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智能车电磁环岛处理方法_基于智能信息处理的综合养护车动态测温研究

智能车电磁环岛处理方法
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文章来源:微信公众号”沥青路面“

滚筒热风循环式沥青路面养护车是通过燃烧器加热热风经热风循环系统对沥青料进行加热,在加热过程中沥青料随滚筒旋转处于动态抄料状态。滚筒抄料沥青料面温度场是滚筒热风流分布状况最直接的表现形式,然而,由于滚筒热风循环加热内部具有复杂的物理、化学、动力学过程,很难直接建立准确的沥青料面温度与热风场模型关系。因此,如何反应滚筒在整个加热过程中料面温度场的关系是滚筒热风循环式沥青路面养护车的关键。本文采用SPEC专用控制器和红外热像仪进行采集处理可以很好的改善图像质量;针对单一传感器检测信息难以建立准确的滚筒内沥青料面温度场模型的问题,在多传感器信号分析的基础上对传感器测量值进行动态修正提高动态温度测量精度,尹从而准确测量滚筒内部实际料温。

滚筒料面红外测温

传感器数据采集模块将热像仪摄取的红外热图像和多传感器信号采集到EPEC专用控制器中,由图像数据处理模块对图像进行滤波、去噪、分块等处理,并由多传感器动态修正模块对结果进行修正之后,通过温度显示模块显示出滚筒温度。

热风式滚筒加热的红外图像能够反映沥青料面温度场的分布状况,然而,由于热风式滚筒在旋转抄料时其内部存在粉尘、沥青烟雾、设备热噪声等各类干扰,为得到真实可靠的数据,需对采集的数据进行图像滤波、图像分割和特征提取以获得料面温度场、中心位置和径向温度分布等特征信息,通过对特征信息处理分析可以反应热风式滚筒加热沥青料的温度。

图像数据滤波

针对热风式滚筒加热过程的复杂性、结构的特殊性以及红外图像中各种脉冲、高斯噪声的影响,采用中值和均值混合滤波的方法,对热风式滚筒内部的空间和时间尺度两个方面进行滤波。采集的图像质量有了明显的提高。

热风式滚筒内部料面燃烧器启停时的红外图像,存在一定数量的移动亮斑。通过上述图像滤波处理后获得的红外图像,明显滤除了存在的亮斑。

图像数据分割

沥青路面养护车热风式滚筒红外图像中的目标与分布级具有明显的差别,根据热风式滚筒沥青料分布特点,首先通过区域分析法进行图像分割,将不同区域的温度进行划分,同时考虑到单纯区域分析法存在的问题,采用最大类间方差分割法进行阈值计算。

采用类间方差法表示沥青路面养护车热风式滚筒红外图像背景和口标两部分之间的差别,方差越大说明差别越大,类间方差最大的分割意味着错分概率最小。按照此方法分割图像分割结果和期望得到的图像特征区域是一致的,符合阀值选择策略的思想。

沥青料面温度场的提取

热风式滚筒加热沥青路面养护车红外图像能够反映滚筒内部沥青料面温度场分布信息,无法直接提供滚筒内部沥青料面信息,因此我们需要通过专用控制器针对各种不同的信息进行处理得到实际的沥青料一面温度。步骤如下:首先选择沥青料面红外图像上任何条直径上的点作为基准点;然后以沥青料面红外图像的圆点为中心,基准点到圆点的距离为半径,以基准点为起点顺时针和逆时针各做450。统计圆弧上所有点的数据值,累计求和再求平均值;最后完成沥青料面径向分布显示。利用沥青料面温度场在红外图像中的幅值特征和温度对照处理,实现沥青料面温度场的特征信息提取,获得沥青料面径向温度分布信息,为热风式滚筒加热沥青路面养护车料温显示提供了重要依据。

滚筒料面温度修正

为增加沥青料温测量的准确度,在红外图像测温和传感器信号分析的基础上,提出了在频域内对传感器测量值进行动态修正的方法。在精确估算时间常数的基础上,对滚筒传感器的输出进行数字差分、信号滤波及频域校正,从而实现了对沥青料温进行动态修正,提高了其测温精度。

系统中选用PT100热敏电阻器,具有高的负温度系数和高的电阻率。在温度范围为(0<T<630℃),电阻一温度关系可用数学表达式表示为:Rt=R0(1+At+Bt2)式看R0系温度为0℃时的电阻,R0=100Ω。A=3.9684×10-3/℃,B=-5.847×10-7/)℃

PT100传感器时间常数与热容量耗散系数及自热效应有关,由于在不同条件下PT100传感器的时间常数与其工作条件有关,在不同工况时,其时间常数t也不同。因此滚筒动态测温前必须对其进行标定,在测量热敏电阻器的时问常数时,将热敏电阻器从室温的空气中突然置入抄完料的滚筒中,同时,计算机控制A/D进行采样。然后,按如下步骤进行数据处理,计算t值。首先通过以上温度公式对温度进行计算,并对其进行FFT变换;然后在频域内对其低通滤波,并将滤波后的数据进行FFT反变换,计算得到时间常为100ms。在滚筒燃烧修正后的结果中,开始几点有过冲现象,但很快达到平衡。控制器通过判断一般对小于10的值可舍弃。将PT100电阻温度传感器从室温突然投入燃烧的滚筒沥青料中,热敏电阻实际输出温度值与对热敏电阻实际输出温度180℃值进行动态修正结果的比较。通过专用控制器进行动态修正,一可将PT100温度传感器响应速度提高6~7倍,因此达到了测试结果。

实验结果与分析

热风式滚筒加热沥青路面养护车实验采用常温冷料、二段火加热50℃、二段火加热100℃、二段火加热150℃、二段火180℃、一段火加热50℃、一段火加热100℃、一段火加热150℃和一段火180℃料温作为被测目标,通过测试获取不同温度和状态的图像,经过专用控制器测温软件的计算,可得到其温度分布,在本系统中是按照红橙黄绿蓝淀紫的排列顺序,温度依次降低。下面就是我们的温度分布测量结果。

我们看到滚筒内部彩色温度分布与原图表观视觉非常吻合。通过对滚筒内部测温数据进行分析,其温度分布在10~1100℃之间,这也与一般实际的料温以及火口温度范围是一致的,这种测温方法不仅能够反映滚筒内部温度场的分布,而且其数据也是比较准确的。通过专用控制器计算出的温度分布与实际的温度分布是完全相吻合的,这也是我们采用料面温度修正实现动态范围的目的所在。

结语

基于数字图像处理的综合养护车料面温度测量技术是一种新的测温技术,通过对滚筒内部红外图像进行分析得出料面温度;针对滚筒内部燃烧器火焰的亮度非常高,并且亮度梯度变化大,提出了在频域内对传感器测量值进行动态修正,提高动态温度测量精度的方法;并针对单一传感器检测信息、难以建立准确的滚筒内沥青料面温度场模型的问题,基于多传感器信号分析的基础上进行温度修正,通过以上处理可以达到对滚筒内部料面温度的实时测量。

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