吸泥船輸沙量遠程計量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種吸泥船輸沙量遠程計量系統(tǒng)，包括電磁流量計、輸沙管道含沙量自動測量支系統(tǒng)、無線傳輸裝置和數(shù)據(jù)接收處理裝置；所述輸沙管道含沙量自動測量支系統(tǒng)包括進水管、玻璃管、光源、擋板和CCD攝像頭；所述進水管的一端與吸泥船的輸沙管道連通，另一端與玻璃管的進水口連通；所述擋板成90°夾角，所述光源由兩個日光燈組成；所述CCD攝像頭的輸出端通過圖像處理設備與所述無線傳輸裝置連接。本實用新型的吸泥船輸沙量遠程計量系統(tǒng)，實現(xiàn)了自動計量、遠程數(shù)據(jù)傳輸，結構簡單、巧妙，造價低，操作方便，可以在黃河淤背固堤上推廣應用，具有較大的社會效益和經(jīng)濟效益。
【專利說明】吸泥船輸沙量遠程計量系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種輸沙量遠程計量系統(tǒng)，尤其涉及一種黃河淤背固堤時吸泥船輸沙量的遠程計量系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]鑒于黃河在下游為地上河的態(tài)勢，黃河職工在治理實踐中發(fā)明了淤背固堤，實踐證明，這是進行黃河下游治理，確保黃河長治久安的一項重要戰(zhàn)略措施。淤背固堤的作業(yè)方式為在河道內利用挖泥船挖沙，通過輸沙管道把河沙輸送到大堤背河，加固大堤。根據(jù)水利部提出的“堤防不決口、河道不斷流、水質不超標、河床不抬高”的黃河治理目標，確定建設標準化堤防，構建黃河防洪保障線、搶險交通線和生態(tài)景觀線，形成標準化的堤防體系，要求淤區(qū)寬度達到100米，淤區(qū)高程按2000年設防標準，建成防洪保障線。新中國成立以后，放淤固堤作為一種提高堤防抗洪能力的有效措施，曾得到較快發(fā)展，但在20世紀70年代以前，一直屬于自流放淤階段。1974年6月，黃委在山東齊河召開放淤固堤現(xiàn)場會，會議明確將制造吸泥船淤背固堤作為黃河下游近期治理的重要措施之一，并把它列入國家計劃，造船鋼材由上級調撥。吸泥船放淤固堤比人工修堤擁有的節(jié)約勞力、投資、糧食及減少耕地開挖等優(yōu)點。然而，在黃河下游放淤固堤30年的施工過程中，吸泥船雖確實發(fā)揮了主力軍作用，但是吸泥船在實際運作時，其輸沙量的計算方面一直沿用憑經(jīng)驗估算流量、人工用量杯測含沙量的辦法，既不準確，也不安全，而且耗費大量人工。因此我們利用了現(xiàn)代化手段，采用了智能檢測技術、計算機視覺與圖象分析技術，遠程無線通訊等技術研制了吸泥船輸沙量遠程計量系統(tǒng)。
實用新型內容
[0003]本實用新型采用的技術方案:
[0004]一種吸泥船輸沙量遠程計量系統(tǒng)，包括電磁流量計、輸沙管道含沙量自動測量支系統(tǒng)、無線傳輸裝置和數(shù)據(jù)接收處理裝置；所述電磁流量計的傳感器安裝在輸沙管道內，所述電磁流量計的輸出端與所述無線傳輸裝置連接；所述輸沙管道含沙量自動測量支系統(tǒng)包括進水管、玻璃管、光源、擋板和CCD攝像頭；在所述玻璃管上端的側壁上設有一個進水口，下端的側壁上設有一個出水口，所述進水口和出水口上分別設有閥門；所述進水管的一端與吸泥船的輸沙管道連通，另一端與所述進水口連通；所述擋板由兩個分別設置在所述玻璃管兩側的不透光平板組成，所述兩個平板成90°夾角；所述光源設置在所述玻璃管設有所述進水口的一側，所述光源由兩個日光燈組成；所述CXD攝像頭設置在所述玻璃管設有所述進水口的相對一側，且所述CCD攝像頭與所述玻璃管外壁的最小距離大于800mm，所述CXD攝像頭的輸出端通過圖像處理設備與所述無線傳輸裝置連接。
[0005]本實用新型的吸泥船輸沙量遠程計量系統(tǒng)，實現(xiàn)了自動計量、遠程數(shù)據(jù)傳輸，結構簡單、巧妙，造價低，操作方便，可以在黃河淤背固堤上推廣應用，具有較大的社會效益和經(jīng)濟效益?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0006]圖1為本實用新型采用的輸沙管道含沙量自動測量支系統(tǒng)平視圖。
[0007]圖2為本實用新型采用的輸沙管道含沙量自動測量支系統(tǒng)俯視圖。
[0008]其中，1-進水管、2-玻璃管、3-日光燈、4-進水口、5-出水口、6-擋板、7-C⑶攝像頭，8-圖像處理設備，9-鐵箱，d-CCD攝像頭與玻璃管外壁的最小距離。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖對本實用新型的實施方式做進一步的說明。
[0010]本實用新型的吸泥船輸沙量遠程計量系統(tǒng)，包括電磁流量計、輸沙管道含沙量自動測量支系統(tǒng)、無線傳輸裝置和數(shù)據(jù)接收處理裝置。所述電磁流量計的傳感器安裝在輸沙管道內，所述電磁流量計的輸出端與所述無線傳輸裝置連接。電磁流量計用來測量輸沙管道中的泥水流速和總流量，在眾多流量測量儀表中，電磁流量計以其獨有的特點成為檢測流量的重要儀表。本系統(tǒng)中用來測量輸水管泥水流速和總流量流量計可以選用現(xiàn)有的市售電磁流量計，我們在實際應用時，選用的是開封青流流量儀表有限公司生產(chǎn)E-mag電磁流量計，E-mag電磁流量計主要用于測量封閉管道中的導電液體和漿液中的體積流量。包括酸、堿、鹽等強腐蝕性的液體。該產(chǎn)品廣泛應用于石油、化工、冶金、紡織、食品、制藥、造紙等行業(yè)以及環(huán)保、市政管理，水利建設等領域。
[0011]參見圖1和圖2所示，本實用新型的輸沙管道含沙量自動測量支系統(tǒng)，可以集成在一個鐵箱9內。所述輸沙管道含沙量自動測量支系統(tǒng)包括進水管1、玻璃管2、光源、擋板6和CXD攝像頭7。在所述玻璃管2上端的側壁上設有一個進水口 4，下端的側壁上設有一個出水口 5，所述進水口 4和出水口 5上分別設有閥門。所述進水管I的一端與吸泥船的輸沙管道連通，另一端與所述進水口 4連通。所述擋板6由兩個分別設置在所述玻璃管2兩側的不透光的平板組成，所述兩個平板成90°夾角。所述光源設置在所述玻璃管2設有所述進水口 4的一側，所述光源由兩個日光燈3組成，兩個日光燈分別靠近所述兩個平板固定設置。兩個平板各有一端與玻璃管2外壁接觸，所述兩個平板成90°夾角，就是指兩個平板沿著兩個接觸點的延長線成90°夾角，使兩個日光燈3的光線只能通過玻璃管2，且以90°角照射在所述玻璃管2上。所述CXD攝像頭7設置在所述玻璃管2設有所述進水口 4的相對一側，用于拍攝經(jīng)過日光燈3照射的玻璃管2。經(jīng)過多次試驗和現(xiàn)場驗證，我們發(fā)現(xiàn)CXD攝像頭7與所述玻璃管2外壁的最小距離d必須大于800mm，否則，會導致圖像處理設備無法正確處理圖像，導致測得的含沙量不準確。所述CXD攝像頭7的輸出端通過圖像處理設備8與所述無線傳輸裝置連接。
[0012]需要測量泥漿含沙量時，打開進水口 4上的閥門，從輸沙管道采集泥漿，進入玻璃管2內。開啟兩個日光燈3，在擋板6的作用下，兩日光燈3作為直角度光源，以90度角的光線照射在玻璃管2的管壁上，利用管壁的反射光成像。CCD攝像頭拍攝的圖像經(jīng)圖像處理設備8進行處理，處理結果輸送到所述的無線傳輸裝置。
[0013]玻璃管2的進水口 4、出水口 5的閥門，可以選用電磁閥，以實現(xiàn)遠程遙控取水和控制水量。玻璃杯2內可以安裝由電機帶動的攪拌器，玻璃管2排水時，可以將沉降的泥沙攪拌起來，利于泥沙隨水排出。[0014]在工廠生產(chǎn)活動中，人眼擔負著很多重要的任務:放置和固定工件、確定工序、檢測外觀和尺寸、確定產(chǎn)品的一致性等。近年來，生產(chǎn)速度和產(chǎn)品質量要求不斷提高，對速度和精度的要求已經(jīng)超過了人眼的能力，同時隨著成像、計算機、圖像處理等技術要素的發(fā)展，這些任務正越來越多地被所謂的機器視覺系統(tǒng)所代替。機器視覺涉及到多個學科，機器視覺是通過光學裝置和非接觸傳感器自動地接收和處理一個真實物體的圖像，以獲得所需信息或用于控制機器運動的裝置。
[0015]機器視覺系統(tǒng)是指通過機器視覺產(chǎn)品，即圖像采集裝置，分為CMOS和CXD兩種，將被采集的目標轉換成圖像信號，然后傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數(shù)字化信號；圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，然后根據(jù)預設的容忍度和其他條件來進行尺寸、形狀、顏色等的判別，進而根據(jù)判別的結果來控制現(xiàn)場的設備動作。這樣，就把計算機的快速性、可重復性，與人眼視覺的高度智能化和抽象能力相結合，由此產(chǎn)生了機器視覺的概念。本實用新型的輸沙管道含沙量自動測量支系統(tǒng)，就是利于了 CCD攝像這種水利工程中經(jīng)常采用的機器視覺技術。
[0016]在黃河實際的吸泥船抽沙淤背施工中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x一般是幾百米以下的短距離傳輸，從開發(fā)成本、周期及滿足項目控制中心監(jiān)控的實際需要考慮，本實用新型的遠程計量系統(tǒng)優(yōu)先選擇RF收發(fā)方式作為系統(tǒng)的無線傳輸方式。目前市場上工作在ISM頻段、采用RF技術的無線模塊很多，如STR系列、PTR系列等，在考慮了無線模塊傳輸距離、傳輸準確率等指標的情況下，結合現(xiàn)場的實際情況，本系統(tǒng)采用了 SB96型無線數(shù)傳模塊作為該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。SB96型無線數(shù)傳模塊是以Chipcon公司研制開發(fā)的無線數(shù)傳芯片CClOOO為其數(shù)傳核心芯片的一種低功耗、高速率、接口簡單的無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，該模塊在傳輸距離和抗干擾上具有巨大的優(yōu)越性。
[0017]電磁流量計和輸沙管道含沙量自動測量支系統(tǒng)測量得到的數(shù)據(jù)，通過無線傳輸裝置，遠程傳送到施工指揮部的數(shù)據(jù)接收處理裝置，進行數(shù)據(jù)的計算和處理后，即可根據(jù)需要，將輸沙管道的實時流量、含沙量打印出來。
[0018]本實用新型的吸泥船輸沙量遠程計量系統(tǒng)，在濟南市局標準化堤防建設放淤工地進行試驗，初步結果為:同樣情況的吸泥船安裝該系統(tǒng)后，吸泥船船員更加重視流量、含沙量的最佳配合，單班可增加產(chǎn)量200立方米；按此推算，一只船一年生產(chǎn)240天，可增加抽沙14.4萬立方米。如果按每立方米三元效益計，可增加利潤43萬元。全山東局吸泥船保守計算達100只，一半能夠利用該系統(tǒng)的話，將會帶來可觀的社會效益和經(jīng)濟效益。
[0019]我國是一個洪澇災害多發(fā)的國家，黃河在歷史上更為嚴重。為了確保黃河的長治久安，黃河水利委員會提出建設黃河標準化堤防。吸泥船是黃河標準化堤防的建設的最好設備，改進設備、提高效率，有利于加快標準化堤防的建設速度，有利于減少洪澇災害，對保護人民生命財產(chǎn)安全，保障又快又好的建設中國特色的社會主義具有十分重要的意義。
[0020]本實用新型的吸泥船輸沙量遠程計量系統(tǒng)，利用現(xiàn)代化手段，采用當今先進的網(wǎng)絡技術通訊技術、智能檢測技術、計算機視覺與圖象分析技術，遠程無線通訊技術，采集吸泥船生產(chǎn)過程中流速、總流量和含沙量等數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)及時準確。實現(xiàn)了項目的遠程控制，同時還提高了吸泥船的效率，具有良好的推廣前景。
【權利要求】
1.一種吸泥船輸沙量遠程計量系統(tǒng)，其特征在于，包括電磁流量計、輸沙管道含沙量自動測量支系統(tǒng)、無線傳輸裝置和數(shù)據(jù)接收處理裝置；所述電磁流量計的傳感器安裝在輸沙管道內，所述電磁流量計的輸出端與所述無線傳輸裝置連接；所述輸沙管道含沙量自動測量支系統(tǒng)包括進水管、玻璃管、光源、擋板和CCD攝像頭；在所述玻璃管上端的側壁上設有一個進水口，下端的側壁上設有一個出水口，所述進水口和出水口上分別設有閥門；所述進水管的一端與吸泥船的輸沙管道連通，另一端與所述進水口連通；所述擋板由兩個分別設置在所述玻璃管兩側的不透光平板組成，所述兩個平板成90°夾角；所述光源設置在所述玻璃管設有所述進水口的一側，所述光源由兩個日光燈組成；所述CXD攝像頭設置在所述玻璃管設有所述進水口的相對一側，且所述CCD攝像頭與所述玻璃管外壁的最小距離大于800_，所述CXD攝像頭的輸出端通過圖像處理設備與所述無線傳輸裝置連接。
【文檔編號】G01F1/58GK203672422SQ201420064989
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年2月13日 優(yōu)先權日:2014年2月13日
【發(fā)明者】劉金福, 姜樹國, 高國芳 申請人:劉金福