带式输送机的流量检测及调速方法与流程

本发明属于运输管理领域，涉及数据分析技术，具体是带式输送机的流量检测及调速方法。

背景技术：

1、带式输送机是一种连续运输，能耗小、运量大、便于搭接的运输设备，在矿山能源、电力水泥、码头港口等项目中有广泛的应用。

2、带式输送机大规模应用煤矿、水泥等行业，如在煤矿井下、井上生产中。以煤矿为例子，目前煤矿采煤运输主要依靠皮带“头尾搭接”、“层层上山”，最后通过主井煤仓提升上井或者由主斜井强力皮带直接运输上井。

3、在实际生产中，由于前端采煤工况的变化，导致整个后方的运输系统，不能有效的、全负荷的运输煤炭，整个煤炭运输系统部分或整体运输皮带出现全功率、低负荷运行，大大降低设备使用效率，造成能源浪费、人员配置冗余、皮带空载磨损损耗增大的问题。

4、针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供带式输送机的流量检测及调速方法，通过实时检测皮带运行状态和连续性煤炭的动态数据，通过综合控制，实现自动调速，并在数据判断失效或者皮带工况异常情况下，直接切换为皮带设定最大运量速度运行，避免堆煤隐患。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、带式输送机的流量检测及调速方法，包括用于对带式输送机的流量进行检测和调速的流量检测控制平台；所述流量检测控制平台包括流量检测模块，集控模块，预警模块和存储模块；

4、流量检测模块用于获取带式输送机上的瞬时物料量ta，以及带式输送机的皮带的速度vt；流量检测模块对单位小时内的物料量进行分析，计算得到预测物料量ty，将预测物料量ty与设定的生产物料量ts进行比较判定，并将采集的数据反馈给集控模块；

5、集控模块用于对流量检测模块采集的数据进行分析，计算该瞬时物料到达运输终点时的时间ty，集控模块判断ty与预设时间t0大小，进而控制电机转速调节皮带速度；集控模块计算设定时间内的总物料量tt，结合测量点的瞬时物料量ta进行判定是否达到预设物料量tc，进而进行调速设计得到调整后的速度va；通过集控模块调节皮带速度使得在预设时间内通过运输终点的总物料量tt满足预设物料量tc要求，并将瞬时物料量ta、总物料量tt、预设物料量tc、调整后的皮带速度va进行数据加密压缩并添加时间戳后上传至存储模块进行保存；

6、预警模块用于对调整后的速度va进行监测，预警模块对集控模块计算的数据进行采集并计数，当集控模块对皮带速度va进行调整后，预警模块进行记录并计数n=1+n；当24小时内n=3时预警模块产生报警信号；报警信号通过网络传送给集控模块，集控模块启动应急程序，并通过外部通讯模块将报警信息发送给维护人员。

7、上述的流量检测模块包括2d激光发生传感器，速度传感器，检测控制器，可编程控制箱以及本安电源箱；2d激光发生传感器用于采集皮带上物料曲线轮廓；速度传感器用于测定皮带的速度；检测控制器用于2d激光发生传感器的扫描数据的接收与在线建模并计算扫描结果，然后将计算结果传送到可编程控制箱；可编程控制箱通过profinet网络总线协议与集控模块进行数据交互。

8、进一步，2d激光发生传感器通过扫描后得到皮带与物料形成的曲线轮廓并推算截面积，截面积，其中，s为剖面面积，h为物料最高点高度，b为皮带下托辊长度，a为皮带载料有效宽度。

9、通过计算的截面积s计算截面物料量m，其中，瞬时t内皮带累计检测出的煤量为ta，则瞬时煤量为：；

10、规定每一个瞬时煤量的采样时间点t，而ti 时间段内的煤量为ty；

11、得出单位小时内的预测煤流量：

12、ty=ta*(3600/ti)，

13、其中，2d激光传感器的扫描频率为k，物料的比重为ρ,截面物料量为m。

14、上述的集控模块包括上位主机和若干区域控制主站；上位主机包括人机交互模块，状态查询及逻辑处理模块，故障处理模块，通讯模块；区域控制主站通过以太网与上位主机进行数据交互。

15、进一步的，集控模块的区域控制主站发出数据采集信号发送至流量检测模块的检测控制器，检测控制器采集2d激光发生传感器的扫描数据，检测控制器计算瞬时物料量ta，然后与皮带实时速度可以计算该瞬时物料到达运输终点时的时间ty；检测控制器将计算后的数据上传给可编程控制箱，可编程控制箱将汇总后的数据通过profinet网络总线协议发送给区域控制主站，区域控制主站对该区域的数据进行添加时间戳后发送给上位主机；上位主机判断ty与预设时间t0大小，若ty大于t0时，上位主机发出调节信号，提高皮带速度；若ty小于t0时，上位机获取的预测物料量ty数据，然后与设定的生产物料量ts进行判断，若ty小于ts则上位主机发出调节信号，提高皮带速度，若ty大于ts则上位主机发出调节信号，逐级降低皮带速度，调节皮带速度为当前皮带速度的80%。

16、进一步，集控模块根据单位时间内的预测物料量ty与设定的生产物料量ts做对比，得出速比变量s=ty/ts*100%；集控模块计算预测皮带速度t，预测皮带速度t=t0*s，其中t0为预设皮带速度。

17、如果预测皮带速度t小于皮带运行速度vt，则用预测皮带速度t与皮带运行速度vt的比值作为降速系数b，结合降速时间做线性降速；如果预测皮带速度t大于皮带运行速度vt，则集控模块通过可编程控制箱设定4至20ma模拟量输出端口驱动变频器调节速度，瞬间提高速度，立即响应运煤需求。

18、集控模块调取ti时间内通过检测区域的预测物料量ty，将获取的数据按照时间顺序进行排列得到物料量变化趋势；如果检测到当前物料量小于目前皮带速度的运载量时并且预测煤流量变化趋势为稳定或减少时，则集控模块控制皮带电机变频降速；降速方式采用时间间隔与速度值做线性降速，实现线性匀速降速目的，如果当前物料量小于皮带运行速度应有载荷时，同时预测物料量变化趋势为增加时，保持现运行速度；若监测到当前物料量大于皮带运行速度应有载荷时，同时预测物料量变化趋势为增加时，直接切换为皮带设定最大运量速度运行，避免堆煤隐患。

19、本发明具备下述有益效果：

20、本发明运用体积积分原理与曲线拟合方式，搭配红外激光等硬件设备辅助，实现瞬时物料量与预测物料量的科学计算并将物料量数据化，通过实时检测皮带运行状态和物料的动态数据，通过综合控制，实现自动调速，并在数据判断失效或者皮带工况异常情况下，直接切换为皮带设定最大运量速度运行，避免堆煤隐患。

技术特征：

1.带式输送机的流量检测及调速方法，其特征在于，包括用于对带式输送机的流量进行检测和调速的流量检测控制平台；所述流量检测控制平台包括流量检测模块，集控模块，预警模块和存储模块；

2.根据权利要求1所述的带式输送机的流量检测及调速方法，其特征在于，所述流量检测模块包括2d激光发生传感器，速度传感器，检测控制器，可编程控制箱以及本安电源箱；所述2d激光发生传感器用于采集皮带上物料曲线轮廓；所述速度传感器用于测定皮带的速度；所述检测控制器用于2d激光发生传感器的扫描数据的接收与在线建模并计算扫描结果，然后将计算结果传送到可编程控制箱；所述可编程控制箱通过profinet网络总线协议与所述集控模块进行数据交互。

3.根据权利要求2所述的带式输送机的流量检测及调速方法，其特征在于，所述2d激光发生传感器通过扫描后得到皮带与物料形成的曲线轮廓并推算截面积，截面积，其中，s为剖面面积，h为物料最高点高度，b为皮带下托辊长度，a为皮带载料有效宽度。

4.根据权利要求3所述的带式输送机的流量检测及调速方法，其特征在于，通过计算的截面积s计算截面物料量m，其中，瞬时t内皮带累计检测出的煤量为ta，则瞬时煤量为：；

5.根据权利要求2所述的带式输送机的流量检测及调速方法，其特征在于，所述集控模块包括上位主机和若干区域控制主站；所述上位主机包括人机交互模块，状态查询及逻辑处理模块，故障处理模块，通讯模块；所述区域控制主站通过以太网与所述上位主机进行数据交互。

6.根据权利要求5所述的带式输送机的流量检测及调速方法，其特征在于，所述集控模块的区域控制主站发出数据采集信号发送至所述流量检测模块的检测控制器，所述检测控制器采集2d激光发生传感器的扫描数据，检测控制器计算瞬时物料量ta，然后与皮带实时速度可以计算该瞬时物料到达运输终点时的时间ty；所述检测控制器将计算后的数据上传给可编程控制箱，可编程控制箱将汇总后的数据通过profinet网络总线协议发送给区域控制主站，所述区域控制主站对该区域的数据进行添加时间戳后发送给所述上位主机；所述上位主机判断ty与预设时间t0大小，若ty大于t0时，上位主机发出调节信号，提高皮带速度；若ty小于t0时，上位机获取的预测物料量ty数据，然后与设定的生产物料量ts进行判断，若ty小于ts则上位主机发出调节信号，提高皮带速度，若ty大于ts则上位主机发出调节信号，逐级降低皮带速度，调节皮带速度为当前皮带速度的80%。

7.根据权利要求2所述的带式输送机的流量检测及调速方法，其特征在于，所述集控模块根据单位时间内的预测物料量ty与设定的生产物料量ts做对比，得出速比变量s=ty/ts*100%；所述集控模块计算预测皮带速度t，预测皮带速度t=t0*s，其中t0为预设皮带速度。

8.根据权利要求7所述的带式输送机的流量检测及调速方法，其特征在于，如果预测皮带速度t小于皮带运行速度vt，则用预测皮带速度t与皮带运行速度vt的比值作为降速系数b，结合降速时间做线性降速；如果预测皮带速度t大于皮带运行速度vt，则所述集控模块通过所述可编程控制箱设定4至20ma模拟量输出端口驱动变频器调节速度，瞬间提高速度，立即响应运煤需求。

9.根据权利要求8所述的带式输送机的流量检测及调速方法，其特征在于，所述集控模块调取ti时间内通过检测区域的预测物料量ty，将获取的数据按照时间顺序进行排列得到物料量变化趋势；如果检测到当前物料量小于目前皮带速度的运载量时并且预测煤流量变化趋势为稳定或减少时，则所述集控模块控制皮带电机变频降速；降速方式采用时间间隔与速度值做线性降速，实现线性匀速降速目的，如果当前物料量小于皮带运行速度应有载荷时，同时预测物料量变化趋势为增加时，保持现运行速度。

技术总结
本发明属于运输管理领域，涉及数据分析技术，具体是带式输送机的流量检测及调速方法。包括流量检测控制平台，具有以下模块：流量检测模块，集控模块，预警模块和存储模块；所述流量检测模块用于获取带式输送机上的瞬时物料量以及带式输送机的皮带的速度；所述集控模块用于对流量检测模块采集的数据进行分析，计算该瞬时物料到达运输终点时的时间，所述集控模块判断与预设时间大小，进而控制电机转速调节皮带速度；本发明通过实时检测皮带运行状态和连续性煤炭的动态数据，通过综合控制，实现自动调速，并在数据判断失效或者皮带工况异常情况下，直接切换为皮带设定最大运量速度运行，避免堆煤隐患。

技术研发人员：张玉振,骆魁,司延平,王广振,王凤花
受保护的技术使用者：山东新云鹏电气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8