槽传送带上的水分计，水分计与水分检测计算机连接。
2、 根据权利要求1所述的物料水分的在线检测装置，其特征在于所述的水分计为多波长红外线水分计，红外线水分计的探头通过RS485总线与水分检测计算机连接，水分检测计算机分别与主控室控制计算机、主控室管理计算机之间通讯。
3、 根据权利要求2所述的物料水分的在线检测装置，其特征在于两台红外线水分计安装在配料矿槽传送带上，所述的水分检测计算机分别与主控室控制计算机、主控室管理计算机通过Ethernet网交换数据信息。
4、 根据权利要求2所述的物料水分的在线检测装置，其特征在于所述的 水分计为双波长红外线水分计或三波长红外线水分计。
5、 物料水分的在线检测装置的检测方法，该方法包括下列顺序的步骤(1) 红外线水分计探头在线测量通过其的物料的水分，并将实时采集的吸光度数字量传输至水分检测计算机；(2) 水分检测计算机根据主控室控制计算机对接收到的吸光度数字量进行 数据处理；(3) 水分检测计算机与主控室管理计算机之间通讯。
6、 根据权利要求5所述的物料水分的在线检测装置的检测方法，其特征在于所述的水分检测计算机对物料水分进行设定，水分检测计算机根据主控室控制计算机提供的物料标识，自动切换到对应的物料标定线，实时地将吸光度 转换成该物料的水分值。
7、 根据权利要求5所述的物料水分的在线检测装置的检测方法，其特征在 于所述的水分检测计算机统计各种物料的不同堆、不同批次及瞬间的水分值， 向主控室管理计算机提供各种物料相应的各种统计水分值。
8、 根据权利要求5所述的物料水分的在线检测装置的检测方法，其特征在于所述的水分检测计算机与主控室控制计算机和主控室管理计算机之间通过 以太网交换数据。
全文摘要
本发明公开了物料水分的在线检测装置，包括安装在用于输送各种物料的配料矿槽传送带上的水分计，水分计与水分检测计算机连接。本发明还公开了一种物料水分的在线检测装置的检测方法。本发明与现有技术相比，采用计算机自动识别物料种类技术与红外线水分检测仪器相结合，能够在造堆物料输送的过程中，实时在线检测物料的水分值，节省了大量的人力，提高了检测精度和检测量。根据本装置提供的各种统计分析报表，能够更加详实地分析造堆过程中物料含水率的变化趋势，及时调整作业计划，为提高混匀造堆质量提供了科学的技术手段。
文档编号G01N21/31GK101644671SQ20091014478
公开日2010年2月10日 申请日期2009年9月1日 优先权日2009年9月1日
发明者凤琦玲, 驹 张, 巍 高 申请人:马鞍山钢铁股份有限公司