基于超声波的皮带监测报警装置的制作方法

本发明涉及一种基于超声波的皮带监测报警装置，该装置涉及超声波测距和通信等领域。

背景技术：

运输皮带是物料短途运输的重要设备，广泛应用于矿山、农业、食品、烟草等生产行业。皮带跑偏是运输皮带运行中常见的故障，但易造成较大的危害性。一般的皮带跑偏会造成撒料、皮带磨损；而跑偏较为严重的情况下，易造成皮带与机架剧烈摩擦而引起皮带软化、烧焦甚至引起火灾，造成整个生产线停产，更换皮带和维修设备则需要较长的时间，直接影响生产的正常进行。所以及时、准确地检测皮带跑偏具有十分重要的意义。目前皮带跑偏检测主要的方法是使用跑偏检测开关，即行程开关。使用时将行程开关成对安装于输送机头部或尾部，当皮带跑偏时皮带边缘接触压迫行程开关触头产生移动触发报警。跑偏检测开关是机械式开关，采用接触式检测方式，当其应用于如煤矿井下等较为恶劣的生产环境时，极易被煤尘、泥污、油泥等影响，易发生误报、漏报等故障。因此，跑偏检测开关的故障率较高。为保障跑偏检测开关正常工作，需专职人员人工对开关进行定期维护，使用的人力成本较高。

因此，目前需要一种采用非接触式检测原理的、运行可靠、便于实施、维护成本低的检测运输皮带跑偏的新方法与新设备。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种基于超声波的皮带监测报警装置，采用非接触式检测原理，运行可靠且维护成本低。所述监测报警装置主要包括超声波测距单元、人机交互单元、数据处理单元、通信单元和报警单元；所述监测报警装置各单元具体功能如下：

1.超声波测距单元用于采集超声波传感器到皮带两边缘的距离数据，包括两个超声波测距传感器，分别安装于运输皮带两个边缘上方，且安装高度相同，安装高度高于物料高度；两个超声波测距传感器中心位置连线垂直于皮带运行方向。

2.人机交互单元包括按键和显示屏，按键用于对检测相关参数进行设置操作，显示屏用于数据显示。

3.通信单元包括输入端口与输出端口；输入端口用于接收超声波测距传感器发送的距离数据；输出端口用于将数据处理单元的跑偏报警数据发送给报警单元和皮带控制设备，报警单元进行声光报警，通过皮带控制设备控制皮带停止运行。

4.数据处理单元将两个超声波测距传感器测量得到的距离数据进行差值比较，当差值的绝对值超过设定阈值，则根据差值的正负判定跑偏方向，并通过通信单元发出皮带跑偏报警数据；阈值通过现场测量设定或人为设定得到。

5.报警单元用于声光报警。

附图说明

图1基于超声波的皮带监测报警装置示意图。

图2基于超声波的皮带监测报警装置安装示意图。

图3基于超声波的皮带监测报警装置监测报警实施过程示意图。

图4皮带未跑偏时两侧距离数据对照示意图。

图5皮带跑偏时两侧距离数据对照示意图。

具体实施方式

所述监测报警装置如图1所示实施例中，包括：

1.超声波测距单元(101)，采用测距距离大于3米的小波束角发射接收一体化超声波测距传感器(102)，可采用深圳导向机电技术有限公司的KS109超声波测距模块。

2.通信单元(103)，包括输入端口(104)和输入端口(105)，数据输入端口接一超声波测距传感器(102)发送的测量数据，采用I2C总线通信方式。数据输出端口将数据发送给其它设备，采用RS485通信方式与报警单元、皮带控制设备(如PLC)及其它监控设备连接，当皮带跑偏时发送报警信号控制皮带停止运转，保护相关设备。

3.人机交互单元(106)，包括显示屏(107)和按键(108)，显示屏采用两行点阵型LCD液晶显示模块，视域尺寸：60.5×18.0mm,54.8×18.3m。设计使用4个按键，采用独立按键式键盘，结合显示屏的显示介面，实现对检测相关参数进行设置操作的功能。

4.报警单元(109)，采用声光报警器(110)具有喇叭和报警灯，实现声光报警功能，通过RS485接口与通信单元连接通信。

5.数据处理单元(111)，处理器(112)用于执行数据比较处理工作，实施时可使用MCU，也可使用FPGA实现。

6.辅助电路(113)，除以上提到的各单元设备外，装置还包括电源电路等辅助电路和相关元件，为各单元设备元件提供支持，如在煤矿井下使用下所有元件及电路应符合本质安全要求。

所述监测报警装置安装示意图参考图2：

1.超声波测距传感器(203)分别安装于位于支架(202)上，位于运输皮带(201)两个边缘上方，且安装高度相同，安装高度高于物料高度，为保证监测精度超声波测距传感器应尽量靠近皮带表面；两个超声波测距传感器中心位置连线垂直于皮带运行方向。

2.除超声波测距单元的其他单元元件集中在装置壳体(204)内，装置壳体可安装在的支架上。

所述装置监测报警的具体实施步骤如图3所示：

1.(301)判断装置是否已经校准，如未校准，则进行位置校准(302)，如已校准则执行(303)。直接检测。

2.(302)位置校准，校准时需对位置正常的皮带使用超声波测距设备进行测量，获得超声波至皮带的边缘距离A_L和A_R，计算A_L-A_R，如|A_L-A_R|＞G，则调整支架(202)倾斜度使|A_L-A_R|＜G。G为设定阈值，通过现场测量设定或人为设定得到。

3.(303)通信单元接收超声波测距仪测量获得超声波测距传感器至皮带的边缘距离B_L和B_R。

4.(304)数据处理单元比较器通过比较实时皮带的边缘距离，如|B_L-B_R|＞F，则执行(305)，否则返回(303)。F为设定阈值，通过现场测量设定或人为设定得到。

5.(305)判断B_L-B_R是否大于零，如大于零则皮带向右跑偏，如小于零则向左跑偏。

6.(306)通信单元向人机交互单元、报警单元和皮带控制设备发送跑偏及跑偏方向报警逻辑数据，报警单元声光报警，显示器显示相关信息，皮带控制设备控制皮带停止运行。