[发明专利]生物燃料的自动计量系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于生物质资源利用技术领域，特别涉及一种生物燃料的自动计量系统及方法。 

背景技术

生物燃料的生物质能资源的利用主要是通过生物燃料(如秸秆、树皮、玉米芯等)直燃发电，而这些散装生物燃料入厂时需要准确的计量其类型、重量、体积、含水量、热值参数。传统测量手段采用机动车载散装物料，首先通过地秤称重，再由人工丈量物料体积，由经验判断其含水量，最后结算。传统方法效率低、成本高，测量结果准确性差而且受主观因素的干扰。 

发明内容

本发明的目的是一种生物燃料的自动计量系统及方法，其特征在于，所述生物燃料的自动计量系统由车辆称重系统、燃料体积测量系统、燃料参数测量系统以及相关的机械系统、现场控制系统和上位机监控系统构成。其中燃料体积测量系统和燃料参数测量系统由机械系统负责联动；另外，系统还包括一个监视摄像头，供操作员进行全程在线远程监控。车辆行驶指示灯用来提示司机系统的测量过程。 

所述上位机监控系统包括人机界面、通讯接口、数据库和打印设备； 

所述现场控制系统包括设备通讯、现场控制、流程控制、数据分析与计算还含嵌入式工业控制器； 

所述车辆称重系统包含电子车辆衡，用于测量载料车辆与空载车辆重量； 

所述燃料体积测量系统包含激光头、摄像头和超声测距仪；用于测量载料车 辆与空载车辆外轮廓与体积； 

所述燃料参数测量系统包含漫反射近红外光谱分析仪及多通道探头，用于测量生物燃料各种参数，主要测量含水量和热值； 

所述机械系统含棚架、门式检测台架、轨道式行走大车、小车及升降装置；用于支撑、协调各子系统，运动机构与控制； 

所述监控单元包括远程监控与车辆行驶灯指示，还含监控摄像头和信号灯。 

所述燃料参数测量系统测量的参数为含水量与热值。 

所述生物燃料的自动计量方法是采用电子车辆衡和激光外廓体积扫描法分别测量载料/空载车辆的重量和体积来获得散装生物燃料的总重量和体积，并由此计算出燃料平均密度，在燃料参数测量系统中，多通道测量探针可以随机选取位置，采用漫反射近红外光谱分析法同时测量燃料多种参数，所有子系统由现场控制系统负责协同工作、流程控制与数据采集，并交由上位机监控系统作实时控制，最后将数据汇总输出。 

所述生物燃料计量系统的工作流程。 

1)操作人员需要记录被测测量的车牌号码及装载燃料的类型，提示车辆驶入电子衡停稳后，自动计量过程开始； 

2)车辆载物的毛重、体积数据被自动测量；行走大车移动到含水量测量点下探压力板和红外光谱水分测量仪，插入物料内部获取其含水量数据；同时控制与通讯单元通过升降机上的编码器获得压紧后物料高度；所有获取的数据对应车牌号码存储在上位机中； 

3)卸载了燃料的车辆再次上秤进行空车计量，包括空车重量测量和底盘超声检测，获取的数据与上位机中同车牌车辆的载料数据进行比较，从而统计出燃料的体积、净重量和含水量数据； 

4)每次单车的自动计量过程，测量时间不超过2分钟；一辆车测量完毕后，系统自动归位准备下一辆车的测量。 

本发明的有益效果是本发明的自动生物燃料计量系统无需现场采样，具有准确度高、实用性广、稳定可靠、无须频繁标定等优点，可以提供实时的物料信息，大大提高生物燃料计量过程的客观性、准确性和效率，有助于实现生产自动化，提高生产管理水平，减轻劳动强度，提高生产效率。 

附图说明

图1为生物燃料自动计量系统结构示意图，其中(a)为生物燃料自动计量系统主视图；(b)为生物燃料自动计量系统结构的侧视图。 

图2为生物燃料计量系统工作流程示意图。 

图3为物料压紧与探头保护装置示意图。 

图4为燃料体积测量原理图。 

图5为为激光三角法测量原理图。 

图6为近红外光谱分析的建模与预测过程示意图。 

图7所示为多通道数据获取与分析。 

具体实施方式