基于入厂的煤质在线分析系统及方法技术方案

本发明专利技术提供基于入厂的煤质在线分析系统，包括取样器、传送装置和煤质分析组件，所述取样器用于从煤车上抽取煤样；所述传送装置用于传送煤样到煤质分析组件；所述煤质分析组件设置成向煤样发射光，采集煤样的反射光的煤样光谱数据，通过所述煤样光谱数据进行煤质分析以及通过煤质分析结果判断煤样是否合格，所述煤样光谱数据包括煤样编号、波长或波数及其对应的吸光度。本发明专利技术还提供方法。本发明专利技术能够在煤粉入厂前对煤质进行在线分析，防止了不合格的煤粉入厂。煤粉入厂。煤粉入厂。

【技术实现步骤摘要】
基于入厂的煤质在线分析系统及方法


[0001]本专利技术涉及煤质分析
，具体涉及用于基于入厂的煤质在线分析系统及方法。

技术介绍

[0002]煤作为燃料，广泛的应用于各行各业。煤的指令指标有水分、灰分、挥发分、全硫、全水分、发热量等，不同的煤质，价格与应用不同，因此在煤进入煤场之前需要进行煤质分析。
[0003]现有技术的煤质分析采用的是现场采样、在实验室人工制样化验，检测时间长，效率低。
[0004]激光诱导击穿光谱 (Laser induced breakdown spectroscopy ,LIBS)已经被广泛应基于颗粒流状态下煤粉的直接测量。LIBS直接测量颗粒流的工作原理是将一束脉冲激光聚焦到自由下落的煤粉颗粒流中心，使一定内的煤粉颗粒被烧蚀，进而激发生成等离子体，再由光谱仪探测等离子体在衰减冷却过程中辐射出来的光谱信号，通过分析具有特定波长和强度的光谱获得煤粉的物质种类及其占比浓度数据。对于煤粉检测而言，虽然LIBS直接测量颗粒流具有无需制样的优势，但是众多研究发现这种测量方案的光谱信号稳定性较差。由于激光焦点附近颗粒的数量、粒径、空间分布随机变化，激光与颗粒的相互作用十分复杂，生成的等离子体不仅在形态上存在明显差异，同时等离子体的中心也会在激光焦点的前后漂移。
[0005]申请号为“201610574583 .8”，专利技术名称为“煤粉在线分析方法及装置”的专利申请公开了对煤粉进行在线分析，但是该专利申请的光源与检测探头分体设置，光源容易受到粉尘的影响，从而影响照射到煤样上的光的稳定性；另外，采用两个光源从不同角度对煤样照射，使得检测探头检测的煤样的光斑不重合甚至部分光斑不重叠，重叠部分和不重叠部分的光强度不一样，也就是说光强度不一致，从而影响煤质分析的准确性。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在问题中的一个或多个，本专利技术提供一种基于入厂的煤质在线分析系统，包括取样器、传送装置和煤质分析组件，所述取样器用于从煤车上抽取煤样；所述传送装置用于传送煤样到煤质分析组件；所述煤质分析组件设置成向煤样发射光，采集煤样的反射光的煤样光谱数据，通过所述煤样光谱数据进行煤质分析以及通过煤质分析结果判断煤样是否合格，所述煤样光谱数据包括煤样编号、波长或波数及其对应的吸光度。
[0007]根据本专利技术的一个方面，还包括破碎装置，所述破碎装置用于将取样器抽取的煤样破碎到设定粒径，并投放到传送装置上。
[0008]根据本专利技术的一个方面，还包括取样支架，所述取样支架用于安装所述取样器，使得取样器能够在三维方向的任一个方向上移动。
[0009]根据本专利技术的一个方面，所述取样支架包括支撑框架、第一滑块、第二滑块、第三
滑块、伸缩杆和连接块，所述取样器包括外筒、中间筒和内筒，所述支撑框架沿x方向设置有两条滑轨，所述第一滑块沿两条水平滑轨在x方向滑动，所述外筒固定在所述第二滑块上，所述伸缩杆的一端通过第三滑块固定在第二滑块上，所述伸缩杆的另一端通过所述连接块连接中间筒，所述第二滑块和第三滑块带动取样器在Y方向滑动，所述伸缩杆带动中间筒相对于外筒在z方向运动，所述内筒相对于中间筒旋转，所述x方向为煤车的车厢长度方向，所述Y方向为煤车的车厢宽度方向，所述z方向为煤车的车厢深度方向。
[0010]根据本专利技术的一个方面，所述煤质分析组件包括光组件和分析组件，所述光组件包括外壳、光源组件、透光片和反射光回收组件，所述透光片设置在所述外壳的底面，所述光源组件和所述反射光回收组件设置在外壳内，所述分析组件包括光谱仪和上位机，所述反射光回收组件与光谱仪之间通过光纤连接，所述光谱仪和所述上位机之间通过有线或者无线连接，所述光源组件发出的光经过透光片照射在煤样上，煤样的反射光经过透光片后进入反射光回收组件，所述光源组件和反射光回收组件均相对于传送装置上放置煤样的平面倾斜，所述光源组件相对于所述平面的倾斜角度设置为防止煤样的反射光进入光源组件，所述反射光回收组件相对于所述平面的倾斜角度设置为使得煤样的反射光经过透光片在反射光回收组件内形成的多个光斑在反射光回收组件向外传输反射光之前重合；所述光谱仪采集所述反射光回收组件发射的煤样的光斑，生成所述煤样的光斑对应的煤样光谱数据，所述上位机根据所述煤样光谱数据进行煤质分析，结合煤质分析结果和煤质合格标准判断煤样是否合格。
[0011]根据本专利技术的一个方面，所述光源组件包括光源、反光杯和光源准直透镜，光源发出的光通过反光杯汇聚到光源准直透镜后转变为平行光束相对于煤样倾斜射出；所述反射光回收组件包括入射透镜、传光体和出射透镜，所述入射透镜和出射透镜分别设置在传光体的入光口和出光口，所述入射透镜将透过透光片的煤样的反射光汇聚到所述出射透镜，所述出射透镜将入射透镜的汇聚光束向外传输到光纤。
[0012]根据本专利技术的一个方面，所述煤质分析组件还包括光组件支撑架，用于将光组件固定在传送装置上方，使得光组件的透光片与传送装置上放置煤样的平面平行。
[0013]根据本专利技术的一个方面，所述传送装置包括传送带，所述光组件的透光片与传送带平行。
[0014]根据本专利技术的一个方面，所述光谱仪为光栅光谱仪。
[0015]根据本专利技术的一个方面，所述上位机包括：标准模块，构建煤质合格标准；矩阵转换模块，将煤样光谱数据转换为矩阵形式，获得煤样光谱数据矩阵，所述煤样光谱数据矩阵是一个煤车的每个煤样编号的每次采样的每个波长或波数及其对应的每个吸光度构成的多维矩阵；协方差转换模块，将矩阵转换模块获得的煤样光谱数据矩阵转换为对应的协方差矩阵；主元分析模块，对协方差转换模块获得的协方差矩阵进行主元分析，获得每个光谱的主成分构成的主成分光谱矩阵；煤指标矩阵构建模块，构建一个或多个煤的指标的一维或多维煤指标矩阵，煤的指标包括干燥无灰基、干燥基、空干基和收到基中的一个或多个；
卷积神经网络构建模块，将主元分析模块的主成分光谱矩阵作为输入，以煤指标矩阵构建模块构建的煤指标矩阵为输出，构建卷积神经网络：训练模块，通过训练集训练卷积神经网络，包括：训练集构建单元，构建训练集；网络训练单元，将训练集依次通过矩阵转换模块、协方差转换模块、主元分析模块获得训练集的主成分光谱矩阵，通过煤指标矩阵构建模块获得训练集的煤指标矩阵，过训练集的主成分光谱矩阵和煤指标矩阵对卷积神经网络构建模块构建的卷积神经网络进行训练；分析判断模块，将煤样的主成分光谱矩阵输入训练后的卷积神经网络，获得对应的煤样的煤指标矩阵，与从标准模块调取煤样合格标准比较，判断煤样是否合格。
[0016]根据本专利技术的一个方面，所述光组件还包括除尘组件，所述除尘组件用于对透光片除尘。
[0017]根据本专利技术的一个方面，还包括通行控制组件，所述通行控制组件用于控制煤车的通行，所述通行控制组件与所述煤质分析组件有线或无线连接，经过煤质分析组件判断煤车的所有煤样合格后发送通行指令给通行控制组件，经过煤质分析组件判断煤车存在煤质不合格的煤样，则发送禁止通行指令给通行控制组件。
[0018]根据本专利技术的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于入厂的煤质在线分析系统，其特征在于，包括取样器、传送装置和煤质分析组件，所述取样器用于从煤车上抽取煤样；所述传送装置用于传送煤样到煤质分析组件；所述煤质分析组件设置成向煤样发射光，采集煤样的反射光的煤样光谱数据，通过所述煤样光谱数据进行煤质分析以及通过煤质分析结果判断煤样是否合格，所述煤样光谱数据包括煤样编号、波长或波数及其对应的吸光度。2.根据权利要求1所述的基于入厂的煤质在线分析系统，其特征在于，还包括破碎装置，所述破碎装置用于将取样器抽取的煤样破碎到设定粒径，并投放到传送装置上。3.根据权利要求1所述的基于入厂的煤质在线分析系统，其特征在于，还包括取样支架，所述取样支架用于安装所述取样器，使得取样器能够在三维方向的任一个方向上移动。4.根据权利要求3所述的基于入厂的煤质在线分析系统，其特征在于，所述取样支架包括支撑框架、第一滑块、第二滑块、第三滑块、伸缩杆和连接块，所述取样器包括外筒、中间筒和内筒，所述支撑框架沿x方向设置有两条滑轨，所述第一滑块沿两条水平滑轨在x方向滑动，所述外筒固定在所述第二滑块上，所述伸缩杆的一端通过第三滑块固定在第二滑块上，所述伸缩杆的另一端通过所述连接块连接中间筒，所述第二滑块和第三滑块带动取样器在Y方向滑动，所述伸缩杆带动中间筒相对于外筒在z方向运动，所述内筒相对于中间筒旋转，所述x方向为煤车的车厢长度方向，所述Y方向为煤车的车厢宽度方向，所述z方向为煤车的车厢深度方向。5.根据权利要求1所述的基于入厂的煤质在线分析系统，其特征在于，所述煤质分析组件包括光组件和分析组件，所述光组件包括外壳、光源组件、透光片和反射光回收组件，所述透光片设置在所述外壳的底面，所述光源组件和所述反射光回收组件设置在外壳内，所述分析组件包括光谱仪和上位机，所述反射光回收组件与光谱仪之间通过光纤连接，所述光谱仪和所述上位机之间通过有线或者无线连接，所述光源组件发出的光经过透光片照射在煤样上，煤样的反射光经过透光片后进入反射光回收组件，所述光源组件和反射光回收组件均相对于传送装置上放置煤样的平面倾斜，所述光源组件相对于所述平面的倾斜角度设置为防止煤样的反射光进入光源组件，所述反射光回收组件相对于所述平面的倾斜角度设置为使得煤样的反射光经过透光片在反射光回收组件内形成的多个光斑在反射光回收组件向外传输反射光之前重合；所述光谱仪采集所述反射光回收组件发射的煤样的光斑，生成所述煤样的光斑对应的煤样光谱数据，所述上位机根据所述煤样光谱数据进行煤质分析，结合煤质分析结果和煤质合格标准判断煤样是否合格。6.根据权利要求5所述的基于入厂的煤质在线分析系统，其特征在于，所述光源组件包括光源、反光杯和光源准直透镜，光源发出的光通过反光杯汇聚到光源准直透镜后转变为平行光束相对于煤样倾斜射出；所述反射光回收组件包括入射透镜、传光体和出射透镜，所述入射透镜和出射透镜分别设置在传光体的入光口和出光口，所述入射透镜将透过透光片的煤样的反射光汇聚到所述出射透镜，所述出射透镜将入射透镜的汇聚光束向外传输到光纤。7.根据权利要求5所述的基于入厂的煤质在线分析系统，其特征在于，所述煤质分析组件还包括光组件支撑架，用于将光组件固定在传送装置上方，使得光组件的透光片与传送装置上放置煤样的平面平行。8.根据权利要求7所述的基于入厂的煤质在线分析系统，其特征在于，所述传送装置包
括传送带，所述光组件的透光片与传送带平行。9.根据权利要求8所述的基于入厂的煤质在线分析系统，其特征在于，所述光谱仪为光栅光谱仪。10.根据权利要求5所述的基于入厂的煤质在线分析系统，其特征在于，所述上位机包括：标准模块，构建煤质合格标准；矩阵转换模块，将煤样光谱数据转换为矩阵形式，获得煤样光谱数据矩阵，所述煤样光谱数据矩阵是一个煤车的每个煤样编号的每次采样的每个波长或波数及其对应的每个吸光度构成的多维矩阵；协方差转换模块，将矩阵转换模块获得的煤样光谱数据矩阵转换为对应的协方差矩阵；主元分析模块，对协方差转换模块获得的协方差矩阵进行主元分析，获得每个光谱的主成分构成的主成分光谱矩阵；煤指标矩阵构建模块，构建一个或多个煤的指标的一维或多维煤指标矩阵，煤的指标包括干燥无灰基、干燥基、空干基和收到基中的一个或多个；卷积神经网络构建模块，将主元分析模块的主成分光谱矩阵作为输入，以煤指标矩阵构建模块构建的煤指标矩阵为输出，构建卷积神经网络：训练模块，通过训练集训练卷积神经网络，包括：训练集构建单元，构建训练集；网络训练单元，将训练集依次通过矩阵转换模块、协方差转换模块、主元分析模块获得训练集的主成分光谱矩阵，通过煤指标矩阵构建模块获得训练集的煤指标矩阵，过训练集的主成分光谱矩阵和煤指标矩阵对卷积神经网络构建模块构建的卷积神经网络进行训练；分析判断模块，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：周一飞，赵爱国，赵晶，杜彪，陈晓翔，邢东贺，付伟，王志伟，何佳，杨迪，张佩玉，付家煜，徐晓雯，
申请(专利权)人：神华科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：