一种智能皮带输送机及其监测方法与流程

本发明涉及皮带机，特别是指一种智能皮带输送机及其监测方法。

背景技术：

1、在盾构设备中，螺旋输送机将渣土从土舱内排放到后配套皮带机上，由后配套系统上的皮带机将渣土输送到后配套末端，然后将渣土倾泻到编组列车的渣车内，再由编组列车运输至洞外。皮带机分多段布置在设备桥和拖车上，在输送渣土的过程中，皮带机易出现跑偏、撕裂、托辊损坏、出渣口处渣土堆积、输送机驱动滚筒打滑等现象，造成皮带机故障多发，严重影响着施工效率，带来安全隐患。在传统施工过程中，当皮带机出现异常现象时，需要人工进行现场排查，往往存在排查困难、效率低、劳动强度大等问题。

2、为了解决上述技术问题，现有技术中出现了智能皮带系统，如申请公开日为2019.07.12、申请公开号为cn 110002186 a的中国发明专利申请，公开了一种智能皮带远程值守系统，包括：传感模块、降尘模块、视频监控模块、报警模块、纠偏模块、疏堵模块、急停模块分别与控制模块相连；所述控制模块接收所述传感模块发送的数据，并根据所述数据控制所述急停模块、降尘模块、纠偏模块、疏堵模块的关闭与开启；所述纠偏模块包括皮带纠偏模块和落料纠偏模块，用于使皮带和落料规正，所述急停模块用于控制皮带电机停止。

3、如申请公开日为2017.08.15、申请公开号为cn 107043000 a的中国发明专利申请，公开了一种基于机器视觉的皮带运输机安全智能保障系统，包括巨型异物识别系统，采用固定吊挂式机器人和异物识别模块构成的固定吊挂式机器人监测系统；煤流量监测系统，采用吊挂式轨道巡检机器人和煤流量监测模块构成的吊挂式轨道巡检机器人监测系统；托辊温度监测系统，采用由基于红外热像的托辊温度监测模块与轨道巡检机器人构成的了轨道巡检机器人监测系统；皮带监测系统，采用基于机器视觉的皮带损伤监测模块与吊挂式轨道巡检机器人构成的吊挂式轨道巡检机器人监测系统。

4、综上所述，在对皮带机系统易出现跑偏、撕裂、托辊损坏、出渣口处渣土堆积、主驱动滚筒运行异常等问题的解决虽取得了一定的进展，但是智能控制的局限性较大，仍无法满足隧道施工的需求。

5、因此，设计一种适用于隧道施工的智能皮带输送机很有必要。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种智能皮带输送机及其监测方法，本发明的一个目的在于解决施工过程中皮带机系统出异常等现象监测排查困难、效率低而严重影响施工效率的技术问题。

2、本技术的技术方案为：

3、一种智能皮带输送机，包括皮带撕裂监测单元，所述皮带撕裂监测单元包括埋设在皮带内的若干个纵撕线圈传感器，皮带外的两侧分别设置有发射器和接收器，接收器通过纵撕检测设备与输送机控制系统相连。本技术方案简单有效地解决了施工过程中皮带跑偏、撕裂、托辊损坏、出渣口处渣土堆积、主驱动滚筒运行异常等问题，同时智能识别代替人工作业，解决了施工过程中皮带机出现问题时，人工排查困难、效率低、劳动强度大等问题，有效地提高了施工效率。

4、进一步地，相邻所述纵撕线圈传感器间距小于100m，所述发射器和接收器成对设置在输送机支架上且设置有若干对。在上述技术方案的基础上，本技术方案在皮带内间隔设置线圈传感器，在输送机支架两侧安装发射器(tx)和接收器(rx)对输送机纵撕情况进行检测，在输送机运行过程中纵撕线圈将由发射器(tx)发射的信号，并接收器(rx)进行过临界耦合，当出现纵向撕裂时，埋设的纵撕线圈传感器被损坏，过临界耦合中断，由纵撕检测设备向输送机控制系统发出保护的动作请求，系统控制器报警，严重时急停动作，保证系统的安全可靠运行。

5、进一步地，还包括与输送机控制系统相连的皮带跑偏监测单元，所述皮带跑偏监测单元包括若干个视觉传感器，各个视觉传感器沿皮带的延伸方向间隔设置且位于皮带的上方，所述输送机控制系统根据视觉传感器的监测信号控制皮带纠偏机构。在上述技术方案的基础上，本技术方案优选在输送机机架上每间隔一段距离安装一个视觉传感器，对带式输送机运行过程中的胶带跑偏故障进行检测与保护。视觉传感器优选布置在各节拖车同一侧，由视觉传感器先标定皮带的初始状态，皮带机运送渣土过程中，视觉传感器时时监测皮带的状态，当监测皮带偏离设定零状态时或超出设定范围时，输送机控制系统发送指令至皮带纠偏机构。

6、进一步地，所述皮带纠偏机构包括铰接在输送机支架上的调节架，调节架与输送机支架之间铰接有与所述输送机控制系统相连的线性伸缩装置。在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了优选的皮带纠偏机构，由线性伸缩装置带动调节架偏转，起到控制皮带左右高低调节的运动效果，进而使皮带恢复原状态；当皮带在原状态时，输送机控制系统不执行动作；当智能识别出现问题时，可通过人为对线性伸缩装置通电，然后控制调节架运动，当线性伸缩装置出现问题时，可手动调来实现调整架上下运动。

7、进一步地，所述线性伸缩装置为液压缸组件或电动缸组件或电机驱动的伸缩螺杆组件或电机驱动的伸缩齿条组件。在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了几种优选的性伸缩装置，当然在具体实施本技术方案时，也可以选择其他适于实用的线性伸缩装置。

8、进一步地，各个所述视觉传感器布置在各节隧道拖车的同一侧，在上述技术方案的基础上，本技术方案提供的技术方案更加便于视觉传感器标定皮带的初始状态。

9、进一步地，还包括与输送机控制系统相连的辊异常监测单元，所述托辊异常监测单元包括设置在靠近托辊处的噪声传感器，噪声传感器通过信号放大器、采集仪与所述输送机控制系统相连。在上述技术方案的基础上，本技术方案提供了托辊故障检测采用噪声传感器对带式输送机托辊激发的异常波进行检测，在对异常波进行接收时先通过信号放大器对接收到的信号进行增益，然后将数据传输至数据采集仪，依据emd、fft等技术方法对接收到的噪声波异常情况进行分离分析，综合判断托辊特征，以便进一步对检测的托辊运转状态及故障进行诊断。通过采用巡检装置非接触式声发装置来解决传统接触式检测方式中存在检测信号异常，造成检测结果不精准问题。

10、进一步地，还包括与输送机控制系统相连的堵渣监测单元，所述堵渣监测单元包括设置在出渣口的堆渣传感器，堆渣传感器吊挂在皮带卸载点位的上方，当渣土接触堆渣传感器时，堆渣传感器向所述输送机控制系统输送积渣信号。在上述技术方案的基础上，本技术方案将堆渣传感器吊挂在胶带卸载点上方，监测卸载点是否有堵渣现象。当堵渣时，随着堵渣量的增多，砂土触碰到堆渣传感器，使得堆渣传感器接通闭合，传输信号给控制端，控制系统发出指令控制输送机报警或紧急停车。

11、进一步地，还包括与输送机控制系统相连的皮带打滑监测单元，所述皮带打滑监测单元包括设置在皮带上方的速度传感器、设置在滚筒转轴位置处的转速传感器，速度传感器、转速传感器均与所述输送机控制系统相连。在上述技术方案的基础上，本技术方案在滚筒转轴位置安装转速传感器，在胶带上方安装速度传感器，利用转速传感器直接监测输送机滚筒转速，利用速度传感器直接监测皮带的运行速度，利用滚筒线速度与胶带速度差作为打滑判断条件。

12、一种智能皮带输送机监测方法，包括皮带撕裂监测，在皮带内间隔埋设纵撕线圈传感器，在输送机支架两侧安装发射器和接收器对输送机纵撕情况进行检测，在输送机运行过程中，纵撕线圈传感器将由发射器发射的信号并接收器进行过临界耦合，当皮带出现纵向撕裂时，埋设的纵撕线圈传感器被损坏，过临界耦合中断，由纵撕检测设备向输送机控制系统发出保护的动作请求，系统控制器报警，严重时急停动作。

13、进一步地，包括皮带跑偏监测，在输送机支架上每间隔安装视觉传感器，视觉传感器对运行过程中的皮带跑偏故障进行检测与保护，由视觉传感器先标定皮带的初始状态，在输送机运行过程中，视觉传感器时时监测皮带的状态，当监测到皮带偏离设定零状态时或超出设定范围时，输送机控制系统发送指令至皮带纠偏机构。

14、进一步地，包括堆渣监测，将堆渣传感器吊挂在皮带的卸载点上方，监测卸载点是否有堵渣现象，当堵渣时，随着堵渣量的增多，砂土触碰到堆渣传感器，使得堆渣传感器接通闭合，传输信号给输送机控制系统，输送机控制系统发出指令控制输送机报警或紧急停车。

15、进一步地，包括驱动滚筒防滑监测，在滚筒转轴位置安装转速传感器，在胶带上方安装速度传感器，利用转速传感器直接监测输送机滚筒转速，利用速度传感器直接监测皮带的运行速度，利用滚筒线速度与胶带速度差作为打滑判断条件，当滑差率≥8%时，输送机控制系统控制报警，若当滑差率≥8%时且持续时间≥20s时，紧急停车；当滑差率≥12%且持续时间≥5s时，输送机控制系统控制紧急停车；当带速≥105%额定带速，输送机控制系统控制报警并紧急停车。

16、进一步地，包括托辊故障监测，采用噪声传感器对输送机托辊激发的异常波进行检测，在对异常波进行接收时，先通过信号放大器对接收到的信号进行增益，然后将数据传输至数据采集仪，依据经验模态分解、离散傅里叶变换技术方法对接收到的噪声波异常情况进行分离分析，综合判断托辊特征，以便进一步对监测的托辊运转状态及故障进行诊断，输送机控制系统根据诊断结果控制输送机报警或紧急停车。

17、本发明提供的技术方案简单有效地解决了施工过程中皮带跑偏、撕裂、托辊损坏、出渣口处渣土堆积、主驱动滚筒运行异常等问题，同时智能识别代替人工作业，解决了施工过程中皮带机出现问题时，人工排查困难、效率低、劳动强度大等问题，有效地提高了施工效率。本发明通过采用巡检装置非接触式声发装置来解决传统接触式检测方式中存在检测信号异常，造成检测结果不精准问题。