一种露天矿山液压铲装矿量实时计量系统和方法与流程

本发明涉及矿山液压铲工效管理，尤其涉及一种露天矿山液压铲装矿量实时计量系统和方法。

背景技术：

1、大型液压铲是露天矿山生产不可或缺的一部分，是铲装环节的重要组成部分。在铲装过程中，由于工况复杂、操作人员水平不一导致铲斗满斗率不高，也没有相应的实时监测设备，导致铲装的工作效率低，并且也无法及时获取到装矿量。

2、目前，为了获取当前的装矿量情况，主要是通过人工统计拉矿车辆的任务量及车辆数，通过数据累计，大致确定当前已有的矿石量，以便于后续依据矿石数量进行工效管理。然而，当前依赖于人工统计数据的方式具有严重的滞后性，导致无法对装矿情况进行及时有效的工效管理。

3、因此，现有技术中在对露天矿山的装矿情况进行工效管理时，存在无法实时获取装矿量数据的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种露天矿山液压铲装矿量实时计量系统和方法，用以解决现有技术中在对露天矿山的装矿情况进行工效管理时，存在的无法实时获取装矿量数据的问题。

2、为了解决上述问题，本发明提供一种露天矿山液压铲装矿量实时计量系统，包括：

3、斗杆液压缸拉线传感器，用于获取斗杆液压缸的第一活塞杆长度；

4、动臂液压缸拉线传感器，用于获取动臂液压缸的第二活塞杆长度；

5、压力传感器，用于获取斗杆液压缸的压力数据；

6、数据处理装置，分别与斗杆液压缸拉线传感器、动臂液压缸拉线传感器和压力传感器信号连接，用于基于预设的液压铲的几何信息，以及第一活塞杆长度、第二活塞杆长度和压力数据确定液压铲的装矿量。

7、进一步地，几何信息包括液压缸的缸径、第一铰接中心和第二铰接中心的距离、第一铰接中心和第三铰接中心的距离、第一铰接中心和第三铰接中心的沿线与斗杆交点的距离、第四铰接中心和第五铰接中心的距离、第六铰接中心和第七铰接中心的距离、动臂液压缸固定角、液压缸的缸径和斗杆质量；

8、其中，第一铰接中心是指动臂与斗杆的铰接中心；第二铰接中心是指斗杆液压缸与铲车的铰接中心；第三铰接中心是指斗杆液压缸与斗杆的铰接中心；第四铰接中心是指大臂与斗杆的铰接中心；第五铰接中心是指斗杆与铲斗的铰接中心；第六铰接中心是指动臂液压缸与动臂的铰接中心；第七铰接中心是指动臂液压缸与铲车的铰接中心。

9、进一步地，液压铲还包括定位装置，用于获取液压铲的位置信息；数据处理装置，还用于基于位置信息对装矿量进行分类，得到不同采矿区域的装矿量。

10、进一步地，液压铲还包括防水防震保护外壳，与液压铲的机房顶部构成一封闭空间；其中，定位装置设置于封闭空间内。

11、为了解决上述问题，本发明还提供一种液压铲自测装矿量的方法，应用于上述任一技术方案所述的露天矿山液压铲装矿量实时计量系统中，该方法包括：

12、基于斗杆液压缸拉线传感器获取第一活塞杆长度斗杆；

13、基于动臂液压缸拉线传感器获取第二活塞杆长度；

14、基于压力传感器获取液压铲的压力数据；

15、数据处理装置基于液压铲的几何信息、以及第一活塞杆长度、第二活塞杆长度和压力数据确定液压铲的装矿量。

16、进一步地，基于液压铲的几何信息、以及第一活塞杆长度、第二活塞杆长度和压力数据确定液压铲的装矿量，包括：

17、根据第一活塞杆长度、第二活塞杆长度和几何信息，确定动臂与斗杆液压缸的夹角；

18、当夹角的波动范围在预设角度范围时，激活压力传感器，并基于压力传感器获取斗杆液压缸的压力数据；

19、根据压力数据、第一活塞杆长度、第二活塞杆长度和几何信息，确定液压铲的每一单斗装矿量，并确定基于位置信息的总装矿量。

20、进一步地，夹角的计算公式为：

21、

22、其中，α为动臂与斗杆液压缸的夹角，β4为动臂液压缸固定角，(l1+l4)为空斗时的第二铰接中心和第三铰接中心的距离，l7为第一铰接中心和第二铰接中心的距离，l8为第一铰接中心和第三铰接中心的距离。

23、进一步地，第一活塞杆长度包括第一空斗活塞杆长度和第一作业活塞杆长度，第二活塞杆长度包括第二空斗活塞杆长度和第二作业活塞杆长度；根据压力数据、第一活塞杆长度、第二活塞杆长度和几何信息，确定液压铲的每一单斗装矿量，并确定基于位置信息的总装矿量，包括：

24、根据压力数据、第一空斗活塞杆长度、第二空斗活塞杆长度、几何信息，确定液压铲的铲斗质量；

25、根据压力数据、第一作业活塞杆长度、第二作业活塞杆长度、几何信息，确定液压铲的单斗带矿质量；

26、对铲斗质量和单斗带矿质量进行作差，得到液压铲的每一单斗装矿量；

27、对位置信息对应的每一单斗装矿量进行累计求和，确定基于位置信息的总装矿量。

28、进一步地，铲斗质量的计算公式为：

29、

30、其中，mg为铲斗质量，f为空斗压力数据，(l1+l4)为空斗时的第二铰接中心和第三铰接中心的距离，l7为第一铰接中心和第二铰接中心的距离，l8为第一铰接中心和第三铰接中心的距离，l9为第四铰接中心和第五铰接中心的距离，l14为第一铰接中心和第三铰接中心沿线与斗杆交点的距离，γ2为空斗斗杆弯曲角度，γ3为空斗铲斗弯曲角度；

31、其中，空斗斗杆弯曲角度与空斗铲斗弯曲角度相等，空斗斗杆弯曲角度的计算公式为：

32、

33、其中，(l2+l3)为空斗时的第六铰接中心和第七铰接中心的距离，l5为第八铰接中心和第七铰接中心的距离，l6为第六铰接中心和第八铰接中心的距离，β1、β2、β3和β5均为定值。

34、进一步地，单斗带矿质量的计算公式为：

35、

36、其中，mg为单斗带矿质量，f′为作业压力数据，(l1′+l4)为作业时的第二铰接中心和第三铰接中心的距离，γ2′为作业斗杆弯曲角度，γ3′为作业铲斗弯曲角度；

37、其中，作业斗杆弯曲角度与作业铲斗弯曲角度相等，作业斗杆弯曲角度的计算公式为：

38、

39、其中，(l2′+l3)为作业时的第六铰接中心和第七铰接中心的距离。

40、采用上述技术方案的有益效果是：本发明提供一种露天矿山液压铲装矿量实时计量系统和方法，通过斗杆液压缸拉线传感器获取斗杆液压缸的第一活塞杆长度，动臂液压缸拉线传感器获取动臂液压缸的第二活塞杆长度，压力传感器获取斗杆液压缸的压力数据，数据处理装置对预设的液压铲的几何信息、第一活塞杆长度、第二活塞杆长度和压力数据进行数据处理，从而对应确定液压铲在装矿过程中的单斗装矿量，进而实现获取整个露天矿山的实时装矿量，以便于对装矿情况进行工效管理。

技术特征：

1.一种露天矿山液压铲装矿量实时计量系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的露天矿山液压铲装矿量实时计量系统，其特征在于，所述几何信息包括液压缸的缸径、第一铰接中心和第二铰接中心的距离、所述第一铰接中心和第三铰接中心的距离、所述第一铰接中心和所述第三铰接中心的沿线与所述斗杆交点的距离、第四铰接中心和第五铰接中心的距离、第六铰接中心和第七铰接中心的距离、第八铰接中心和所述第七铰接中心的距离，所述第六铰接中心和所述第八铰接中心的距离、动臂液压缸固定角、液压缸的缸径和斗杆质量；

3.根据权利要求1所述的露天矿山液压铲装矿量实时计量系统，其特征在于，所述液压铲还包括定位装置，用于获取所述液压铲的位置信息；所述数据处理装置，还用于基于所述位置信息对所述装矿量进行分类，得到不同采矿区域的装矿量。

4.根据权利要求3所述的露天矿山液压铲装矿量实时计量系统，其特征在于，所述液压铲还包括防水防震保护外壳，与所述液压铲的机房顶部构成一封闭空间；其中，所述定位装置设置于所述封闭空间内。

5.一种液压铲自测装矿量的方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-4任一项所述的露天矿山液压铲装矿量实时计量系统中，所述方法包括：

6.根据权利要求5所述的液压铲自测装矿量的方法，其特征在于，所述液压铲还包括定位装置；基于所述液压铲的几何信息、以及所述第一活塞杆长度、所述第二活塞杆长度和所述压力数据确定所述液压铲的装矿量，包括：

7.根据权利要求6所述的液压铲自测装矿量的方法，其特征在于，所述夹角的计算公式为：

8.根据权利要求6所述的液压铲自测装矿量的方法，其特征在于，所述第一活塞杆长度包括第一空斗活塞杆长度和第一作业活塞杆长度，所述第二活塞杆长度包括第二空斗活塞杆长度和第二作业活塞杆长度；根据所述压力数据、所述第一活塞杆长度、第二活塞杆长度和所述几何信息，确定所述液压铲的每一单斗装矿量，并确定基于所述位置信息的总装矿量，包括：

9.根据权利要求8所述的液压铲自测装矿量的方法，其特征在于，所述铲斗质量的计算公式为：

10.根据权利要求8所述的液压铲自测装矿量的方法，其特征在于，所述单斗带矿质量的计算公式为：

技术总结
本申请公开了一种露天矿山液压铲装矿量实时计量系统和方法，通过斗杆液压缸拉线传感器获取斗杆液压缸的第一活塞杆长度，动臂液压缸拉线传感器获取动臂液压缸的第二活塞杆长度，压力传感器获取斗杆液压缸的压力数据，数据处理装置对预设的液压铲的几何信息、第一活塞杆长度、第二活塞杆长度和压力数据进行数据处理，从而对应确定液压铲在装矿过程中的单斗装矿量，进而实现获取整个露天矿山的实时装矿量，以便于对装矿情况进行工效管理。

技术研发人员：黄刚,张建华,张煜忠,张越
受保护的技术使用者：武汉华昱安慧科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13