一种基于工业在线检测的矿车自动装矿方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及矿山井下无人看管自动运输系统，特别地，设及一种基于工业在线检 测的矿车自动装矿方法及系统。
【背景技术】
[0002] 无人采矿是21世纪采矿技术发展的重要领域之一。地下无人采矿技术被国家科 技部列为"十一五"、"863"计划首批启动专题的研究方向之一，进一步显示了无人采矿技术 领域在我国发展的趋势。目前无人矿山在国内的无人采矿技术仍处于的初期阶段。人们希 望尽快研制开发适合我国的先进的地下无人采矿系统，运可W提高我国采矿工艺的可靠 性、安全性、高效率的采矿生产，使采矿行业能够适应激烈的国际竞争。
[0003] 电机车运输是井下开拓运输系统中矿废石的主要运输方式，传统的电机车运输 中，矿车中矿废石装载主要是通过振动放矿机往矿车中装矿，同时需要在振动放矿中安排 人员进行值班，按照矿山中一天3班的生产调度，在每个装矿点中每天需要安排3人进行值 班，存在着劳动强度大，成本高，不利于矿山的智能化发展；同时，对矿车装矿量的多少主要 是进行人为的目巧U，不能对每天的采矿量进行统计，不利于矿山的智能化管理。目前，矿山 井下电机车运输系统中，还没有矿山在矿废石装载过程中实现自动检测与控制。
[0004] 激光检测主要应用于位移检测，由于激光位移检测能够实现非接触式检测，并且 检测速度快、精度高、现场抗干扰能力强等优点，在工业在线检测领域发展迅速。由于矿车 结构的特殊性，不便于对装矿量进行直接计量，同时矿石装载过程是个动态的，装矿过程中 环境复杂，粉尘多，噪声大。如何实现电机车运输中矿石物料的自动检测与装载，实现装矿 的自动化，提高矿山系统的智能化水平，降低劳动强度，节约成本，是急需解决的技术问题。
【发明内容】
[0005] 本发明需要解决的问题是，结合当前激光非接触式位移检测上的应用和推广，针 对目前矿山井下电机车运输系统的不足之处，提出了一种基于工业在线检测的矿车自动装 矿方法及系统，从硬件和软件方面实现对矿车矿石装载过程中矿石的检测和计量，实现井 下电机车运输系统的无人看管，提供矿山的智能化程度。
[0006] 本发明的技术方案为：一种基于工业在线检测的矿车自动装矿方法，包括如下步 骤：
[0007] 将五路激光传感器固定在待装矿矿车上方，矿车装矿时激光传感检测系统按照设 定的时间间隔，连续采集矿车中矿石的高度；
[0008] 根据矿石的动安息角和检测到的矿石高度实时数据，构造出堆积矿石的包络曲 线，并计算实时装矿体积；
[0009] 将装载过程中矿石体积与预设标准装载体积进行对比，当达到标准装载体积时， 振动放旷机停止装矿；
[0010] 所述五路激光传感器位置布置为，振动放矿机中屯、线和振动放矿机在矿车中的落 矿点中屯、线交点安装1#传感器，另外4路激光传感器布置于1#传感器四周，构成矩形四个 顶点，宽度方向关于矿车中屯、线对称，长度方向关于振动放矿机中屯、线对称。
[0011] 对矿车进行标定，获得矿车的实际停车位置，当矿车位置对准后，开启振动放旷机 进行装矿。矿车标定位置为矿车连接器位置，轨道轨枕上安装有非接触式位移传感器，通过 对标志物位置进行检测，测出矿车与振动放矿机中屯、线对位偏移距离。
[0012] 进一步的，所述另外4路传感器长度方向保证矿车与振动放矿机中屯、线发生最大 位置偏移时依然能够检测到矿车内部矿石物料高度。
[0013] 当一个车厢装满矿后，停止装矿，电机车往前推进一个车厢，重复所述步骤进行装 矿，直至一列车中所有矿车矿石装满。
[0014] 进一步的，在放矿机对矿车底部楠圆部分进行装矿时，只开通1#传感器进行数据 采集，此部分矿石高度为Hi,当装载高度大于Hi时，五路传感器全部开通，当1#传感器检 测到高度在0-4+2/3?时，数据采集频率为10化；当高度大于Η1+2/3?，数据采集频率为 20Hz。
[0015] 进一步的，对采集到的数据首先进行滤波和降噪处理，将小波方法和自适应滤波 方法相结合，对在线实时采集到的数据进行处理。
[0016] 在一个【具体实施方式】中，矿石堆积的包络曲线构造方法如下：
[0017] (1)在直角坐标系下，根据矿车中屯、位置偏移距离，建立五路激光传感器每个检测 点对应直角坐标系位置坐标：1# (Xi,yi)，2# (而，y2)，3#柄，y3)，4# (X4,y4)，5# (馬，ys);
[001引 似Wl#传感器检测点为中心分别拟合出四条矿石高度变化曲线，检测 点为例，构造的曲线满足：
[0019]
[0020] 其中Θ为矿石动安息角，3#、4#、5#监测点将上述下标2替换为3、4、5 ;
[OOW做根据拟合的4条曲线，在立维坐标系下构造出矿石动态包络曲线面，并计算矿 车实时装矿体积为V=V1+V2+V3;
[0022]其中Vi为矿车底部U型部分体积，V2为U型部分W上至传感器检测最低点之间体 积，V3为包络面部分体积。
[0023] 进一步的，每列车的最终矿石装载重量和对应的矿石高度W及矿车中屯、偏移距离 形成历史数据，通过大量的历史数据样本，利用人工神经网络算法，构造出矿石体积预估模 型。将矿石体积预估模型与实时检测的数据计算出的矿石体积进行对比，求出误差Vc，得到 矿车中矿石的最终重量为V+k·Vc，k为误差修正系数。
[0024] 本发明的一种基于工业在线检测的矿车自动装矿系统，包括： 阳0巧]振动放矿机，用于向矿车中装矿；
[00%] 传感器组，用于采集矿车中矿石的高度数据，其包括五路激光传感器，位置布置 为：振动放矿机中屯、线和振动放矿机在矿车中的落矿点中屯、线交点安装1#传感器，另外4 路激光传感器布置于1#传感器四周，构成矩形四个顶点，宽度方向关于矿车中屯、线对称， 长度方向关于振动放矿机中屯、线对称，传感器组与矿车的距离能够调节；
[0027] 非接触式位移传感器，安装在轨道轨枕上，通过对矿车连接器位置进行检测，测出 矿车与振动放矿机中屯、线对位偏移距离；
[0028] 化C，其根据非接触式位移传感器的检测数据，获得矿车的实际停车位置，当车位 对准后，开启振动放旷机进行装矿；然后根据矿石的动安息角、传感器组检测到的矿石高度 实时数据和非接触式位移传感器检测到的对位偏移数据，构造出矿石堆积的包络曲线，并 计算实时装矿体积；通过历史数据样本构造出矿石体积预估模型，并对实时检测计算的矿 石体积进行修正；将装载过程中矿石体积与预设标准装载体积进行对比，当达到标准装载 体积时，控制振动放旷机停止装矿，同时向电机车发出挪车信号；当电机车为无人驾驶时， 将挪车信号无线传送到电机车自动驾驶信号接收器。
[0029] 本发明融合了工业在线检测和数据处理与智能预测算法，相对于现有技术，本发 明有W下有益的技术和经济效果：
[0030] 1)通过对装载过程中矿废石物料的实时检测与计量，实现对装载过程中的自动控 审IJ，提高了矿车的装载效率，现场无需人员看管，降低了劳动强度，节约了成本，提高了自动 化程度；
[0031] 2)对每节矿车的矿量的实时统计，数据记载矿山每天的生产能力，大大提高了矿 山的智能化管理水平，提高了劳动生产率；
[0032] 3)激光非接触式位移检测，成本低，环境要求低，能够适用于井下复杂工业环境下 的矿山自动检测；
[0033] 4)矿量预估模型简单，