一种基于机器视觉的船用加注机智能检定系统及方法与流程

本发明涉及船用加注机检定设备，具体涉及一种基于机器视觉的船用加注机智能检定系统及方法。

背景技术：

1、液化天然气作为船舶动力燃料，与传统船用燃油相比，可实现硫氧化物零排放、二氧化碳减排25％，尤其适合国际远洋船舶运能大、运距长的需求。据行业机构统计，2022年全球订购采用替代燃料的船舶总数为275艘，其中lng燃料船舶为222艘，占总订单数量的81％，处于绝对领先地位。截至2022年底，全球在运营及订单lng燃料船舶已达876艘，并将在未来一段时间内有望继续提升。根据当前市场发展趋势，预计2024-2025年国际船舶lng加注市场需求将迎来爆发式增长。

2、尽管lng在燃料成本上有一定的优势，同时具有环境友好等优点。但是，由于我国长江、珠江、京杭运河等内河具有丰枯水位变化大，现有的lng岸站、lng槽车无法满足水上lng动力船的加注，因此，lng动力船的加注就成了一大难题，水上lng加注站刚好能够克服内河水位变化大的缺点，并且对码头依赖少，调配灵活，还具有加油、加水等一站多用等优点，是非常适用于我国长江等流域的船用lng销售终端，于是，水上lng加注站在业内的期待中诞生了。

3、船用加注机是将燃料加注到动力船泊的一种超低温计量系统。船用加注机是燃料供需双方贸易结算的计量器具，其计量准确度和可靠性是衡量加注机质量优劣的关键指标。目前，国内计量检定机构和船泊生产企业对船用加注机检定工作尚未开展，缺少安全的检定方法和装置。此外，lng易燃易爆，技术人员现场检定操作存在安全隐患。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种基于机器视觉的船用加注机智能检定系统及方法，实现船用加注机的智能检定，减少安全隐患，保障技术人员安全。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、第一方面，本发明提供一种基于机器视觉的船用加注机智能检定系统，包括船用加注机、检定装置、机器视觉模块以及智能终端；

4、所述船用加注机包括加气管路和加注回气管路；在所述加气管路中设置有液相质量流量计，在加气管路的出口端安装有加液枪；在所述加气管路中，加液枪和液相质量流量计之间设置有气动阀；在所述回气管路中设置有气相质量流量计，在回气管的入口端安装有回气枪；所述液相质量流量计和气相质量流量计统称为质量流量计；

5、所述检定装置包括检定加液管路和检定回气管路；所述检定加液管路的入口端作为加液口，以和加液枪相连通；在所述检定加液管路中装夹有第一超声流量测量装置；在所述检定回气管路中装夹有第二超声流量测量装置，检定回气管路的出口端作为回气口，以和回气枪相连通；所述第一超声流量测量装置和第二超声流量测量装置统称为标准装置；

6、所述机器视觉模块用于识别获取质量流量计的数据，并将所获取到的数据传输至智能终端，由智能终端控制调整所述气动阀，以使得流量保持稳定；

7、所述标准装置所检测到的数据通过信号接收与处理模块传输至所述智能终端，智能终端根据质量流量计所检测到的数据和标准装置所检测到的数据进行比对计算，以自动地检定加注机的准确度和重复性。

8、进一步地，所述第一超声流量测量装置和第二超声流量测量装置结构相同，均包括两换能器，两换能器分别安装在管路的相对的两侧。

9、进一步地，所述第一超声流量测量装置和第二超声流量测量装置均通过采用超声测量lng流量技术检测得到管路中的流量数据：

10、超声波信号由安装在管路一侧的一换能器发出，经过对侧管壁后，由另一换能器接收；超声波信号交替沿顺流和逆流方向发射；超声波信号在流动的介质中传播，在顺流方向的传播时间短于逆流方向的传播时间；通过测量传播时间差，确定流体在超声波信号传播路径上的平均流速；根据流体流速在管路的截面分布状态对所测得的路径平均流速进行修正，就能得到与体积流量成正比的截面平均流速，即管路中的流量数据。

11、进一步地，所述超声信号在顺流方向的传播时间

12、超声信号在逆流方向的传播时间

13、传播时间差δt为：

14、δt＝tup-tdn   (1-3)

15、超声平均传播时间tav＝(tup+tdn)/2  (1-4)

16、声速

17、流速

18、流量q＝u×a  (1-7)

19、式(1-1)～(1-7)中，p是超声波传播路径长度；l是两超声流量测量装置安装的距离；c是测量条件下的声速；θ是管道与垂直管道切面的夹角。

20、进一步地，所述的基于机器视觉的船用加注机智能检定系统还包括温度传感器和压力传感器，用以检测加液管路中lng的温度和压力，以对温度和压力参数进行及时补偿；在标准工况条件下，比较船用加注机流量与标准装置流量，标准条件下质量流量为：

21、m＝q×mm×(pf/tf/zf/ra)  (1-8)

22、式中：

23、m是质量流量；mm是摩尔质量；pf是工作条件下的压力；tf是工作条件下的热力学温度；zf是工作条件下的压缩因子；ra是通用气体常数。

24、进一步地，在所述加注回气管路中还设置有止回阀。

25、进一步地，所述船用加注机还包括电控及显示系统，所述电控及显示系统分别和液相质量流量计和气相质量流量计相连接，用以显示所检测到的流量数据。

26、进一步地，所述机器视觉模块通过如下方式来识别获取质量流量计的数据：

27、获取质量流量计读数图像，对图像中的读数数字采用改进穿线法识别，所述改进穿线法识别包括：

28、先从数字的上边界中点从上往下扫描，再分别从数字左边界的3/4中点和左边界1/4中点从左往右扫描，根据三次扫描的结果确定数字类型，得到质量流量计的累积流量示值。

29、进一步地，所述根据三次扫描的结果确定数字类型，得到质量流量计的累积流量示值包括：

30、三次扫描分别得到对应计数变量值count1、count2和count3，初始条件下，count1、count2和count3均赋值为0；第一次扫描时，当第一行像素值为0或者上一行像素值为255而本行像素值为0时，计数变量count1加1；第二次扫描时，当第一列像素值为0，计数变量count2加1，当上一列像素值为255而本列像素值为0时，计数变量count2加10；第三次扫描时，当第一列像素值为0，计数变量count3加1，当上一列像素值为255而本列像素值为0时，计数变量count3加10；依照上述变量的计数规则以及0-9数字的特征，判断数字的类型，得到质量流量计累积流量示值。

31、第二方面，本发明提供一种基于机器视觉的船用加注机智能检定方法，所述方法上述的现场检定系统，所述方法包括：

32、(1)将船用加注机的加液枪、回气枪分别对应和检定加液管路的入口端、检定回气管路的出口端相串联；

33、(2)船用加注机设备通电预热；

34、(3)启动检定装置进行循环预冷流程，低温液体流经标准装置和质量流量计进行预冷；

35、(4)预冷循环流程期间观察电控及显示系统显示的低温液体流量参数，当满足测试条件时，按照设定的测试流量点调节检定装置的循环流量至设定流量值，运行至流体状态稳定；

36、(5)流体状态稳定后，同步采集标准装置和质量流量计的流量信号，记录一分钟内集标准装置和被测质量流量计输出的累积质量流量，将标准装置输出的累积质量流量值与被测质量流量计的累积质量流量值进行比较。

37、本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

38、本发明提出了一种基于机器视觉的船用加注机智能检定系统及方法，通过利用机器视觉模块自动识别船用加注机流量显示值，同时自动控制船用加注机流量。在不破坏管道、利用超声测量lng流量技术超声波传播速度差法间接测量管道内流体流量作为标准值，实现船用加注机的流量自动读取和智能检定，防范检定风险，保障人员安全，提高检定效率，解放检定人员，节省时间成本。避免破坏管道直接测量流体的安全风险，以及传统检定过程中被检器具读数无法自动采集，需要人工读数、记录、计算，原始记录、证书容易出错，检定过程耗时长，检定能力不足，人力成本高等缺点。