装矿，无需人员在现在进行控制。
[0072] 当电机车为无人驾驶时，与该矿车自动装载系统相结合可W构成井下无人运输系 统，实现了井下装矿及运输系统的全自动化，提高了劳动生产率和矿山的自动化程度，保证 了井下人员的安全。
[0073] 图3描述了本发明矿车自动装矿系统结构原理图，包括上位机监控系统、化C、通 讯模块、传感器安装支架和数字式激光传感器等。通讯模块5实现传感器接口模块7和 S7-200从站化C4之间的数据通讯，传感器接口模块7W及通讯模块5与传感器接口模块 7之间的通讯采取RS485总线连接。通讯模块5与S7-200PLC的通讯方式为半双工串行通 讯；S7-200W从站的形式，作为一个DP站，通过Profibus现场总线，挂接到已有控制系统 中。主站化C2将DP从站的数据传递到上位机中。
[0074] 图6描述了本发明中PLC输入输出的信号，PLC的输入端信号为矿车与振动放矿 机的对位位置偏差信号，W及实时控制的矿车内物料高度信号；输出端为控制振动放矿机 的启停，当矿车装满后，向电机车驾驶人发出挪车信号。
[00巧]图7描述了本发明中上位机的软件结构。上位机系统由四个模块组成：实时显示、 历史数据、数据预测、参数设定。其中实时显示模块实时显示检测到的5路传感器中的矿石 物料高度，并且根据数据，形成Ξ维包络图动态直观显示矿石装载过程；历史数据W报表的 形式显示已装载矿车中矿石的物料重量，并W曲线和报表显示统计每天、每月的生产量，为 生产管理提供科学数据，大大提高了生产智能化管理水平；数据预测模块主要为数据预测 算法，根据统计的历史数据，结合预测策略，对实时检测到的数据进行修正，提高检测到数 据的正确性；参数设定模块可W对装载过程额定装载量进行设定，传感器的零点设置。
【主权项】
1. 一种基于工业在线检测的矿车自动装矿方法，其特征在于包括如下步骤： 将五路激光传感器固定在待装矿矿车上方，矿车装矿时激光传感检测系统按照设定的 时间间隔，连续采集矿车中矿石的高度； 根据矿石的动安息角和检测到的矿石高度实时数据，构造出堆积矿石的包络曲线，并 计算实时装矿体积； 将装载过程中矿石体积与预设标准装载体积进行对比，当达到标准装载体积时，振动 放旷机停止装矿； 所述五路激光传感器位置布置为，振动放矿机中心线和振动放矿机在矿车中的落矿点 中心线交点安装1#传感器，另外4路激光传感器布置于1#传感器四周，构成矩形四个顶 点，宽度方向关于矿车中心线对称，长度方向关于振动放矿机中心线对称。2. 根据权利要求1所述的基于工业在线检测的矿车自动装矿方法，其特征在于对矿车 进行标定，获得矿车的实际停车位置，当矿车位置对准后，开启振动放旷机进行装矿。3. 根据权利要求2所述的基于工业在线检测的矿车自动装矿方法，其特征在于矿车标 定位置为矿车连接器位置，轨道轨枕上安装有非接触式位移传感器，通过对标志物位置进 行检测，测出矿车与振动放矿机中心线对位偏移距离。4. 根据权利要求1~3之一所述的基于工业在线检测的矿车自动装矿方法，其特征在 于所述另外4路传感器长度方向保证矿车与振动放矿机中心线发生最大位置偏移时依然 能够检测到矿车内部矿石物料高度。5. 根据权利要求1~3之一所述的基于工业在线检测的矿车自动装矿方法，其特征在 于当一个车厢装满矿后，停止装矿，电机车往前推进一个车厢，重复所述步骤进行装矿，直 至一列车中所有矿车矿石装满。6. 根据权利要求1~3之一所述的基于工业在线检测的矿车自动装矿方法，其特征 在于在放矿机对矿车底部椭圆部分进行装矿时，只开通1#传感器进行数据采集，此部分 矿石高度为氏，当装载高度大于氏时，五路传感器全部开通，当1#传感器检测到高度在 0-^+2/3?时，数据采集频率为10Hz;当高度大于H^2/3?，数据采集频率为20Hz。7. 根据权利要求1~3之一所述的基于工业在线检测的矿车自动装矿方法，其特征在 于对采集到的数据首先进行滤波和降噪处理，将小波方法和自适应滤波方法相结合，对在 线实时采集到的数据进行处理。8. 根据权利要求3所述的基于工业在线检测的矿车自动装矿方法，其特征在于矿石堆 积的包络曲线构造方法如下： (1) 在直角坐标系下，根据矿车中心位置偏移距离，建立五路激光传感器每个检测点对 应直角坐标系位置坐标：1# (x^ ，2# (x2,y2)，3# (x3,y3)，4# (x4,y4)，5# (x5,y5); (2) 以1#传感器检测点为中心，分别拟合出四条矿石高度变化曲线，以1#、2#检测点为 例，构造的曲线满足：其中Θ为矿石动安息角，3#、4#、5#监测点将上述下标2替换为3、4、5; (3)根据拟合的4条曲线，在三维坐标系下构造出矿石动态包络曲线面，并计算矿车实 时装矿体积为V=Vi+V2+V3; 其中I为矿车底部U型部分体积，V2为U型部分以上至传感器检测最低点之间体积，V3为包络面部分体积。9. 根据权利要求8所述的基于工业在线检测的矿车自动装矿方法，其特征在于每列车 的最终矿石装载重量和对应的矿石高度以及矿车中心偏移距离形成历史数据，通过大量的 历史数据样本，利用人工神经网络算法，构造出矿石体积预估模型；将矿石体积预估模型与 实时检测的数据计算出的矿石体积进行对比，求出误差Vc，得到矿车中矿石的最终重量为 Vw= V+k · Vc，k为误差修正系数。10. -种基于工业在线检测的矿车自动装矿系统，其特征在于包括： 振动放矿机，用于向矿车中装矿； 传感器组，用于采集矿车中矿石的高度数据，其包括五路激光传感器，位置布置为：振 动放矿机中心线和振动放矿机在矿车中的落矿点中心线交点安装1#传感器，另外4路激光 传感器布置于1#传感器四周，构成矩形四个顶点，宽度方向关于矿车中心线对称，长度方 向关于振动放矿机中心线对称，传感器组与矿车的距离能够调节； 非接触式位移传感器，安装在轨道轨枕上，通过对矿车连接器位置进行检测，测出矿车 与振动放矿机中心线对位偏移距离； PLC，其根据非接触式位移传感器的检测数据，获得矿车的实际停车位置，当车位对准 后，开启振动放旷机进行装矿；然后根据矿石的动安息角、传感器组检测到的矿石高度实时 数据和非接触式位移传感器检测到的对位偏移数据，构造出矿石堆积的包络曲线，并计算 实时装矿体积；通过历史数据样本构造出矿石体积预估模型，并对实时检测计算的矿石体 积进行修正；将装载过程中矿石体积与预设标准装载体积进行对比，当达到标准装载体积 时，控制振动放旷机停止装矿，同时向电机车发出挪车信号；当电机车为无人驾驶时，将挪 车信号无线传送到电机车自动驾驶信号接收器。
【专利摘要】本发明涉及一种基于工业在线检测的矿车自动装矿方法及系统，在矿车上方装有5个激光传感检测装置，对矿车内的矿物高度进行实时检测，通过对实时检测到的数据进行处理，形成矿车装载过程中的矿石动态三维包络图，并计算实时装矿体积；通过大量的历史数据样本，构造出矿石体积预估模型，并对每次实时检测计算的矿车矿石体积进行修正；当矿车装满后，控制系统向振动放矿机发出停止信号，同时电机车向前移动一个车位。通过对矿车装载过程矿量的实时检测与控制，形成井下矿车自动装矿闭环检测控制系统。该自动检测控制系统具有精度高，节省了大量的人力，节约了成本，提高了矿山的自动化程度。
【IPC分类】B65G67/04
【公开号】CN105383952
【申请号】CN201510779200
【发明人】谭卓, 陶平凯
【申请人】长沙有色冶金设计研究院有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月13日