[发明专利]一种非接触式测量露天煤垛内部温度的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及测量露天煤垛内部温度的方法和设备，更具体而言，涉及一种非接触式测量露天煤垛内部温度的方法和设备。

背景技术

煤垛内部温度的变化，内热源的产生，以致自燃是一个十分缓慢的过程，在此过程中包含着极其复杂的物理化学变化，而且影响因素众多。现有对煤垛自燃的研究侧重于对煤垛的早期预测预报和火源探测技术。

煤炭自燃的早期预测预报和火源探测技术，需要首先解决两个问题：一是发现煤体自燃隐患点或火源位置；二是获取煤体自燃隐患点或火源的温度。其中发现自燃隐患点或火源位置是灭火的前提，因此如何快速准确的对自燃隐患点进行探测定位将是预测预报乃至防灭火措施的关键。

煤炭自燃隐患点或火源探测即通过探测仪器或传感器确定煤体自燃隐患点或火源的位置、范围与温度等。目前，国内外煤炭自燃预报与火源探测的最常采用气体分析法和温度检测法。

气体分析法能预测高温区域温度，但不能准确确定高温区域位置和发展变化速度。温度检测法主要使用测温传感器和红外探测设备进行煤炭内部或表面温度的探测。测温传感器式的测温检测法适用性强，能直接测取煤炭的温度，但会受测温点位置、范围、数量等条件的限制。随着红外探测器技术的发展，红外成像技术在目标的红外测温方面得到了广泛的应用。与一般测温技术相比，红外测温技术具有无需与被测物体接触、测量速度快、测温面较宽、便于查找高温区、可实现实时观测和自动测量、探测距离可调、可全天候工作、可夜视等突出优点。因此，红外成像测温技术已成为目前测温领域的高新技术设备，是煤炭自燃高温火源点区域探测的发展方向。

然而，目前红外成像测温技术大多关注于研究成像系统本身的特性，关注于对数字红外图像的处理以提高测温精度，对如何根据煤垛表面温度计算内部温度情况，如何实时非接触式地掌握煤垛的温度变化等问题尚未有可行有效的解决方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种非接触式测量露天煤垛内部温度的方法，该方法包括步骤：步骤1：采集被测露天煤垛现场的气象数据；步骤2：获取被测露天煤垛的表面温度T_S；步骤3：获取被测露天煤垛的煤体特性参数，其中所述煤体特性参数包括煤垛的几何形状、体积、煤质、热物性参数、密度、孔隙率；步骤4：通过所述煤垛的几何形状、体积、煤质获得煤垛的边界层深度L；步骤5：通过气象数据、表面温度T_S、热物性参数、边界层深度L计算被测煤垛的边界层温度T_C；步骤6：根据边界层温度T_C，结合热物性参数、密度、孔隙率，计算煤垛内部温度T_I。

本发明还提供一种非接触式测量露天煤垛内部温度的设备，该设备包括：第一采集装置，用于采集被测露天煤垛现场的气象数据；第二获取装置，用于获取被测露天煤垛的表面温度T_S；第三获取装置，用于获取被测露天煤垛的煤体特性参数，其中所述煤体特性参数包括煤垛的几何形状、体积、煤质、热物性参数、密度、孔隙率；第一计算装置，用于通过所述煤垛的几何形状、体积、煤质获得煤垛的边界层深度L；第二计算装置，用于通过气象数据、表面温度T_S、热物性参数、边界层深度L计算被测煤垛的边界层温度T_C；第三计算装置，用于根据边界层温度T_C，结合热物性参数、密度、孔隙率，计算煤垛内部温度T_I。

本发明通过煤垛表面温度来测算煤体内部温度，本发明的方法能够通过无接触采集煤垛表面温度，结合煤垛相关参数，快速、实时、可靠地直接计算煤垛内部温度，清楚地掌握煤垛的内部温度变化。

另外，本发明方法融合远红外测温、传热学等相关领域的优点，针对露天煤垛表面受环境影响大，而内部受环境影响小的特点，通过将煤垛合理地分解成两个部分，对被测煤垛内部温度进行有效估算；

而且，本发明方法针对性强，克服了常规探头测温法测量范围小、安装维护工作量大、探头引线易损坏的缺点，也突破了红外测温法只能测量表面温度的应用局限性，具有可实时观测、自动测量、探测距离可调、可全时段全天候工作等突出优点。

附图说明

图1示出了本发明的非接触式测量煤垛内部温度的方法；

图2示出了本发明具体实施例中的煤垛红外辐射亮度图；

图3示出了本发明的计算露天煤垛内部温度的设备的结构图。

具体实施方式