本发明涉及电厂來煤检测技术领域，尤其涉及一种来煤质量检测系统及方法。
背景技术
随着煤炭市场的不断变化，目前许多发电厂采用原煤进行火力发电。由于原煤质量对于锅炉燃烧能效及安全性有着至关重要的影响，因此，火力发电厂都对原煤质量有特定的技术要求，相应的对入厂原煤实行质量检测，检测合格后再进行翻卸。为降低原煤运输成本，很多电场采用火车运输原煤，火车煤进厂后首先要进行人工抄车号和核对运票号工作，对来煤按不同供应商和煤种划分，再逐个目测来煤质量，必要时还需挖坑抽查，确保来煤无质量问题后才开始翻车和采样操作，整个过程耗时较长，翻卸总时间容易产生超时，发生火车延时服务费，增加电厂生产成本。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种来煤质量检测系统及方法，解决上述问题，自动、快速对来煤质量进行检测，缩短翻卸时间，避免产生火车延时服务费，在节约人工成本的同时，进一步降低生产成本。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种来煤质量检测系统，包括车号识别装置、來煤扫描装置、來煤称重装置、数据存储装置和燃料管理后台，
所述车号识别装置与数据存储装置电连接，用于读取车辆信息发送至数据存储装置，所述车辆信息包括但不限于车厢内长、车厢内宽、车厢底高和车厢重量；
所述來煤扫描装置与数据存储装置电连接，用于获取装车高度数据发送至数据存储装置；
所述來煤称重装置与数据存储装置电连接，用于获取装车重量数据发送至数据存储装置；
所述数据存储装置与燃料管理后台电连接，用于车号识别装置、來煤扫描装置、來煤称重装置与燃料管理后台之间的数据传输和存储；
所述燃料管理后台用于根据车辆信息、装车高度数据和來煤重量数据计算来煤密度，进而判断來煤质量。
特别地，所述来煤检测系统还包括來煤图像抓拍装置，所述來煤图像抓拍装置与数据存储装置电连接，用于获取來煤图像发送至数据存储装置，再经数据存储装置发送至燃料管理后台，燃料管理后台根据來煤密度和/或來煤图像判断來煤质量。
特别地，所述来煤检测系统还包括车号拍照装置，所述车号拍照装置与数据存储装置电连接，用于获取车号信息发送至数据存储装置，再经数据存储装置发送至燃料管理后台，燃料管理后台根据车号、装车高度、來煤重量、來煤质量生成來煤记录表。
特别地，所述车号识别装置采用射频读写器，所述來煤扫描装置采用lms111激光扫描器，所述來煤称重装置采用地衡，所述燃料管理后台采用pc机。
一种来煤质量检测方法，包括以下步骤，
s1：车号识别装置获取车辆信息发送至数据存储装置，所述车辆信息包括但不限于煤车车厢内长l、车厢内宽m、车厢底高h1和车厢重量t1；
来煤扫描装置获取装车高度数据发送至数据存储装置，所述装车高度数据包括但不限于装车总高度h、装车空高度h2；
來煤称重装置获取装车重量t发送至数据存储装置；
s2、数据存储装置将车辆信息、装车高度和装车重量数据发送至燃料管理后台；
s3、燃料管理后台根据车辆信息、装车高度和装车重量数据计算來煤密度，判断來煤质量。
特别地，所述来煤质量检测方法还包括以下步骤：
s4、來煤图像抓拍装置获取來煤图像；
s5、数据存储装置将來煤图像发送至燃料管理后台；
s6、燃料管理后台根据來煤图像判断來煤质量；
s7、燃料管理后台根据s3和/或s7中任一步骤的判断结果判断來煤质量，
当步骤s3和s6均判断來煤质量合格时，则燃料管理后台最终判断來煤质量合格；当步骤s3或s6中任一步骤判断來煤质量不合格时，则燃料管理后台最终判断來煤质量不合格。
特别地，所述步骤s3具体包括以下步骤：
s31、根据公式1计算装煤高度h
h＝h-h1-h2公式1
s32、根据公式2计算装煤面积s
s33、根据公式3计算装煤体积v
s34、根据公式4计算装煤重量t
t＝t-t1公式4
s35、根据公式5计算來煤密度ρ
s37、管燃料理后台存储有來煤密度与來煤质量对应表，根据來煤密度
判断來煤质量。
特别地，所述来煤质量检测方法还包括以下步骤：
s8、车号拍照装置获取车号信息发送至数据存储装置，再经数据存储装置发送至燃料管理后台，燃料管理后台根据车号、装车高度、來煤重量、來煤质量生成來煤记录表。
特别地，所述来煤质量检测方法还包括以下步骤：
s9、当步骤s3和/或s6中判断结果为來煤质量不合格时，发出报警信息。
本发明提出了一种来煤质量检测系统及方法，通过车号识别装置、来煤扫描装置和來煤称重装置分别获取车辆信息、装车高度数据和装车重量数据，燃料管理后台根据车辆信息、装车高度和装车重量数据计算來煤密度，从而判断来煤质量，进而实现对来煤质量自动、快速进行检测，检测结果准确，缩短翻卸时间，避免产生火车延时服务费，在节约人工成本的同时，进一步降低电厂生产成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明实施例1提供的来煤质量检测系统结构图。
图2为本发明实施例2提供的来煤质量检测方法流程图。
图3为本发明实施例2提供的c70型通用敞车装煤车厢外形图。
图4为本发明实施例3提供的来煤质量检测方法流程图。
附图标记：1-车号识别装置、2-来煤扫描装置、3-来煤称重装置、4-数据存储装置、5-燃料管理后台、6-来煤图像抓拍装置、7-车号拍照装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例公开了一种来煤质量检测系统及方法，如图1所示，图1为本发明实施例1提供的来煤质量检测系统结构图。
本实施例以火车来煤为例进行说明。所述来煤质量检测系统包括车号识别装置1、來煤扫描装置2、來煤称重装置3、数据存储装置4和燃料管理后台5。在煤车进入电厂入口处的铁轨上设置门型架，门型架横梁上设有来煤扫描装置2，门型架下方的铁轨上设有车号识别装置1，门型架下方的铁轨下设有来煤称重装置3，车号识别装置1、来煤扫描装置2、来煤称重装置3均与数据存储装置电连接，数据存储装置与燃料管理后台远程通讯。煤车底部设有ic卡，ic卡内预先写入煤车信息，包括车号、车厢三维数据(车厢内长l、车厢内宽m、车厢底高h1)、车厢重量t1等。所述车号识别装置1采用射频读写器，射频读写器设置于铁轨上，随着煤车的驶入，当煤车底部的ic卡距离射频读写器5-10cm的距离时，射频读写器向ic卡发一组固定频率的电磁波，该电磁波一部分是电源信号，由ic卡接收后与卡片内部的lc电路产生一个瞬间能量来供给ic卡芯片工作；另一部分是指令和数据信号，完成一次读写操作，获取ic卡内存储的煤车信息，并将其发送至数据存储装置4。所述来煤扫描装置2采用sick公司的lms111激光扫描器，lms111采用成熟的tof原理，非接触式检测，且加入了最新的多次回波检测技术，即使在恶劣环境下也能准确测量出装车高度数据，包括装车总高度h、装车空高度h2等，并将其发送至数据存储装置4。所述來煤称重装置3采用地衡，地衡安放在铁轨下的地下基坑里，表面与地面持平，将煤车和所载原煤一同称重，获得装车重量t，并将其发送至数据存储装置4。所述数据存储装置4采用存储服务器，存储煤车信息、装车高度数据和装车重量数据。存储服务器内部集成微软sqlserver2005数据库，并集成有通讯接口，可以通过有线通讯或无线通讯与远程的燃料管理后台进行数据传输。燃料管理后台5接收现场采集的煤车信息、装车高度数据和装车重量数据，根据煤车信息和装车高度数据计算来煤体积，再根据来煤体积和来煤重量计算来煤密度，从而判断出来煤质量。所述燃料管理后台5的工作原理参考实施例2。
本实施例的优选实施方案为所述来煤质量检测系统还包括來煤图像抓拍装置6，所述來煤图像抓拍装置6采用高清摄像头1，设置于门型架横梁上，正对煤车进行图像抓拍，在铁轨两侧设置对射式光电开关，当光电开关检测到煤车驶入后启动高清摄像头1，按照一定的时间间隔抓拍煤车图像，高清摄像头1与数据存储装置4电连接，抓拍的来煤图像发送至数据存储装置4，再经数据存储装置4发送至燃料管理后台5，采用图像识别技术，燃料管理后台预设火车车厢装煤图片和空车图片，将抓拍的图像与预设图片进行对比，判断是否存在空车的情况。有空车则判断来煤质量不合格，没有则判断来煤质量合格。
本实施例的优选实施方案为所述来煤质量检测系统还包括车号拍照装置7，所述车号拍照装置7采用高清摄像头2，设置于门型架立柱上。煤车侧面标注有火车车号，高清摄像头2与上述对射式光电开关联动，当光电开关检测到煤车驶入后启动高清摄像头2，抓拍包含车号信息的煤车侧面图像，高清摄像头2与数据存储装置4电连接，抓拍的来煤图像发送至数据存储装置4，再经数据存储装置4发送至燃料管理后台5。燃料管理后台5从中提取出车号信息，结合车号识别装置1获取的装车高度、來煤重量、來煤质量等数据共同生成來煤记录表。如表1所示，表1为包含车号、装车高度、车厢重量等参数变量的来煤记录表。需要说明的是，所述来煤记录表还可以进一步添加来煤煤车图像等变量，以显示更多来煤信息，如表2所示，表2为包含高清摄像头1抓拍的煤车图像的来煤记录表，当鼠标点击某车号时，弹出车号对应抓拍的煤车图像。
表1
需要说明的是，所述煤车底部设置的ic卡内还可以预先写入煤车其他信息，如来煤矿名、结算矿名、发站、车辆节数、发煤时间等，则对应的来煤记录表可以进一步将该信息进行显示。
本实施例的优选实施方式为所述燃料管理后台5采用pc机，pc机设有无线网卡，可以与现场的数据存储装置4进行无线通讯，传输数据。
需要说明的是，所述来煤质量检测系统不但适用于火车，同样适用于汽车。当来煤车辆为汽车时可在汽车上预设ic卡，ic卡内预先写入来煤汽车信息，包括车厢三维数据(车厢内长l、车厢内宽m、车厢底高h1)、车厢重量t1等，门型架上设置射频读写器，读取来煤汽车数据后其他判断来煤质量的过程与火车相同。
实施例2
本实施例公开了一种来煤质量检测方法，如图2所示，图2为本发明实施例2提供的来煤质量检测方法流程图。
所述来煤质量检测方法包括以下步骤，
s1：车号识别装置获取车辆信息发送至数据存储装置，所述车辆信息包括但不限于煤车车厢内长l、车厢内宽m、车厢底高h1和车厢重量t1；
来煤扫描装置获取装车高度数据发送至数据存储装置，所述装车高度数据包括但不限于装车总高度h、装车空高度h2；
來煤称重装置获取装车重量t发送至数据存储装置。
以c70型通用敞车为例，如图3所示，图3为本发明实施例2提供的c70型通用敞车装煤车厢外形图。车号识别装置1读取煤车底部ic卡信息，获取车辆信息，其中煤车车厢内长l＝13000mm、车厢内宽m＝2792mm、车厢底高h1＝1083mm和车厢重量t1＝23吨。来煤扫描装置2通过扫描获取车厢的装车总高度h和装车空高度h2，根据车型不同以及每节车厢装煤多少的区别，装车总高度h和装车空高度h2是一个连续变化的数值。来煤称重装置3获取装车重量t＝88吨。车号识别装置1、来煤扫描装置2、来煤称重装置3获取的数据发送至数据存储装置4。
s2、数据存储装置将车辆信息、装车高度和装车重量数据发送至燃料管理后台。
s3、燃料管理后台根据车辆信息、装车高度和装车重量数据计算來煤密度，判断來煤质量。
本实施例的优选实施方式为所述步骤s3具体包括以下步骤：
s31、燃料管理后台根据公式1计算装车高度h
h＝h-h1-h2公式1
s32、燃料管理后台根据公式2计算装煤面积s
s33、燃料管理后台根据公式3计算装煤体积v
本实施例中燃料管理后台获得该煤车的装车总高度h数值依次为：3130mm、3143mm、3152mm、3159mm、3129mm、3145mm、3140mm、3155mm、3150mm、3133mm、3148mm、3143mm、3151mm、3146mm、3143mm、3131mm；对应的，获得该煤车的装车空高度h2数值依次为：310mm、406mm、453mm、485mm、339mm、380mm、307mm、361mm、453mm、395mm、476mm、379mm、424mm、381mm、473mm、334mm。将h1、h2数值和煤车车厢内长l＝13000mm、车厢内宽m＝2792mm、车厢底高h1＝1083mm代入公式1、公式2和公式3可以计算获得装煤体积v＝69米3。
s34、燃料管理后台根据公式4计算装煤重量t
t＝t-t1公式4
将车厢重量t1＝23吨、装车重量t＝88吨代入公式4，计算装煤重量t＝65吨。
s35、燃料管理后台根据公式5计算來煤密度ρ
将装煤重量t＝65吨、装煤体积v＝69米3代入公式5，计算來煤密度ρ＝0.94吨/米3。
s37、管燃料理后台存储有來煤密度与來煤质量对应表，根据來煤密度判断來煤质量。
煤炭密度与质量成反比，一般情况下，煤炭密度越小质量越好，装车高度越高；煤炭密度越大质量越差，装车高度越低。根据单机容量的不同，各电厂对燃煤质量的要求也不同，对应的对燃煤热值的要求不同，如以30万kw的发电机组为例，其燃煤发热量要求在25mj/kg以上，对于一般中小型电厂的燃煤发热量要求在21mj/kg以上，对于沸腾燃烧的小型坑口电厂来说，燃煤发热量要求在12.5mj/kg以上。各电厂根据自身容量设置对应的燃煤发热量要求作为衡量来煤质量的标准。通常按照行业标准设有来煤密度与来煤发热量对应表，如表3所示，表3为来煤密度与来煤发热量对应表，根据该表可以进一步根据来煤密度判断来煤是否合格。进一步的，对于不同型号尺寸的车厢，装车高度和来煤密度可以对应，则进一步可以根据装车高度判断来煤是否合格。本实施例所述來煤密度ρ＝0.94吨/米3检测结果为合格。
表3
本实施例计算获得的装车高度和来煤密度结合表3可以获得来煤发热量，工作人员可以参照来没发热量决定配煤上仓或堆料工作，将来煤质量检测信息进一步服务于生产，拓展现有设备在实际工作中的作用。
实施例3
为获取更准确的检测结果，本实施例3在实施例2的基础上进一步增加了通过对煤车图像进行抓拍判断来煤质量的方法，如图4所示，图4为本发明实施例3提供的来煤质量检测方法流程图。
增加的通过对煤车图像进行抓拍判断来煤质量的步骤具体包括：
s4、來煤图像抓拍装置获取來煤图像；
s5、数据存储装置将來煤图像发送至燃料管理后台；
s6、燃料管理后台存储有來煤图像与來煤质量对应表，根据來煤图像判断來煤质量；
s7、燃料管理后台根据s3和/或s7中任一步骤的判断结果判断來煤质量。
本实施例通过设置于门型架衡量上的高清摄像头1按照一定的时间间隔抓拍煤车图像，高清摄像头1与数据存储装置4电连接，抓拍的来煤图像发送至数据存储装置4，再经数据存储装置4发送至燃料管理后台5，燃料管理后台5预设火车车厢装煤图片和空车图片，采用图像识别技术将抓拍的图像与预设图片进行对比，判断是否存在空车的情况。有空车则判断来煤质量不合格，没有则判断来煤质量合格。
当实施例2中的步骤s3和实施例3中的步骤s6均判断來煤质量合格时，则燃料管理后台最终判断來煤质量合格；当步骤s3或s6中任一步骤判断來煤质量不合格时，则燃料管理后台最终判断來煤质量不合格。
为了将来煤信息更好的应用于生产，更好的发挥来煤质量检测系统及方法的作用，本实施例的优选实施方式为所述来煤质量检测方法还包括以下步骤：
s8、车号拍照装置获取车号信息发送至数据存储装置，再经数据存储装置发送至燃料管理后台，燃料管理后台根据车号、装车高度、來煤重量、來煤质量生成來煤记录表。
当来煤质量不合格时为方便工作人员及时知晓，本实施例所述优选实施方式为所述来煤质量检测方法还包括以下步骤：
s9、当步骤s3和/或s6中判断结果为來煤质量不合格时，发出报警信息。所述报警信息可以是在燃料管理后台的pc机上弹出提示信息，也可以以短信形式发送到管理人员手机中，管理人员再根据现场查看情况给出处理方案。
所述来煤质量检测系统投入使用后效果显著。某日，一列42节煤车进厂，该车有货票，但来煤质量检测系统扫描某节车厢装车高度为0，同时高清摄像头1也清晰的抓拍到该车厢为空车。又某日，一列50节煤车进厂，来煤质量检测系统计算获得的来煤密度和装车高度均出现红色报警，相关工作人员到现场进行查看后发现该批煤炭部分车辆存在掺杂使假情况，做退货处理，为公司减小了损失。所述来煤质量检测系统投入使用后，火车煤抄、对号时间大大减少，值班人员工作效率有较大提升，出错概率明显降低。如表4、表5所示，表4、表5分别为系统投运前及投运后(表2)的抄、对号总耗时对比分析：一列40节左右的火车抄、对号时间由以前的90分钟左右降到了40分钟左右，极大地降低了工作时间，有效提高了工作效率，从而大大降低了火车延时服务费产生的可能，为公司节约开支。不仅如此，该系统在来煤装车数据和图像方面提供了第一手资料，有效地减少商务纠纷风险。同时通过对历史每矿、每发站来煤质量与装车高度建立数据模型后，可预判当前火车装煤高度对应矿点和发站的每节、每批质量，为后续入厂煤验收和入炉直接上仓提供数据支撑和有效保障。
表4
表5
本发明的技术方案，可以避免因人工来煤检测过程耗时较长易产生火车延时服务费，导致电厂人工成本和生产成本增高的问题，实现自动、快速对来煤质量进行检测，缩短翻卸时间，避免产生火车延时服务费，在节约人工成本的同时，进一步降低生产成本。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。