一种基于毫米波的矿槽卸料车堵料检测装置及其方法与流程

本发明涉及矿槽卸料车堵料检测，具体为一种基于毫米波的矿槽卸料车堵料检测装置及其方法。

背景技术：

1、炼铁高炉矿槽卸料车由机架、托辊组件、改向滚筒、行走装置、下料斗等结构组成，作用是在输料系统中将上料皮带机上的料卸在指定的料仓里，为达到卸料小车能给不同的料仓卸不同的料，卸料小车需要沿着上料皮带机方向进行正反方向的往复运行，在下料过程中会产生大量粉尘，出于环保要求对卸料车进行下料斗全包围，导致一旦出现堵料情况会造成原料与斗口卡死，从而引发卸料车料斗机构变形脱落甚至车体倾斜等严重事故。

2、矿槽卸料车采用结构紧凑的裤衩料斗，常规堵料检测无法安装，现有方法是基于机械冲击原理，在料斗内安装有一个或多个料流检测触发装置，当物料流动正常时，触发装置会在料流的压力下偏移，出现堵料时，物料流动停止，触发装置回到初始位置，这个变化被检测到，然后发送堵料警报。

3、上述方法，堵料检测时存在受到安装位置、物料冲刷和大块冲击影响故障率高，错误动作多的问题，且目前除人工巡检确认之外没有有效办法解决矿槽堵料检测问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于毫米波的矿槽卸料车堵料检测装置及其方法，通过毫米波雷达对地面发射并接收高频毫米波信号，毫米波雷达外接算法服务器，算法服务器利用接收的高频毫米波信号，演算出物料的堆积速度并结合物料高度，判断是否堵料，可以解决现有技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于毫米波的矿槽卸料车堵料检测装置，包括皮带滚筒和上料皮带，其特征在于，包括毫米波雷达，所述毫米波雷达包括毫米波芯片、雷达外壁和整流罩，所述雷达外壁为扩口朝下的喇叭造型，雷达外壁安装在毫米波雷达的上盖板的下面，所述毫米波芯片位于雷达外壁的内部，所述整流罩安装在雷达外壁的下端，雷达外壁与整流罩有效保护毫米波芯片不受外部环境的影响，所述皮带滚筒的下方设置有下料斗，下料斗的底端设置有料斗密封套，所述毫米波雷达位于下料斗的侧面。

3、优选的，所述皮带滚筒在矿槽卸料车的进料口撑起上料皮带，物料延上料皮带的传动方向进入矿槽卸料车的内部。

4、优选的，所述下料斗的上端与矿槽卸料车的出料口通过螺钉连接，下料斗的下端被料斗密封套全包围。

5、优选的，所述雷达外壁的壁厚等于毫米波雷达发射的毫米波半波长的整数倍，从而减小雷达外壁的壁厚对毫米波的影响。

6、优选的，所述整流罩的构造为控制毫米波波束扫描范围的半圆形透镜。

7、优选的，所述毫米波芯片的表面设置有毫米波发射器和毫米波接收器。

8、一种基于毫米波的矿槽卸料车堵料检测装置的方法，基于一种基于毫米波的矿槽卸料车堵料检测装置实现，包括以下步骤：

9、步骤一、毫米波芯片使用毫米波发射器向待测物料区域发射高频毫米波信号；

10、步骤二、毫米波芯片使用毫米波接收器接收被测物料区域反射回来的毫米波信号；

11、步骤三、毫米波雷达外接算法服务器对接收到的毫米波信号进行预处理操作；

12、步骤四、通过算法服务器计算毫米波信号的时频特征参数，部分时频特征参数以数图形式展示；

13、步骤五、通过算法服务器将时频特征参数利用多普勒效应的原理演算，通过演算出的物料堆积速度并结合物料高度，判断是否堵料；

14、通过对预处理后的信号进行傅里叶变换fft频谱分析方法，提取多普勒频率变化，再利用短时傅里叶变换stft时频分析方法，分析提取的多普勒频率；

15、计算物体速度：根据提取的多普勒频率变化和雷达的工作频率，利用多普勒效应公式计算物体的相对速度；公式如下：

16、

17、其中，v是物体的相对速度，fd是多普勒频率变化，c是光速，fr是雷达的工作频率；

18、对计算出的速度进行后处理操作。

19、步骤六、当堵塞概率超过预设阈值时，发出预警信号，提示操作人员采取相应措施。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、1、本发明利用毫米波雷达进行矿槽卸料车堵料检测，其结构简单、安装方便、运行平稳，可以适应多种矿槽卸料车，提高了该检测装置的普适性；同时毫米波具有低延迟、高分辨率和高穿透性等优点，能够适应矿槽卸料车所处的高粉尘环境，可以实时监测物料堵塞情况，提前发现堵料问题，解决了人工巡检带来的滞后性。

22、2、本发明通过将毫米波雷达安装在矿槽卸料车的下方，毫米波雷达与矿槽卸料车不直接接触，与现有技术相比，可以避免因设备磨损、安装误差等问题导致的测量不准确，同时无接触测量也降低了对设备的破坏性，延长了设备的使用寿命。

技术特征：

1.一种基于毫米波的矿槽卸料车堵料检测装置，包括皮带滚筒(1)和上料皮带(4)，其特征在于，还包括毫米波雷达(5)，所述毫米波雷达(5)包括毫米波芯片(501)、雷达外壁(502)和整流罩(503)，所述雷达外壁(502)为扩口朝下的喇叭造型，雷达外壁(502)安装在毫米波雷达(5)的上盖板的下面，所述毫米波芯片(501)位于雷达外壁(502)的内部，所述整流罩(503)安装在雷达外壁(502)的下端，雷达外壁(502)与整流罩(503)用于保护毫米波芯片(501)，所述皮带滚筒(1)的下方设置有下料斗(2)，下料斗(2)的底端设置有料斗密封套(3)，所述毫米波雷达(5)位于下料斗(2)的侧面。

2.根据权利要求1所述的一种基于毫米波的矿槽卸料车堵料检测装置，其特征在于：所述皮带滚筒(1)在矿槽卸料车的进料口撑起上料皮带(4)，物料沿上料皮带(4)的传动方向进入矿槽卸料车的内部。

3.根据权利要求1所述的一种基于毫米波的矿槽卸料车堵料检测装置，其特征在于：所述下料斗(2)的上端与矿槽卸料车的出料口通过螺钉连接，下料斗(2)的下端被料斗密封套(3)全包围。

4.根据权利要求1所述的一种基于毫米波的矿槽卸料车堵料检测装置，其特征在于：所述雷达外壁(502)的壁厚等于毫米波雷达(5)发射的毫米波半波长的整数倍。

5.根据权利要求1所述的一种基于毫米波的矿槽卸料车堵料检测装置，其特征在于：所述整流罩(503)的构造为控制毫米波波束扫描范围的半圆形透镜。

6.根据权利要求1所述的一种基于毫米波的矿槽卸料车堵料检测装置，其特征在于：所述毫米波芯片(501)的表面设置有毫米波发射器和毫米波接收器。

7.一种基于毫米波的矿槽卸料车堵料检测方法，基于权利要求1-6任一项所述的一种基于毫米波的矿槽卸料车堵料检测装置实现，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种基于毫米波的矿槽卸料车堵料检测方法，其特征在于：步骤五中物料堆积速度的演算方法如下：

技术总结
本发明公开了一种基于毫米波的矿槽卸料车堵料检测装置及其方法，属于矿槽卸料车堵料检测技术领域。一种基于毫米波的矿槽卸料车堵料检测装置，包括皮带滚筒和上料皮带，其特征在于毫米波雷达，所述毫米波雷达包括毫米波芯片、雷达外壁和整流罩，所述皮带滚筒的下方设置有下料斗，下料斗的底端设置有料斗密封套。为解决矿槽卸料车在现有技术下堵料检测时存在故障率高，错误动作多的问题，且目前除人工巡检确认之外没有有效办法解决矿槽堵料检测问题，通过毫米波雷达对地面发射并接收高频毫米波信号，毫米波雷达外接算法服务器，算法服务器利用接收的高频毫米波信号，演算出物料的堆积速度并结合物料高度，从而判断是否堵料。

技术研发人员：杨杨,刘晓力
受保护的技术使用者：马鞍山钢铁股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31