重介质选煤厂智能加介系统和方法与流程

本发明涉及煤炭领域，尤其涉及一种重介质选煤厂智能加介系统和方法。

背景技术：

重介质选煤是用密度介于净煤与矸石(或中煤)之间的液体作为介质进行分选的方法。密度低于介质的净煤漂浮，而密度高于介质的矸石或中煤则下沉，然后分别收集归入不同的产品。重介质选煤的分选效率高，入料粒度范围宽，可以很好的降低煤炭资源使用过程中对环境造成的污染。重介质选煤的一个重要过程就是重介质悬浮液的配制，重介质悬浮液一般是由颗粒状的固体加重质与水配制而成。生产过程中使用较为普遍加重质即磁铁矿粉，颗粒粒度越细，所配制的重介质悬浮液密度越稳定。由于煤本身对加重质的携带，加重质的损失是不可避免的，生产过程中需要不断的加入新介质。

现有技术中，选煤厂中普遍设置专人专岗抓取介质粉、配制重介质悬浮液和输送重介质悬浮液，这些工作基本由人工操作，需要耗费较大的人力和物力，而且人工操作稳定性差，无法及时满足生产需求，不利于高效分选。

技术实现要素：

基于以上问题，本发明提出一种重介质选煤厂智能加介系统和方法，解决了人工添加介质导致的耗费较大的人力和物力、操作稳定性差、不能满足生产需求和不利于高效分选的技术问题。

本发明提出一种重介质选煤厂智能加介系统，包括：

多个摄像装置、行车、抓斗、介质堆、介质桶、输送泵和与前述各部件连接的控制器，多个摄像装置间隔设置在介质堆的斜上方，抓斗与行车连接，介质桶位于介质堆的一侧，介质桶的出料口与输送泵连接，抓斗上设置有定位传感器和称量传感器；

多个摄像装置将介质堆的影像信息传入控制器，控制器将同一时刻的多个影像信息进行信息合成并绘制介质堆的三维立体网格和坐标系，根据三维立体网格和坐标系确定这一时刻介质堆的最高点和介质总重量，定位传感器将抓斗的位置信息发送给控制器，控制器控制抓斗移动到介质堆的最高点并抓取介质，称量传感器将抓斗内的介质重量发送给控制器，控制器控制抓斗将介质放入介质桶，并控制输送泵输送介质桶内混合后的介质液，控制器根据介质总重量和介质重量计算介质堆内剩余介质重量。

此外，摄像装置的数量为4个，均匀间隔设置在介质堆的四个斜上方。

此外，当介质堆内剩余介质重量低于警戒值时，向介质堆添加介质。

此外，介质桶的顶部设有冲水管，冲水管上安装有电动阀门和流量计，介质桶的顶部还设有液位传感器；

控制器根据介质重量控制冲水管按比例加入清水，清水和介质在介质桶的内部形成介质液，流量计检测加入清水量，电动阀门控制冲水管的开启和关闭，液位传感器用于检测介质桶内的液位。

此外，介质桶内上部安装有篦子，当介质从抓斗卸落时，介质通过篦子落入介质桶下部。

此外，介质桶的底部设有风管、排料阀和人孔；

风管从介质桶的底部吹入空气，使水和介质充分混合并避免介质沉淀，风管上装有逆止阀以防止介质桶内的介质液倒流，排料阀控制介质桶的排料口排料，人孔用于发生故障时人工检修。

此外，输送泵的入口处设有排渣阀，输送泵的出口设有流量计；

排渣阀将介质液中的介质渣排出以防止堵塞输送泵，流量计用于检测流出输送泵的介质液的流量，输送泵的出口的管道倾斜布置以使停泵时介质液有效回流。

本发明还提出一种重介质选煤厂智能加介方法，包括：

扫描介质堆的全景信息，根据全景信息绘制介质堆的三维立体网格和坐标系，确定当前时刻介质堆的最高点和介质总重量；

依据抓斗的位置信息控制抓斗移动至介质堆的最高点，并控制抓斗抓取介质后移动到介质桶的上方将介质卸落到介质桶内，根据介质总重量和抓斗内的介质重量计算介质堆的剩余介质量，当剩余介质量低于警戒值时，向介质堆补充介质；

制备介质桶内的介质液，当介质桶内的介质液的液位达到液位上限时，停止制备介质；

将介质桶内的介质液通过输送泵输送到外部，当介质桶内的介质液低于临界液位时，停止输送泵泵送介质。

此外，当输送泵输送的介质液累积达到流量要求时，停止制备介质液。

通过采用上述技术方案，具有如下有益效果：

本发明解决了人工添加介质导致的耗费较大的人力和物力、操作稳定性差、不能满足生产需求和不利于高效分选的技术问题。本发明提供的重介质选煤厂智能加介系统通过自动加介质、自动配置介质液的方式使为重介质选煤厂配置的介质液的稳定性更好，而且节省了人力和物力，提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的重介质选煤厂智能加介系统的示意图；

图2是图1中重介质选煤厂智能加介系统的工作原理示意图；

图3是本发明一个实施例提供的重介质选煤厂智能加介方法的流程图。

附图标记：

1-摄像装置；2-行车；3-抓斗；4-介质堆；5-介质桶；6-输送泵；7-控制器；31-定位传感器；32-称重传感器；51-冲水管；52-电动阀门；53-流量计；54-液位传感器；55-篦子；56-风管；57-逆止阀；58-排料阀；59-人孔；61-排渣阀；62-流量计；a-液位上限；b-液位下限；c-临界液位。

具体实施方式

以下结合具体实施方案和附图对本发明进行进一步的详细描述。其只意在详细阐述本发明的具体实施方案，并不对本发明产生任何限制，本发明的保护范围以权利要求书为准。

参照图1，本发明提出一种重介质选煤厂智能加介系统，包括：

多个摄像装置1、行车2、抓斗3、介质堆4、介质桶5、输送泵6和与前述各部件连接的控制器7，多个摄像装置1间隔设置在介质堆4的斜上方，抓斗3与行车2连接，介质桶5位于介质堆4的一侧，介质桶5的出料口与输送泵6连接，抓斗3上设置有定位传感器31和称量传感器32；

多个摄像装置1将介质堆4的影像信息传入控制器7，控制器7将同一时刻的多个影像信息进行信息合成并绘制介质堆4的三维立体网格和坐标系，根据三维立体网格和坐标系确定这一时刻介质堆4的最高点和介质总重量，定位传感器31将抓斗3的位置信息发送给控制器7，控制器7控制抓斗3移动到介质堆4的最高点并抓取介质，称量传感器32将抓斗3内的介质重量发送给控制器7，控制器7控制抓斗3将介质放入介质桶5，并控制输送泵6输送介质桶5内混合后的介质液，控制器7根据介质总重量和介质重量计算介质堆4内剩余介质重量。

摄像装置1为摄像机，可选地，选择高清的工业摄像机，可选地，摄像机的数量为4台，以均匀间隔的方式布置在介质堆4的四周，且摄像机的安装高度高于介质堆4的高度。

定位传感器31用于记录抓斗3的平面位置和垂直高度，定位传感器31能够有效避免抓斗3抓取深度不够或卸落位置不合适等现象，有效控制抓斗3行走、抓取介质和卸落介质的过程。

称重传感器32用于记录抓斗3抓取介质的重量，称重传感器32的最大测量值大于抓斗的最大抓取重量。

可选地，介质桶5采用上部圆柱、下部圆锥的结构，内壁喷耐磨涂层。

重介质选煤厂智能加介系统工作时，通过多个摄像装置1对介质堆4进行全景拍摄，通过控制器7内的视觉识别算法对介质堆4的介质图像进行分析并构建三维立体成像，绘制三维立体网格和坐标系，根据三维立体网格和坐标系确定这一时刻介质堆4的最高点和介质总重量，定位传感器31将抓斗3的平面位置和垂直高度传送给控制器7，控制器7根据抓斗3的平面位置和垂直高度以及介质堆4的最高点控制抓斗3移动，当定位后，抓斗3内的介质卸落在介质桶5内，介质桶5将介质和水进行混合形成介质液，然后通过输送泵6输送介质液，直至输送的介质液足够时，才停止制作介质液。

本实施例解决了人工添加介质导致的耗费较大的人力和物力、操作稳定性差、不能满足生产需求和不利于高效分选的技术问题。本实施例提供的重介质选煤厂智能加介系统通过自动加介质、自动配置介质液的方式使为重介质选煤厂配置的介质液的稳定性更好，而且节省了人力和物力，提高了工作效率。

在其中的一个实施例中，摄像装置1的数量为4个，均匀间隔设置在介质堆4的四个斜上方。通过在四个方向设置摄像装置1，从而能够获取到介质堆4的全景图像，为后续绘制三维立体网格做准备。

在其中的一个实施例中，当介质堆4内剩余介质重量低于警戒值时，向介质堆4添加介质。根据介质堆4的三维立体网格和坐标系能够估算出介质堆4的介质总重量，当抓取的介质重量知晓后，能够根据二者计算出剩余介质重量，当计算出的剩余介质重量低于警戒值时，此时需要介质堆4添加介质，以维持后续的介质的供应。

在其中的一个实施例中，介质桶5的顶部设有冲水管51，冲水管51上安装有电动阀门52和流量计53，介质桶5的顶部还设有液位传感器54；

控制器7根据介质重量控制冲水管51按比例加入清水，清水和介质在介质桶5的内部形成介质液，流量计53检测加入清水量，电动阀门52控制冲水管51的开启和关闭，液位传感器54用于检测介质桶5内的液位。

冲水管51用于混合介质，电动阀门52用于控制冲水管51的开关，流量计53用于测量冲水量；液位传感器54用于测量介质桶5内液位高度。

在其中的一个实施例中，介质桶5内上部安装有篦子55，当介质从抓斗3卸落时，介质通过篦子55落入介质桶下部。

可选地，篦子55采用聚氨酯筛板、孔径为13mm，用于缓冲从抓斗3卸落的介质。

在其中的一个实施例中，介质桶5的底部设有风管56、排料阀58和人孔59；

风管56从介质桶5的底部吹入空气，使水和介质充分混合并避免介质沉淀，风管56上装有逆止阀57以防止介质桶5内的介质液倒流，排料阀58控制介质桶5的排料口排料，人孔59用于发生故障时人工检修。

可选地，风管56的数量为4支，均匀分布在介质桶5下部圆锥结构四周，用于防止介质沉淀和促进介质和水混合。可选地，每支风管装有逆止阀57防止介质桶内介质倒流。可选地，风管接头采用软连接，便于检修更换部件和清除堵塞。

排料阀58用于排料清淤检修，人孔59用于发生故障时人工检修。

当介质桶5的液位到达液位上限a时，停止制备介质液，当介质桶5的液位到达液位下限b时，停止输送介质液，当介质液的液位在临界液位c时，启动介质液的制备。

在其中的一个实施例中，输送泵6的入口处设有排渣阀61，输送泵6的出口设有流量计62；

排渣阀61将介质液中的介质渣排出以防止堵塞输送泵6，流量计62用于检测流出输送泵6的介质液的流量，输送泵6的出口的管道倾斜布置以使停泵时介质液有效回流。

可选地，输送泵6的数量为两台，用于泵送介质。可选地，泵入口和出口均采用耐磨管道。在泵入口装有排渣阀61，用于检修和防堵，泵出口设有流量计62，用于检测介质液的流量。泵出口的管道倾斜布置，保证停泵时有效回流。

参照图2，在扫描介质、抓取介质、制备介质和输送介质的过程中，各个传感部件如：工业摄像机、定位传感器、称重传感器、补水流量计、介质桶液位计和泵出口流量计向控制器7发送检测信号，控制器7依据检测信号并进行计算和判断，然后控制行车、抓斗、电动阀门、风管以及输送泵的运转。

参照图3，本发明还提出一种重介质选煤厂智能加介方法，包括：

步骤s001，扫描介质堆的全景信息，根据全景信息绘制介质堆的三维立体网格和坐标系，确定当前时刻介质堆的最高点和介质总重量；

步骤s002，依据抓斗的位置信息控制抓斗移动至介质堆的最高点，并控制抓斗抓取介质后移动到介质桶的上方将介质卸落到介质桶内，根据介质总重量和抓斗内的介质重量计算介质堆的剩余介质量，当剩余介质量低于警戒值时，向介质堆补充介质；

步骤s003，制备介质桶内的介质液，当介质桶内的介质液的液位达到液位上限时，停止制备介质；

步骤s004，将介质桶内的介质液通过输送泵输送到外部，当介质桶内的介质液低于临界液位时，停止输送泵泵送介质。

本实施例步骤s001中，可以采用高清工业摄像机扫描介质堆，通过控制器内的视觉识别算法，可以作出精确的物料成像分析，实现对介质堆的三维立体成像，确定当前时刻介质堆的最高点和介质总重量，从而确定抓斗的抓取点和预估剩余介质量。步骤s002中，可以采用定位传感器监测抓斗空间位置和运行轨迹，结合介质堆三维图像，准确指导抓斗抓取介质和卸落介质，避免抓斗抓取深度不够或卸落位置不合适等现象，有效控制抓斗行走、抓取介质和卸落介质过程。步骤s003中，可以采用称重传感器称量每次抓取介质的重量和卸落介质的重量，能够准确控制添加的介质重量，操作简便，所称取的质量数据同时会为介质桶补加水量提供指导。在步骤s004中，可以在介质桶上部设篦子，使介质缓冲，可以在介质桶上设有风管防止介质沉淀和促进介质和水混合，可以在介质桶设排料阀用于排料清淤检修，可以在介质桶上设人孔用于发生故障时人工检修，保证介质桶在工作过程中的稳定性和可靠性。介质桶装有液位计、冲水流量计，输送泵装有出口流量计，通过设定上限液位、下限液位和临界液位以及制定策略，准确控制介质制备和介质输送过程。

本实施例解决了人工添加介质导致的耗费较大的人力和物力、操作稳定性差、不能满足生产需求和不利于高效分选的技术问题。本实施例提供的重介质选煤厂智能加介系统通过自动加介质、自动配置介质液的方式使为重介质选煤厂配置的介质液的稳定性更好，而且节省了人力和物力，提高了工作效率。

在其中的一个实施例中，当输送泵输送的介质液累积达到流量要求时，停止制备介质液。重复介质制备的过程直至介质液已经满足要求。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。