一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置及其监测方法制造方法及图纸

一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置及其方法，其特征在于，包括粉尘粒径和浓度采集装置、温度采集装置、上位机以及预警装置；采用的检测装置以及检测方法，能够根据实时测量的浓度、温度和粒径条件，得出粉尘最小点火能，可用于木材加工企业除尘管道的实时监测，准确率高，误报几率小，避免频繁报警，提高生产效率。另外可以额外配置火花探测装置，能够有效的对除尘管道实施监控和预警，降低误报几率，节省企业的防爆成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置及其监测方法
本专利技术涉及木材学领域，特别是一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测方法及装置。
技术介绍
粉尘爆炸极限包括爆炸下限和爆炸上限。粉尘爆炸下限是指在空气中，遇火源能发生爆炸的粉尘最低浓度。一般用单位体积内所含粉尘质量表示，其单位为g/m3。爆炸下限越低，粉尘爆炸危险性越大。不同种类粉尘其爆炸下限不同，同种物质粉尘其爆炸下限也随条件变化而改变。木质粉尘一般产生于木材加工场所。在锯切、铣削、刨削、涂饰、磨削等生产工序中会产生大量木质粉尘。木粉在一定条件下，极易发生燃烧和爆炸事故。据统计，在1785—2012年期间，在全世界所发生的粉尘爆炸事故中，木质粉尘爆炸事故的比例为17％，仅次于食品加工类粉尘。我国每年发生的木质粉尘爆炸事故多达数十起，甚至上百起。因此，研制木质粉尘实时监测装置具有重要意义。一般而言，在木材加工场所中，木质粉尘浓度最高的地方集中在除尘管道的内部，这里也是最容易发生爆炸的地方。目前，针对粉尘燃爆防控的措施有两种；第一种是设置爆炸危险浓度，一旦超过危险浓度即立刻报警。第二种是在易燃易爆区域设置火花探测装置，如中国专利技术专利201810585659.6提供了一种木质粉尘高效除尘控爆安全工程集成系统，该系统的粉尘防爆监控报警智能安全控制系统内设置火花探测装置，一旦探测到火花便启动应急措施。防爆的应急措施一般包括喷淋水和通过输气管道释放惰性气体等。但实际上粉尘只有在超过最小点火能的条件下才会点燃或者爆炸。检测到火花便启动应急措施或者超过危险浓度即立刻启动应急措施，产生误报几率很高。这不仅严重影响企业的正常生产，而且提高了企业的防爆成本。改进的做法应该是根据粉尘最小点火能设置好阈值。当检测到火花能量超过或者接近阈值时，才启动防爆应急措施。因此，粉尘的最小点火能是设计粉尘爆炸防控装置中的重要参考指标。但是，国内在木质粉尘燃爆的实验研究较晚，可用于研发其燃爆预警与控制系统的指标实测数据很少，没有专门针对木质粉尘爆炸数据作为参考，在市场上现存的木质粉尘防爆装置很多都是在参考其他粉尘燃爆数据的基础上研发的，预警装置误报几率较高；也有极少的装置设计时考虑了木粉的最小点火能，在装置内设置好固定的最小点火能作为阈值，当检测到接近或者超过阈值现象时启动报警。然而，在使用过程中，这类装置依然会出现较多误报的情况。误报的原因之一就是木质粉尘可供参考的实验数据不足。而且，很多早期实验也没有遵循相应的标准或者规范。近年来，由于木材加工企业爆炸事故增多，很多学者开始研究木质粉尘的爆炸特性。这些研究表明，木质粉尘的最小点火能并非一个固定值，而是与粉尘浓度、粉尘粒径和实时温度等参数均存在密切关系。在木材加工企业中，粉尘的浓度和粒径均处于实时变化的状态，企业所处的环境温度也会变化。基于固定的最小点火能而设计的装置出现误报不可避免。为了能够提高木质粉尘防爆预警的准确性，需要实时的检测环境中的粉尘浓度、粒径和温度，通过实验研究得出的最小点火能与粉尘浓度、粒径和温度的关系，实时预测得到木质粉尘的最小点火能，再根据最小点火能的数值进行监测，并采用相应的预警措施。目前市场上已有的实时浓度测量仪多数是根据光的散射原理研制而成，测量上限一般为(1000mg/m3)。然而，在木材加工企业的除尘管道中粉尘浓度远高于这个上限值，因此现有的浓度测量装置尚不足以用于木材加工企业除尘管道的测量。木质粉尘的粒径测量方法，一般采用化学方法或者粒度仪进行测量。无论哪种方法，都还难以做到实时测量。因此，目前，基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置还不存在。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术公开了一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测方法及装置，其具体技术方案如下：一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置，其特征在于，包括粉尘粒径和浓度采集装置、温度采集装置、上位机以及预警装置；所述上位机与粉尘粒径和浓度采集装置、温度采集装置、报警装置通过电缆连接；所述粉尘粒径和浓度采集装置包括CCD拍摄装置、透明气室、进气管以及出气管；所述CCD拍摄装置位于所述透明气室一侧，所述CCD拍摄装置通过电线连接上位机，所述CCD拍摄装置用于拍摄透明气室内部；所述透明气室顶部设置有标尺；所述进气管一端连接除尘管道的上风口，另一端连接透明气室顶部；所述出气管一端连接除尘管道的下风口，另一端连接透明气室底部；所述温度采集装置包括多个数字温度传感器、单片机以及串口芯片，所述单片机与所述串口芯片电连接，多个数字温度传感器与串口芯片电连接；多个数字温度传感器在除尘管道内均匀分布安装；所述单片机与所述上位机电连接；所述预警装置为语音提示器。进一步的，为了提升CCD拍摄装置的清晰性，所述CCD拍摄装置采用装有显微物镜的高清工业级CCD相机。进一步的，为了提升CCD拍摄装置的准确性，采用四台CCD拍摄装置同时抓拍，并且CCD装置可旋转多角度拍摄；所述四台CCD拍摄装置底部设置安装旋转机构，所述安装旋转机构包括CCD支架、旋转臂以及旋转底座；所述述CCD支架为包括竖直板和安装板，所述安装板数量为四个，所述安装板一侧与所述竖直板固定连接，所述CCD拍摄装置固定安装于所述安装板顶部，所述CCD拍摄装置一端底部通过螺栓固定在所述安装板上；所述安装板为两组，每组两个，一组内的两个安装板分别设置于所述竖直板两侧，所述两组安装板在竖直板顶部呈上下分布；所述旋转底座位于所述透明气室下方位置，所述旋转底座包括方形壳体、旋转电机以及电机旋转轴，所述电机位于所述方形壳体内部，所述电机旋转轴为竖直设置顶部连接旋转臂，底部连接旋转电机，所述旋转臂为一体式结构，包括旋转盘以及连接板，所述连接板设置于所述旋转盘一侧，所述连接板顶部与所述竖直板的底部固定连接，所述旋转盘底部中心位置与所述电机旋转轴固定连接。进一步的，所述透明气室上固定设置有标尺，作为CCD拍摄装置像素识别的参考。进一步的，为了减小CCD拍照过程中由于拍摄角度问题，避免引起标尺识别误差，保证拍摄方向与气室标尺垂直，所述透明气室底部固定设置有气室平台，气室平台上固定设置有水平仪；所述气室平台为圆形板体结构，所述气室平台底部设置平台安装座，所述平台安装座为方形箱体结构，固定设置于出气管上，所述平台安装座顶部设置有平台安装板，所述平台安装板大小、形状与气室平台相对应，所述平台安装板与所述气室平台呈上下分布，所述平台安装板与所述气室平台之间通过调节螺丝实现连接，使用时通过对调节螺丝进行调节实现气室平台的高低调整。进一步的，所述气室平台上的水平仪有两个，分别为横向和纵向设置，能够辨别横向和纵向上的位置水平。进一步的，为了方便检测测量CCD拍摄装置是否水平放置，所述CCD拍摄装置上固定设置有水平仪，所述安装板底部一侧设置有调节螺丝，所述调节螺丝位于所述CCD拍摄装置底部一侧。进一步的，为了避免工厂内粉尘污染CCD镜头，所述粉尘粒径和浓度采集装置外部设置有一个密封外罩，该外罩用于防尘，所述密封外罩为方形罩体结构，所述旋转底座位于密封外罩内部底部中心位置，所述密封外罩顶部设置有进气口，进气口与进气管的一端固定连接；一侧侧壁上设置有出气口，出气口与出气管的一端固定连接。为了保证CCD拍摄的亮度和图像识别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置，其特征在于，包括粉尘粒径和浓度采集装置、温度采集装置、上位机以及预警装置；所述上位机与粉尘粒径和浓度采集装置、温度采集装置、报警装置通过电缆连接；所述粉尘粒径和浓度采集装置包括CCD拍摄装置、透明气室、进气管以及出气管；所述CCD拍摄装置位于所述透明气室一侧，所述CCD拍摄装置通过电线连接上位机，所述CCD拍摄装置用于拍摄透明气室内部；所述透明气室顶部设置有标尺；所述进气管一端连接除尘管道的上风口，另一端连接透明气室顶部；所述出气管一端连接除尘管道的下风口，另一端连接透明气室底部；所述温度采集装置包括多个数字温度传感器、单片机以及串口芯片，所述单片机与所述串口芯片电连接，多个数字温度传感器与串口芯片电连接；多个数字温度传感器在除尘管道内均匀分布安装；所述单片机与所述上位机电连接；所述预警装置为语音提示器。

【技术特征摘要】
1.一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置，其特征在于，包括粉尘粒径和浓度采集装置、温度采集装置、上位机以及预警装置；所述上位机与粉尘粒径和浓度采集装置、温度采集装置、报警装置通过电缆连接；所述粉尘粒径和浓度采集装置包括CCD拍摄装置、透明气室、进气管以及出气管；所述CCD拍摄装置位于所述透明气室一侧，所述CCD拍摄装置通过电线连接上位机，所述CCD拍摄装置用于拍摄透明气室内部；所述透明气室顶部设置有标尺；所述进气管一端连接除尘管道的上风口，另一端连接透明气室顶部；所述出气管一端连接除尘管道的下风口，另一端连接透明气室底部；所述温度采集装置包括多个数字温度传感器、单片机以及串口芯片，所述单片机与所述串口芯片电连接，多个数字温度传感器与串口芯片电连接；多个数字温度传感器在除尘管道内均匀分布安装；所述单片机与所述上位机电连接；所述预警装置为语音提示器。2.根据权利要求1所述的一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置，其特征在于，所述CCD拍摄装置采用装有显微物镜的高清工业级CCD相机。3.根据权利要求1所述的一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置，其特征在于，所述四台CCD拍摄装置底部设置安装旋转机构，所述安装旋转机构包括CCD支架、旋转臂以及旋转底座；所述述CCD支架为包括竖直板和安装板，所述安装板数量为四个，所述安装板一侧与所述竖直板固定连接，所述CCD拍摄装置固定安装于所述安装板顶部，所述CCD拍摄装置一端底部通过螺栓固定在所述安装板上；所述安装板为两组，每组两个，一组内的两个安装板分别设置于所述竖直板两侧，所述两组安装板在竖直板顶部呈上下分布；所述旋转底座位于所述透明气室下方位置，所述旋转底座包括方形壳体、旋转电机以及电机旋转轴，所述电机位于所述方形壳体内部，所述电机旋转轴为竖直设置顶部连接旋转臂，底部连接旋转电机，所述旋转臂为一体式结构，包括旋转盘以及连接板，所述连接板设置于所述旋转盘一侧，所述连接板顶部与所述竖直板的底部固定连接，所述旋转盘底部中心位置与所述电机旋转轴固定连接。4.根据权利要求1所述的一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置，其特征在于，所述透明气室上固定设置有标尺，作为CCD拍摄装置像素识别的参考。5.根据权利要求1所述的一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置，其特征在于，所述透明气室底部固定设置有气室平台，气室平台上固定设置有水平仪；所述气室平台为圆形板体结构，所述气室平台底部设置平台安装座，所述平台安装座为方形箱体结构，固定设置于出气管上，所述平台安装座顶部设置有平台安装板，所述平台安装板大小、形状与气室平台相对应，所述平台安装板与所述气室平台呈上下分布，所述平台安装板与所述气室平台之间通过调节螺丝实现连接，使用时通过对调节螺丝进行调节实现气室平台的高低调整。6.根据权利要求1所述的一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置，其特征在于，所述气室平台上的水平仪有两个，分别为横向和纵向设置，能够辨别横向和纵向上的位置水平。7.根据权利要求1所述的一种基于最小点火能预测的木质粉尘实时监测装置，其特征在于，所述CCD拍摄装置上固定设置有水...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻孜，胡涛平，徐长妍，郭露，逄智宏，李万兆，朱南峰，陈心怡，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32