一种煤泥水在线监测装置、方法及电子设备

技术领域

本申请涉及煤泥采集技术领域，尤其涉及一种煤泥水在线监测装置、方法及电子设备。

背景技术

煤泥颗粒的浓度粒度等关键参数一般是通过煤泥水取样筛分测量等实验室化验分析步骤。由于化验分析的影响，往往是第二天才能拿到前一天的化验结果，其参考价值对工业过程控制的指导意义非常小。而煤泥浓缩过程对于煤泥颗粒粒度、煤泥浓度的要求又比较高，现有的方法不能够满足需求。

因此，需设计一种能够在线监测煤泥水参数的煤泥水在线监测装置、方法及电子设备。

发明内容

本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种煤泥水在线监测装置、方法及电子设备，能够实时监测煤泥水的颗粒分布情况，提高监测的时效性。

本申请的技术方案提供一种煤泥水在线监测装置，包括计算设备、光源和采集装置，所述采集装置包括管体和设置在管体内的摄像装置，所述管体的端部具有拍摄窗口，所述计算设备与所述摄像装置电连接，所述拍摄窗口与所述光源之间形成检测区域；

所述摄像装置透过所述拍摄窗口采集处于所述检测区域的煤泥水的图像，所述计算设备根据所述煤泥水的图像计算得到所述煤泥水的粒度分布。

优选地，还包括用于汇集或分散所述煤泥水的缩分器，所述缩分器设置在所述检测区域下方。

优选地，所述缩分器包括汇集装置或分散装置中的任一种；

所述汇集装置具有沿所述煤泥水流动方向直径从大变小的第一通道；

所述分散装置具有沿所述煤泥水流动方向直径从小变大的第二通道。

优选地，还包括覆盖在所述拍摄窗口上的透明盖板，所述透明盖板上设有亲水涂料。

优选地，还包括冲洗机构，所述冲洗机构设置在所述管体外部且所述冲洗机构的冲水方向朝向所述拍摄窗口。

优选地，所述冲洗机构包括冲洗管道和夹持在所述冲洗管道上的并用于控制所述冲洗管道开合的管夹阀。

本发明还公开了一种煤泥水参数在线监测方法，包括以下步骤：

采集煤泥水的图像作为原始图像；

将所述原始图像进行灰度变换，得到原始图像的灰度图；

将所述灰度图进行二值化处理，得到第一二值图和第二二值图；

对所述第一二值图进行形态学处理并进行距离变换，得到距离变换后的变换后灰度图；

将所述变换后灰度图的局部极值点对应的坐标作为分水岭坝底坐标，将第二二值图中与所述分水岭坝底坐标相同的坐标对应的点作为第二二值图的分水岭坝底，基于第二二值图的分水岭坝底在所述第二二值图中进行分水岭操作得到二值连通图；

将二值连通图进行连通域提取，得到粗煤泥颗粒的粒级分布结果；

将第二二值图和二值连通图进行异或处理，得到中细煤泥颗粒的粒度分布结果。

优选地，所述基于第二二值图的分水岭坝底进行分水岭操作得到二值连通图，具体包括：

采用控制标记符的方法增加煤泥颗粒目标区域标记，当分水岭筑坝边缘遇到第二二值图的边缘时停止。

优选地，所述将所述灰度图进行二值化处理，得到第一二值图和第二二值图具体包括：

求所述灰度图的统计直方图的样品最大间类方差，得到第一阈值th1；

设定第二阈值th2，所述第二阈值小于所述第一阈值；

根据第一阈值和第二阈值得到三值图，对三值图进行二值化处理，三值图中第i行第j列的点

根据三值图中每个点的值，确定第一二值图和第二二值图中相同坐标的点的值，其中：

第一二值图中第i行第j列的点

第二二值图中第i行第j列的点

本发明还公开一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及，

与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被至少一个所述处理器执行的指令，所述指令被至少一个所述处理器执行，以使至少一个所述处理器能够执行上述的煤泥水参数在线监测方法。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：

本发明能够对煤泥水进行在线监测，对煤泥水中的煤泥颗粒进行拍照分析处理，并实现在线测量煤泥水的粒度分布情况，能够提高监测效率。

附图说明

参见附图，本申请的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本申请的保护范围构成限制。图中：

图1是本发明在一个实施例中煤泥水在线监测装置的结构示意图；

图2是本发明在一个实施例中汇集装置的结构示意图；

图3是本发明在一个实施例中分散装置的结构示意图；

图4是本发明在一个实施例中煤泥水参数在线监测方法的流程示意图；

图5是本发明一种电子设备的硬件结构示意图。

附图标记对照表：

计算设备10；

光源20；

管体30：拍摄窗口301；

拍摄装置40：工业相机401、远心镜402；

缩分器50；

冲洗机构60：冲洗管道601、管夹阀602；

处理器701、存储器702、输入装置703、显示装置704。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本申请的具体实施方式。

容易理解，根据本申请的技术方案，在不变更本申请实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本申请的技术方案的示例性说明，而不应当视为本申请的全部或视为对申请技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述属于在本申请中的具体含义。

本发明在其中一个实施例中公开了一种煤泥水在线监测装置，如图1所示，包括计算设备10、光源20和采集装置，采集装置包括管体30和设置在管体30内的摄像装置，管体30的端部具有拍摄窗口301，计算设备10与摄像装置电连接，拍摄窗口301与光源20之间形成检测区域；

摄像装置透过拍摄窗口301采集处于检测区域的煤泥水的图像，计算设备10根据煤泥水的图像计算得到煤泥水的粒度分布。

在本装置中，拍摄窗口301至流动的煤泥水中，光源20所发射的照射光束垂直于拍摄窗口301，煤泥水经过检测区域时由光源20提高照射，并通过拍摄装置40对检测区域内的煤泥水进行拍照。拍摄装置40将所拍摄到的煤泥水图像传输至计算设备10中，计算设备10根据图像计算得到当前的煤泥水的粒度分布，本装置可以实现实时对煤泥水的粒度分布情况进行监测，提高监测的时效性。

在本发明的其中一个实施例中，还包括用于汇集或分散煤泥水的缩分器50，缩分器50设置在检测区域下方。

通过缩分器50能够对流经检测区域的煤泥水的浓度进行调节，根据当前煤泥水的浓度情况选择不同的缩分器50，保证不同浓度的煤泥水在经过检测区域时都能够保持在合适的检测浓度中，以提高监测的准确性和一致性。

在本发明的其中一个实施例中，缩分器50包括汇集装置或分散装置中的任一种；

汇集装置具有沿煤泥水流动方向直径从大变小的第一通道；

分散装置具有沿煤泥水流动方向直径从小变大的第二通道。

其中，如图2所示，汇集装置的上端为出口，下端为入口，汇集装置的通道从下往上由大变小，从而使得流经汇集装置的煤泥水的浓度能够提高，适用于煤泥水整体浓度较低的情况。汇集装置的通道的内壁为弧面，能够增大煤泥水在通道内的流速。

如图3所示，分散装置的上端为出口，下端为入口，分散装置的通道从下往上由小变大，从而使得流经汇集装置的煤泥水的浓度能够减少，适用于煤泥水整体浓度较高的情况。分散装置的通道的内壁为斜面，从而避免煤泥水在通道内发生湍流。

其中，汇集装置和分散装置的出入口均设置有阻挡板，阻挡板由陶瓷基复合材料构成，其在高速流动的液体中有一定的渗透性，可以阻挡100nm以下细颗粒通过，从而能够对煤泥水中的细颗粒进行阻挡，避免煤泥水中的细颗粒对监测造成干扰。

在本发明的其中一个实施例中，还包括覆盖在拍摄窗口301上的透明盖板，透明盖板上设有亲水涂料。通过设置亲水涂料能够使得在透明盖板上的气泡不易凝结，从而影响监测结果。

在本发明的其中一个实施例中，摄像装置包括工业相机401和远心镜402，工业相机401与远心镜402连接。通过远心镜402结合工业相机401，能够避免拍摄的煤泥水照片失焦产生明显的几何畸变从而影响监测的准确度。

在本发明的其中一个实施例中，还包括冲洗机构60，冲洗机构60设置在管体30外部且冲洗机构60的冲水方向朝向拍摄窗口301。通过冲洗机构60能够对拍摄窗口301进行冲水，避免煤泥水中的煤泥颗粒粘附在拍摄窗口301上影响监测的准确性。

在本发明的其中一个实施例中，冲洗机构60包括冲洗管道601和夹持在冲洗管道601上的并用于控制冲洗管道601开合的管夹阀602。

其中，管夹阀602为气动管夹阀，通过气动管夹阀能够间歇性地控制冲洗管道601的开合，从而使得冲洗管道601能够对拍摄窗口301进行间歇性冲洗。

本发明还公开了一种煤泥水参数在线监测方法，包括以下步骤：

采集煤泥水的图像作为原始图像；

将原始图像进行灰度变换，得到原始图像的灰度图；

将灰度图进行二值化处理，得到第一二值图和第二二值图；

对第一二值图进行形态学处理并进行距离变换，得到距离变换后的变换后灰度图；

将变换后灰度图的局部极值点对应的坐标作为分水岭坝底坐标，将第二二值图中与分水岭坝底坐标相同的坐标对应的点作为第二二值图的分水岭坝底，基于第二二值图的分水岭坝底在第二二值图中进行分水岭操作得到二值连通图；

将二值连通图进行连通域提取，得到粗煤泥颗粒的粒级分布结果；

将第二二值图和二值连通图进行异或处理，得到中细煤泥颗粒的粒度分布结果。

在本发明的其中一个实施例中，基于第二二值图的分水岭坝底进行分水岭操作得到二值连通图，具体包括：

采用控制标记符的方法增加煤泥颗粒目标区域标记，当分水岭筑坝边缘遇到第二二值图的边缘时停止。

在本发明的其中一个实施例中，将灰度图进行二值化处理，得到第一二值图和第二二值图具体包括：

求灰度图的统计直方图的样品最大间类方差，得到第一阈值th1；

设定第二阈值th2，第二阈值小于第一阈值；

根据第一阈值和第二阈值得到三值图，对三值图进行二值化处理，三值图中第i行第j列的点

根据三值图中每个点的值，确定第一二值图和第二二值图中相同坐标的点的值，其中：

第一二值图中第i行第j列的点

第二二值图中第i行第j列的点

在本发明的其中一个实施例中，将灰度图的统计直方图用式(3)表示：

其中，n为像素总数，nq是灰度级为q的像素数目，L是图像中所有可能的灰度级，为255；

最大间类方差为：

其中，P

其中，第一阈值th1为最大间类方差的分割值；

设定第二阈值th2＝0.9。

在本发明的其中一个实施例中，对第一二值图进行形态学处理并进行距离变换，得到距离变换后的灰度图P3具体包括：

对第一二值图进行形态学处理，采用3*3方形结构元对煤泥颗粒进行腐蚀，并将第二二值图进行距离变换，得到距离变换后的变换后灰度图。

本发明还公开一种电子设备，包括：

至少一个处理器701；以及，

与至少一个处理器701通信连接的存储器702；其中，

存储器702存储有可被至少一个处理器701执行的指令，指令被至少一个处理器701执行，以使至少一个处理器701能够执行上述的煤泥水参数在线监测方法。

实施例1：

本实施例公开了一种煤泥水在线监测装置，如图1所示，其包括计算设备10、光源20和采集装置，其中采集装置包括管体30以及设置在管体30内的摄像装置，其中，在管体30的端部具有拍摄窗口301，拍摄窗口301上设置有透明盖板，使得管体30内部与外部分隔，拍摄窗口301置于流动的煤泥水中，光源20设置在拍摄窗口301的一侧，光源20与拍摄窗口301之间形成检测区域，通过光源20发射垂直于拍摄窗口301的光线为摄像装置提供拍摄所需的光照。

摄像装置与计算设备10电连接，摄像装置透过拍摄窗口301对流经检测区域的煤泥水进行拍摄，并将所拍摄到的图片传输至计算设备10中，由计算设备10根据图像计算得到当前煤泥水的粒度分布情况。

在本实施例中，煤泥水从图示的下端流至上端，并流经检测区域。煤泥水在线监测装置还缩分器50，缩分器50设置在检测区域的下方，煤泥水需经过缩分器50后再进入至检测区域内，缩分器50用于汇集或分散煤泥水，从而调节流经检测区域的煤泥水的浓度。

具体地，在本实施例中，缩分器50包括汇集装置或分散装置中的任一种。如图2所示，汇集装置的上端为出口，下端为入口，汇集装置的通道沿煤泥水流动方向直径由大变小，从而使得流经汇集装置的煤泥水的浓度能够提高，适用于煤泥水整体浓度较低的情况。汇集装置的通道的内壁为弧面，能够增大煤泥水在通道内的流速。

如图3所示，分散装置的上端为出口，下端为入口，分散装置的通道沿煤泥水流动方向直径由小变大，从而使得流经汇集装置的煤泥水的浓度能够减少，适用于煤泥水整体浓度较高的情况。分散装置的通道的内壁为斜面，从而避免煤泥水在通道内发生湍流。

其中，汇集装置和分散装置的出入口均设置有阻挡板，阻挡板由陶瓷基复合材料构成，其在高速流动的液体中有一定的渗透性，可以阻挡100nm以下细颗粒通过，从而能够对煤泥水中的细颗粒进行阻挡，避免煤泥水中的细颗粒对监测造成干扰。

在本实施例中，在透明盖板上设有亲水涂料，通过设置亲水涂料能够使得在透明盖板上的气泡不易凝结，从而影响监测结果。

在本实施例中，摄像装置包括工业相机401和远心镜402，工业相机401与远心镜402连接。通过远心镜402结合工业相机401，能够避免拍摄的煤泥水照片失焦产生明显的几何畸变从而影响监测的准确度。

在本实施例中，煤泥水在线监测装置还包括冲洗机构60，其中，冲洗机构60包括冲洗管道601和夹持在冲洗管道601上的气动管夹阀，通过气动管夹阀能够间歇性地控制冲洗管道601的开合，从而使得冲洗管道601能够对拍摄窗口301进行间歇性冲洗，避免煤泥水中的煤泥颗粒粘附在拍摄窗口301上影响监测的准确性。

在本装置中，流动的煤泥水经过缩分器50进行汇集或分散进入至检测区域，拍摄装置40透过拍摄窗口301对检测区域内的煤泥水进行拍照，并将所拍摄到的图像传输至计算设备10中，计算设备10对图像进行处理和分析，从而计算得到当前的煤泥水的粒度分布情况。

实施例2：

本实施例公开了一种煤泥水参数在线监测方法，如图4所示，其包括以下步骤：

S1：采集煤泥水的图像作为原始图像；

S2：将原始图像进行灰度变换，得到原始图像的灰度图；

S3：将灰度图进行二值化处理，得到第一二值图和第二二值图；

S4：对第一二值图P1进行形态学处理并进行距离变换，得到距离变换后的变换后灰度图P3；

S5：将变换后灰度图P3的局部极值点对应的坐标作为分水岭坝底坐标，将第二二值图P2中与分水岭坝底坐标相同的坐标对应的点作为第二二值图P2的分水岭坝底，基于第二二值图P2的分水岭坝底在第二二值图P2中进行分水岭操作得到二值连通图P4；

S6：将二值连通图P4进行连通域提取，得到粗煤泥颗粒的粒级分布结果；

S7：将第二二值图P2和二值连通图P4进行异或处理，得到中细煤泥颗粒的粒度分布结果。

在本实施例中，步骤S3包括以下步骤：

S3.1：求灰度图的统计直方图的样品最大间类方差，得到第一阈值th1；

S3.2：设定第二阈值th2，第二阈值th2小于第一阈值th1；

S3.3：根据第一阈值th1和第二阈值th2得到三值图，对三值图进行二值化处理，三值图中第i行第j列的点

根据三值图中每个点的值，确定第一二值图和第二二值图中相同坐标的点的值，其中：

第一二值图中第i行第j列的点

第二二值图中第i行第j列的点

其中，步骤S3.1具体包括：

将灰度图的统计直方图用式(3)表示：

其中，n为像素总数，nq是灰度级为q的像素数目，L是图像中所有可能的灰度级，为255；

最大间类方差为：

其中，P

其中，第一阈值th1为最大间类方差的分割值。

步骤S3.2中，设定第二阈值th2＝0.9；

在本实施例中，步骤S4具体包括：

对二值图P1进行形态学处理，采用3*3方形结构元对煤泥颗粒进行腐蚀，并将二值图P1进行距离变换，得到距离变换后的灰度图P3。

在本实施例中，步骤S5具体包括：

将变换后灰度图P3的局部极值点Pk对应的坐标(P

实施例3：

如图5所示为本发明一种电子设备的硬件结构示意图，包括：

至少一个处理器701；以及，

与至少一个处理器701通信连接的存储器702；其中，

存储器702存储有可被至少一个处理器701执行的指令，指令被至少一个处理器701执行，以使至少一个处理器701能够执行如前的煤泥水参数在线监测方法

图5中以一个处理器701为例。

电子设备还可以包括：输入装置703和显示装置704。

处理器701、存储器702、输入装置703及显示装置704可以通过总线或者其他方式连接，图中以通过总线连接为例。

存储器702作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的煤泥水参数在线监测方法对应的程序指令/模块，例如，图4所示的方法流程。处理器701通过运行存储在存储器702中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中的煤泥水参数在线监测方法。

存储器702可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据煤泥水参数在线监测方法的使用所创建的数据等。此外，存储器702可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器702可选包括相对于处理器701远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至执行煤泥水参数在线监测方法的装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置703可接收输入的用户点击，以及产生与煤泥水参数在线监测方法的用户设置以及功能控制有关的信号输入。显示装置704可包括显示屏等显示设备。

在一个或者多个模块存储在存储器702中，当被一个或者多个处理器701运行时，执行上述任意方法实施例中的煤泥水参数在线监测方法。

以上的仅是本申请的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本申请原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本申请的保护范围。