煤炭堆场智能洒水方法和系统与流程

本发明涉及煤炭机械，具体地涉及煤炭堆场智能洒水方法和系统。

背景技术：

煤炭堆场在整个煤炭运输中转中起到至关重要的作用，是不可缺少的重要组成部分。同其他散货堆场一样，煤炭堆场存在着大面积的面源粉尘无组织排放问题，是煤码头的粉尘排放的重要来源。现有使用抑尘系统、堆场喷枪站以及堆场防风网等解决堆存期间的粉尘排放问题。

但是，在现有的各种环保措施加持下，仍然有恶劣条件下出现堆场部分煤垛扬尘问题，也有着洒水量过大造成煤垛塌陷和煤质下降的问题。依靠人工控制或者程序定时控制已经不能满足日益提高的环保要求。

技术实现要素：

本发明实施例的目的是提供一种煤炭堆场智能洒水方法和系统，该煤炭堆场智能洒水方法和系统不仅可以较好控制粉尘排放，且洒水量适当，满足日益提高的环保要求。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种煤炭堆场智能洒水方法，该方法包括：检测环境量、所述煤炭初始含水率以及所述煤炭的堆放时间；根据所述环境量、所述煤炭初始含水率以及所述煤炭的堆放时间确定在所述堆放时间后的煤炭的表层含水率；在所述堆放时间后的煤炭的表层含水率小于等于预设洒水含水率时，启动洒水。

优选地，所述环境量包括：煤种、温度、风速、光照强度以及空气湿度中的至少一者。

优选地，该方法还包括：根据所述风速和所述煤种确定所述预设洒水含水率。

优选地，所述根据所述环境量、所述煤炭初始含水率以及所述煤炭的堆放时间确定在所述堆放时间后的煤炭的表层含水率包括：根据所述环境量确定每一时刻的煤炭的含水率变化量；根据所述每一时刻的煤炭的含水率变化量和所述煤炭的堆放时间确定所述堆放时间后的煤炭的表层含水率变化量；根据所述煤炭初始含水率和所述堆放时间后的煤炭的表层含水率变化量确定所述堆放时间后的煤炭的表层含水率。

优选地，在启动洒水之后，该方法还包括：根据单位面积的洒水流量，确定洒水后的煤炭的表层含水率；在所述洒水后的煤炭的表层含水率大于等于预设停水含水率时，停止洒水。

优选地，该方法还包括：在预设时间之后，进行洒水使所述煤炭的表层含水率饱和，并使用饱和的煤炭的表层含水率作为所述煤炭初始含水率。

优选地，该方法还包括：检测粉尘浓度；在所述粉尘浓度大于第一预设值时，提高所述预设洒水含水率和所述预设停水含水率。

优选地，该煤炭堆场具有包括所述环境量、所述煤炭的表层含水率以及所述粉尘浓度对应关系的数据库，该方法还包括：检测所述粉尘浓度；当所述数据库中对应于当前的煤炭的表层含水率和当前的环境量的粉尘浓度与所检测的粉尘浓度的偏差大于第二预设值时，提高所述预设洒水含水率和所述预设停水含水率，直到所述偏差处于预设范围。

本发明实施例还提供一种煤炭堆场智能洒水系统，该系统包括：检测设备以及控制设备，其中，所述检测设备用于检测环境量、所述煤炭初始含水率以及所述煤炭的堆放时间；所述控制设备用于根据所述环境量、所述煤炭初始含水率以及所述煤炭的堆放时间确定在所述堆放时间后的煤炭的表层含水率；在所述堆放时间后的煤炭的表层含水率小于等于预设洒水含水率时，启动洒水。

优选地，所述环境量包括：煤种、温度、风速、光照强度以及空气湿度中的至少一者。

优选地，所述控制设备还用于：根据所述风速和所述煤种确定所述预设洒水含水率。

优选地，所述根据所述环境量、所述煤炭初始含水率以及所述煤炭的堆放时间确定在所述堆放时间后的煤炭的表层含水率包括：根据所述环境量确定每一时刻的煤炭的含水率变化量；根据所述每一时刻的煤炭的含水率变化量和所述煤炭的堆放时间确定所述堆放时间后的煤炭的表层含水率变化量；根据所述煤炭初始含水率和所述堆放时间后的煤炭的表层含水率变化量确定所述堆放时间后的煤炭的表层含水率。

优选地，在启动洒水之后，所述控制设备还用于：根据单位面积的洒水流量，确定洒水后的煤炭的表层含水率；在所述洒水后的煤炭的表层含水率大于等于预设停水含水率时，停止洒水。

优选地，所述控制设备还用于：在预设时间之后，进行洒水使所述煤炭的表层含水率饱和，并使用饱和的煤炭的表层含水率作为所述煤炭初始含水率。

优选地，所述检测设备还用于检测粉尘浓度；所述控制设备还用于在所述粉尘浓度大于第一预设值时，提高所述预设洒水含水率和所述预设停水含水率。

优选地，该煤炭堆场具有包括所述环境量、所述煤炭的表层含水率以及所述粉尘浓度对应关系的数据库，所述检测设备还用于检测粉尘浓度；所述控制设备还用于当所述数据库中对应于当前的煤炭的表层含水率和当前的环境量的粉尘浓度与所检测的粉尘浓度的偏差大于第二预设值时，提高所述预设洒水含水率和所述预设停水含水率，直到所述偏差处于预设范围。

通过上述技术方案，采用本发明提供的煤炭堆场智能洒水方法和系统，利用检测的环境量、煤炭初始含水率以及煤炭的堆放时间得到堆放时间后的煤炭的表层含水率，并利用堆放时间后的煤炭的表层含水率与预设洒水含水率的关系判断是否进行洒水，不仅可以较好控制粉尘排放，且洒水量适当，满足日益提高的环保要求。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例提供的煤炭堆场智能洒水方法的流程图；

图2是本发明另一实施例提供的煤炭堆场智能洒水方法的流程图；

图3是本发明另一实施例提供的煤炭堆场智能洒水方法的流程图；

图4是本发明另一实施例提供的煤炭堆场智能洒水方法的流程图；

图5是本发明另一实施例提供的煤炭堆场智能洒水方法的流程图；

图6是本发明一实施例提供的煤炭堆场智能洒水方法的整体运行流程图；

图7是本发明一实施例提供的粉尘监测设备的放置示意图；

图8是本发明一实施例提供的煤炭堆场智能洒水系统的结构示意图。

附图标记说明

1检测设备2控制设备。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是本发明一实施例提供的煤炭堆场智能洒水方法的流程图。如图1所示，该方法包括：

步骤s11，检测环境量、所述煤炭初始含水率以及所述煤炭的堆放时间；

步骤s12，根据所述环境量、所述煤炭初始含水率以及所述煤炭的堆放时间确定在所述堆放时间后的煤炭的表层含水率；

步骤s13，在所述堆放时间后的煤炭的表层含水率小于等于预设洒水含水率时，启动洒水。

由于煤炭在运输过程中对含水率有不同因素影响，因此在到达堆场时，煤炭初始含水率不同。本发明可以使用位于堆料流程皮带线的微波水分检测设备检测煤炭初始含水率。另外煤炭在堆场堆放期间，由于环境量的影响，煤炭的水分会逐渐挥发，当煤炭的表层含水率低于一定程度时会有粉尘产生。

本发明可以使用气象监测设备检测环境量，使用粉尘监测设备检测粉尘浓度，并建立环境量、粉尘浓度以及煤炭的表层含水率变化量之间关系的数据库。此数据库源自于人为制造单一变量，在一定采样率下通过多次实验得出各环境量、煤炭的表层含水率变化量和粉尘浓度之间相互的关系。其中，数据库中影响煤炭的表层含水率的变化速度的环境量包括煤种、温度、风速、光照强度以及空气湿度等中的至少一者。

本发明实施例基于数据库，根据环境量、煤炭初始含水率以及煤炭的堆放时间确定在所述堆放时间后的煤炭的表层含水率，并当在所述堆放时间后的煤炭的表层含水率小于等于预设洒水含水率时，启动洒水。其中，预设洒水含水率是不起尘含水率的临界点(煤炭的表层含水率低于预设洒水含水率时起尘)，受到风速和煤种影响，可根据风速和煤种确定。具体的堆放时间后的煤炭的表层含水率的确定方式将在下文详述。

图2是本发明另一实施例提供的煤炭堆场智能洒水方法的流程图。如图2所示，该方法包括：

步骤s21，检测环境量、所述煤炭初始含水率以及所述煤炭的堆放时间；

步骤s22，根据所述环境量确定每一时刻的煤炭的含水率变化量；

步骤s23，根据所述每一时刻的煤炭的含水率变化量和所述煤炭的堆放时间确定所述堆放时间后的煤炭的表层含水率变化量；

步骤s24，根据所述煤炭初始含水率和所述堆放时间后的煤炭的表层含水率变化量确定所述堆放时间后的煤炭的表层含水率；

步骤s25，判断所述堆放时间后的煤炭的表层含水率是否小于等于预设洒水含水率；

步骤s26，在所述堆放时间后的煤炭的表层含水率小于等于预设洒水含水率时，启动洒水。

本发明实施例使用气象监测设备检测环境量，使用微波水分检测设备检测刚到达堆场的煤炭初始含水率，并记录煤炭的堆放时间。从数据库读取在每一时刻所检测的环境量下煤炭的含水率变化量，并将从开始堆放至堆放时间之间的所有的煤炭的含水率变化量累加，可以得到堆放时间后的煤炭的表层含水率变化量。或者，由于该煤炭的含水率变化量是煤炭的堆放时间的函数，随着煤炭的堆放时间变化而变化，因此确定煤炭的含水率变化量对煤炭的堆放时间的积分，从而也可以得到在该堆放时间后的煤炭的表层含水率变化量。随后，使用煤炭初始含水率减去该堆放时间后的煤炭的表层含水率变化量可以得到堆放时间后的煤炭的表层含水率，最后，在该堆放时间后的煤炭的表层含水率小于等于预设洒水含水率时，启动洒水。

图3是本发明另一实施例提供的煤炭堆场智能洒水方法的流程图。如图3所示，在启动洒水之后，该方法包括：

步骤s31，根据单位面积的洒水流量，确定洒水后的煤炭的表层含水率；

步骤s32，判断所述洒水后的煤炭的表层含水率是否大于等于预设停水含水率；

步骤s33，在所述洒水后的煤炭的表层含水率大于等于预设停水含水率时，停止洒水。

在本发明实施例说明了如何停止洒水。由于煤炭面积是可知的，洒水流量也是可知的，因此单位面积的洒水流量可以计算得到。因此洒水后的煤炭的表层含水率可以为洒水之前获得的煤炭的表层含水率与单位面积的洒水流量之和。在洒水后的煤炭的表层含水率大于等于预设停水含水率(由煤种和风速决定)时，停止洒水，随后使用洒水后的煤炭的表层含水率作为煤炭初始含水率进行上述实施例的下一个循环，控制停止洒水减少了不必要的洒水对煤炭质量的负面影响。

另外，该方法长期使用后，由于种种原因实际的煤炭的表层含水率与计算得到的误差会越来越大，因此，本发明实施例基于煤炭表层含水率具有饱和的特性(即表层含水率到达一定值后，即使再洒水也只会将水向下渗透而不会增加表层含水率)，在预设时间之后，进行洒水使所述煤炭的表层含水率饱和，并使用饱和的煤炭的表层含水率(由不同的煤种决定饱和的煤炭的表层含水率)作为所述煤炭初始含水率，这样可以使本发明的方法尽量避免误差带来的影响，使煤炭初始含水率尽量准确。

图4是本发明另一实施例提供的煤炭堆场智能洒水方法的流程图。如图4所示，该方法包括：

步骤s41，检测粉尘浓度；

步骤s42，判断所述粉尘浓度是否大于第一预设值；

步骤s43，在所述粉尘浓度大于第一预设值时，提高所述预设洒水含水率和所述预设停水含水率。

在本实施例中提供了一种反馈控制的方法，即通过粉尘检测设备实时检测一定区域内(由煤堆密度决定，一般为8个垛)的粉尘浓度，在该粉尘浓度大于第一阈值时，说明书该区域洒水量不够，因此提高预设洒水含水率和预设停水含水率，(提高的比例与粉尘浓度超过第一阈值的量有关)，以便可以使洒水量增加，便于减少该区域的粉尘浓度。

图5是本发明另一实施例提供的煤炭堆场智能洒水方法的流程图。如图5所示，该煤炭堆场具有包括所述环境量、所述煤炭的表层含水率以及所述粉尘浓度对应关系的数据库，该方法还包括：

步骤s51，检测所述粉尘浓度；

步骤s52，判断所述数据库中对应于当前的煤炭的表层含水率和当前的环境量的粉尘浓度与所检测的粉尘浓度的偏差是否大于第二预设值；

步骤s53，当所述数据库中对应于当前的煤炭的表层含水率和当前的环境量的粉尘浓度与所检测的粉尘浓度的偏差大于第二预设值时，提高所述预设洒水含水率和所述预设停水含水率，直到所述偏差处于预设范围。

在本实施例中，设置有环境量、煤炭的表层含水率以及粉尘浓度对应关系的数据库，即从数据库中可以得到在某环境量(主要为风速和煤种)的条件下，煤炭的表层含水率应对应多少的粉尘浓度才是最合理的。因此在当前的煤炭的表层含水率和当前的环境量下，发现粉尘浓度与数据库中记载的粉尘浓度偏差大于第二预设值时，具有两种可能：一是此时有机械或人为等外界原因使粉尘浓度短时间增大，此时工作人员确认后不进行任何调整；二是该方法本身具有问题，使洒水量不够，因此提高预设洒水含水率和预设停水含水率，使洒水量增加，直到该粉尘浓度的偏差处于预设范围后，记录新的预设洒水含水率和预设停水含水率，随后按照新的预设洒水含水率和预设停水含水率执行该方法，可以实现自我优化。

图6是本发明一实施例提供的煤炭堆场智能洒水方法的整体运行流程图。如图6所示，虽然自然失水至洒水临界点(即预设洒水含水率)具有三种可能，即从煤炭刚到达堆场后的自然失水、煤炭正常洒水之后的自然失水以及为了避免误差进行饱和洒水(或降雨)之后的煤炭自然失水，但是洒水临界点不会变化，而影响该洒水临界点的是粉尘监测后的调整。同时，洒水临界点(即预设洒水含水率)、不起尘含水率(即预设停水含水率)以及饱和含水率均受到煤种影响，可由历史数据配合获得。以上上述实施例均有详细说明，在此不再赘述。

图7是本发明一实施例提供的粉尘监测设备的放置示意图。如图7所示，粉尘监测设备优选可以左右交替设置在堆场两侧，与每两行煤堆之间对齐即可。当然，也可以在没两行煤堆之间的左右两侧均设置粉尘监测设备，或对齐煤堆设置，本发明在此不做限定。

图8是本发明一实施例提供的煤炭堆场智能洒水系统的结构示意图。如图8所示，该系统包括：检测设备1以及控制设备2，其中，所述检测设备1用于检测环境量、所述煤炭初始含水率以及所述煤炭的堆放时间；所述控制设备2用于根据所述环境量、所述煤炭初始含水率以及所述煤炭的堆放时间确定在所述堆放时间后的煤炭的表层含水率；在所述堆放时间后的煤炭的表层含水率小于等于预设洒水含水率时，启动洒水。

优选地，所述环境量包括：煤种、温度、风速、光照强度以及空气湿度中的至少一者。

优选地，所述控制设备2还用于：根据所述风速和所述煤种确定所述预设洒水含水率。

优选地，所述根据所述环境量、所述煤炭初始含水率以及所述煤炭的堆放时间确定在所述堆放时间后的煤炭的表层含水率包括：根据所述环境量确定每一时刻的煤炭的含水率变化量；根据所述每一时刻的煤炭的含水率变化量和所述煤炭的堆放时间确定所述堆放时间后的煤炭的表层含水率变化量；根据所述煤炭初始含水率和所述堆放时间后的煤炭的表层含水率变化量确定所述堆放时间后的煤炭的表层含水率。

优选地，在启动洒水之后，所述控制设备2还用于：根据单位面积的洒水流量，确定洒水后的煤炭的表层含水率；在所述洒水后的煤炭的表层含水率大于等于预设停水含水率时，停止洒水。

优选地，所述控制设备2还用于：在预设时间之后，进行洒水使所述煤炭的表层含水率饱和，并使用饱和的煤炭的表层含水率作为所述煤炭初始含水率。

优选地，所述检测设备1还用于检测粉尘浓度；所述控制设备2还用于在所述粉尘浓度大于第一预设值时，提高所述预设洒水含水率和所述预设停水含水率。

优选地，该煤炭堆场具有包括所述环境量、所述煤炭的表层含水率以及所述粉尘浓度对应关系的数据库，所述检测设备1还用于检测粉尘浓度；所述控制设备2还用于当所述数据库中对应于当前的煤炭的表层含水率和当前的环境量的粉尘浓度与所检测的粉尘浓度的偏差大于第二预设值时，提高所述预设洒水含水率和所述预设停水含水率，直到所述偏差处于预设范围。

由于上述系统的实施方式与方法的实施方式类似，因此本发明在此不再赘述。

通过上述技术方案，采用本发明提供的煤炭堆场智能洒水方法和系统，利用检测的环境量、煤炭初始含水率以及煤炭的堆放时间得到堆放时间后的煤炭的表层含水率，并利用堆放时间后的煤炭的表层含水率与预设洒水含水率的关系判断是否进行洒水，不仅可以较好控制粉尘排放，且洒水量适当，满足日益提高的环保要求。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。