一种基于激光雷达与速度信息的煤流量监测系统的制作方法

本发明涉及煤矿生产状态监测领域，具体涉及一种基于激光雷达与速度信息的煤流量监测系统。

背景技术：

煤矿井下带式输送机煤流量监测是煤矿自动化生产和控制的前提，因此煤矿井下带式输送机煤流量监测非常必要。因此利用基于激光雷达与速度信息的煤流量监测系统，对带式输送机的煤流量进行实时监测，根据煤流量的监测结果，调节仓下闸门开度，使带式输送机不断流、不跑货、流量均匀，对于实现带式输送机流量的自动监测和给料系统的自动控制有着重要的意义。

目前，采用基于激光雷达与速度信息的煤流量监测系统，国内尚属先例，目前带式输送机煤流量监测主要依靠称重，不能够实时的获得煤流量信息。因此研究基于激光雷达与速度信息的煤流量监测系统具有非常重要的实用价值。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种基于激光雷达与速度信息的煤流量监测系统，能够实时的获得煤矿井下带式输送机煤流量信息，对于实现带式输送机流量的自动监测和给料系统的自动控制提供了必要的技术支持。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于激光雷达与速度信息的煤流量监测系统，包括带式输送机，还包括

二维激光雷达，安装在所述带式输送机上方，用于获取煤流上截面轮廓曲线；

速度传感器，安装在带式输送机的下皮带处，用于获取皮带运行速度，即煤流速度；

煤流量计算终端，用于根据皮带货载断面积以及二维激光雷达传送的煤流上截面轮廓曲线，计算获取煤流的截面轮廓曲线；并根据所获取的煤流的截面轮廓曲线以及速度传感器传送的煤流速度数据进行积分求解，从而完成煤流量的计算。

2、如权利要求1所述的基于激光雷达与速度信息的煤流量监测系统，其特征在于：所述煤流量计算监测系统通过以下步骤完成煤流量的监测：

s1、通过速度传感器获得煤流速度v(t)，同时通过激光雷达获取煤流激光雷达窗口信息，并根据所获取的煤流激光雷达窗口信息得到煤流上截面轮廓曲线；

s2、根据皮带货载断面积示意图，得到煤流下截面轮廓曲线；

s3、将步骤s1所得的煤流上截面轮廓与步骤s2所得的煤流下截面轮廓曲线首尾对称连接构成煤流截面封闭轮廓；

s4、根据步骤s3所得的煤流截面封闭轮廓计算封闭轮廓面积s(t)；

s5、通过以下公式完成t时刻时煤流量的积分计算：

其中，v(t)：煤流速度；s(t)：煤流量截面的封闭轮廓面积，dt是对时间的积分，v(t)*dt，就是位移，就是长度信息，面积s(t)与v(t)*dt的乘积就是体积

本发明具有以下有益效果：

能够实时的对带式输送机煤流量进行监测，对于实现带式输送机流量的自动监测和给料系统的自动控制提供必要的技术支持，具有显著的经济效益和较高的工程应用价值。

附图说明

图1为本发明实施例一种基于激光雷达与速度信息的煤流量监测系统的系统组成框图。

图2是本发明实施例一种基于激光雷达与速度信息的煤流量监测系统的工作流程图。

图3为本发明实施例中皮带货载断面积示意图。

图4为本发明实施例中当过煤量较小时，即煤的边界点a，b没有越过b点时，煤流量截面的封闭轮廓面积示意图。

图5为本发明实施例中当过煤量较大时，即煤的边界点a，b越过b点，煤流量截面的封闭轮廓面积示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于激光雷达与速度信息的煤流量监测系统，包括带式输送机，还包括

二维激光雷达，安装在所述带式输送机上方，用于获取煤流上截面轮廓曲线；

速度传感器，安装在带式输送机的下皮带处，用于获取皮带运行速度，即煤流速度；

煤流量计算终端，用于根据皮带货载断面积以及二维激光雷达传送的煤流上截面轮廓曲线，计算获取煤流的截面轮廓曲线；并根据所获取的煤流的截面轮廓曲线以及速度传感器传送的煤流速度数据进行积分求解，从而完成煤流量的计算。

如图2所示，所述煤流量计算监测系统通过以下步骤完成煤流量的监测：

s1、通过速度传感器获得煤流速度v(t)，同时通过激光雷达获取煤流激光雷达窗口信息，并根据所获取的煤流激光雷达窗口信息得到煤流上截面轮廓曲线；

s2、根据皮带货载断面积示意图，如图3所示，得到煤流下截面轮廓曲线；

s3、将步骤s1所得的煤流上截面轮廓与步骤s2所得的煤流下截面轮廓曲线首尾对称连接构成煤流截面封闭轮廓；

s4、根据步骤s3所得的煤流截面封闭轮廓计算封闭轮廓面积s(t)；

s5、通过以下公式完成t时刻时煤流量的积分计算：

其中，v(t)：煤流速度；s(t)：煤流量截面的封闭轮廓面积。

所述步骤s3具体包括如下步骤：

通过以下公式完成t时刻时煤流量的积分计算煤流截面封闭轮廓计算封闭轮廓面积s(t)计算公式：

如图4所示，当过煤量较小时，即煤的边界点a，b没有越过b点时，煤流量截面的封闭轮廓面积：

x∈[a，b]

a，b可通过激光雷达得到的煤流上的截面轮廓曲线边界点，边界点随时间t变化。

如图5所示，当过煤量较大时，即煤的边界点a，b越过b点，煤流量截面的封闭轮廓面积：

x∈[a，b]

s1＝1/2×(-b-a)²tanθ

s2＝1/2×(b-b)²tanθ

因此，

a，b可通过激光雷达得到的煤流上的截面轮廓曲线边界点，边界点随时间t变化。

本具体实施融合了激光雷达技术和图像处理技术，能够自动测量出煤矿井下带式输送机的煤流量，为煤矿井下带式输送机煤流量的计算提供必要的技术支持，对于煤流量统计有着重要的意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。