【摘 要】
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鱼雷罐车是大型钢铁企业转运高温铁水的主要运输车辆。现有的安全监控研究关注于罐体材料和物流管理较多,而对罐体倾动角度精确测量和运输全路径连续定位等的研究较少,甚至鲜有报道。鉴于此,本文依托国家重点研发计划项目的子课题“专用运输车辆转运作业安全监控与预警技术研究”(2017YFC805104),结合武汉钢铁股份有限公司的实际应用场景,通过开展了一系列实验研究,建立了鱼雷罐车安全监控关键技术的信息融合模
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鱼雷罐车是大型钢铁企业转运高温铁水的主要运输车辆。现有的安全监控研究关注于罐体材料和物流管理较多,而对罐体倾动角度精确测量和运输全路径连续定位等的研究较少,甚至鲜有报道。鉴于此,本文依托国家重点研发计划项目的子课题“专用运输车辆转运作业安全监控与预警技术研究”(2017YFC805104),结合武汉钢铁股份有限公司的实际应用场景,通过开展了一系列实验研究,建立了鱼雷罐车安全监控关键技术的信息融合模型,构建适合鱼雷罐车转运安全的评估指标体系,提出了运用图像识别技术非接触式精确测量角度的方法、车辆连续位置检测和停车精确定位方法,以及全天候障碍物识别方法,实现了从理论到实践应用的转化。研究成果对指导鱼雷罐车转运安全监控系统的开发具有重要参考价值。具体研究内容包括以下几个方面:1、针对鱼雷罐车转运作业的安全监控特点,研究了基于目标决策的安全监控系统各层次的信息融合模型,为信息融合技术在鱼雷罐车转运安全监控领域的应用提供技术支撑;针对重大钢铁企业事故的多因素分析,运用人为因素的分析分类系统(HFACS)分析了安全事故,融合层次分析法(ANP)和二次逻辑回归模型对鱼雷罐车事故进行多因素的关联性分析和权重分析,构建适合鱼雷罐车转运安全指标体系。2、针对鱼雷罐车高温罐体倾动角度检测问题,提出了运用图像识别技术非接触式精确测量角度的方法。利用高清相机连续拍摄罐体端部特征图像,运用BRISK算子检测图像特征点。利用汉明距离对特征点进行两次筛选,提高配准点的准确度,最后结合最大类间方差法(OTSU)计算罐体的旋转角度。设计实验方法进行测试,分析实验数据,探讨了倾角非接触式测量技术和连续位置监测技术的测量精度和响应速度。3、针对鱼雷罐车在高炉车间和运输路经中的连续定位问题,提出了融合室内外定位数据,运用最小二乘法线性拟合在信号盲区的定位方法。该方法比单一的惯性计算方法有更好的定位精确性。研究利用卫星定位系统获取室外数据,UWB系统获取室内定位数据。建立多基站获得更多组合的室内定位数据,利用卡尔曼滤波(Kalman)降噪优化原始数据,按照距离远近进行权重分配以提高TOA/TDOA组合定位算法的准确度。针对停车精确落位问题,提出采用电涡流传感器微距测量的方法监测停车位置,设计试验,检验有效性。4、针对轨道全天候障碍物识别问题,提出了融合视觉相机、红外成像和毫米波雷达三种探测技术于一体的全天候障碍物识别技术方法。并重点对视觉图像处理过程进行了深入研究,运用Canny算子对图像边缘检测;利用霍夫变换对图像中的轨道边缘进行检测提取;基于兴趣范围提取颜色异常区域,通过形态学处理,标注出障碍物位置。分析了毫米波雷达、红外线成像的性能和降噪技术,研发了多传感器融合的鱼雷罐车转运全天候障碍物识别系统。5、研究了基于计算机自动处理的实时安全监控系统与车辆制动系统联动技术,研发了融合多传感器的鱼雷罐车运输安全监控系统和罐体倾动监控系统,并集成上述技术建立统一安全监控平台,进行了功能测试和示范应用。本文通过对鱼雷罐车运输连续位置监测技术和罐体倾动角度非接触式测量技术的研究,开发了基于信息融合的安全监控系统平台,为大型钢铁企业的鱼雷罐车转运安全监控提供了技术保障。
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