一种烟丝输送管道堵塞定位方法及装置与流程

本发明属于烟草生产辅助设备，具体涉及一种烟丝输送管道堵塞定位方法及装置。

背景技术：

1、卷烟生产企业的烟丝输送采用密封管道负压风送方式，管道布局具有封闭严、跨度长、数量多等特点。烟丝输送过程中，由于在管道转弯处采用软胶内嵌钢圈固定方式，导致烟丝与管道内壁摩擦阻力增大，易发生堵塞。烟丝负压风送速度较快，一旦管道内某一处发生堵塞，很快烟丝就会累积堵塞，最长甚至可达百米。现有技术进行堵塞处理时主要采用敲击法，工人沿管道进行敲击，根据回声和敲击经验查找堵塞点，然后进行管道拆卸、烟丝疏通、管道组装。该堵塞处理方式不仅操作麻烦，耗时费力，而且堵点发现慢，往往在生产受到影响后操作人员才会进行检查，导致堵塞烟丝积累过多，疏通效率低，恢复生产时间较长。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术中存在的烟丝输送管道堵塞后不能第一时间发现并找到堵点，需要人力敲击寻找堵点，效率低，影响生产，耗费人力多等问题，提出一种烟丝输送管道堵塞定位方法及装置。本发明的方法及装置能够自动快速找到烟丝输送管道的堵点位置，并发出报警，向工作人员指示堵点位置，利于快速疏通烟丝输送管道，恢复生产。

2、为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、一种烟丝输送管道堵塞定位方法，敲击烟丝输送管道的外壁，产生次声波，同时接收次声波回波；管道内发生堵塞时，流道截面积变化引起压力波动，从而使得接收到的次声波回波与未堵塞部位的次声波回波不同；接收到的次声波回波通过滤波、放大，采用短时幅度-过零率函数方法凸显和识别堵塞时次声波回波；通过测定和计算次声波在烟丝输送管道内的传播速度v；计算次声波发出时间和堵塞部位次声波回波的时间差δm；烟丝输送管道堵塞位置距离烟丝输送管道敲击位置的距离为l，则：把该堵塞位置距离烟丝输送管道敲击位置的距离以数字形式显示出来。由于受到距离衰减和烟丝阻挡等问题，检测到堵点的次声波回波经常会被覆盖，导致识别和判断堵点位置存在障碍，引起堵点位置判断偏差，采用幅度-过零率函数方法可以结合函数，对次声波回波进行逐帧处理和筛选，凸出显示和识别堵点回波，使得装置更好的判断出堵点位置；所述滤波、放大分别通过滤波器以及放大电路完成；次声波接收装置接收次声波，并经过滤波器滤波，后通过放大电路放大，数据由处理器处理，该处理器可以为tms320f2812核心处理器，最后显示出波形图；通过检测计算次声波传递时间和速度，可以计算出堵点位置与烟丝输送管道敲击位置的距离。

4、作为进一步的技术改进，识别堵塞时次声波回波的短时幅度-过零率函数为其中，g为次声波回波信号的帧数；(eg)为第g帧信号xg(n)的短时幅度函数，f(eg)为(eg)的函数；(cg)为第g帧信号xg(n)的短时过零率函数，f(cg)为(cg)的函数，f(cg)≠0。

5、作为进一步的技术改进，其中，n为第g帧信号的帧长，γ为幅度敏感因子，即eg对某一帧信号中高幅度值的敏感程度，γ越大，eg对高幅度值越敏感，即此时eg的大小主要取决于该帧信号中的高幅度值，γ越小，eg对高幅度值越不敏感，即此时eg的大小主要取决于该帧信号中的整体幅度水平，γ＞0；

6、其中，xg(n)＝w(n)x(gm-m+n)，xg(n)为次声波回波信号的时域采样值，m为该帧的帧移，w(n)为窗函数，0≤n≤n+1。

7、作为进一步的技术改进，其中，cg为第g帧信号xg(n)的短时过零率函数，表示该帧信号波形穿过横轴，即零电平位置的次数，sgn[·]为符号函数，即

8、作为进一步的技术改进，次声波在烟丝输送管道内的传播速度v的计算公式为v＝sqrt(q/o)；q＝do/(de/o)，其中，q称为体积弹性模量，o为介质的密度，de、do分别为压强和密度的微小变化补偿量。

9、作为进一步的技术改进，以敲击烟丝输送管道外壁的时间点为次声波发出的时间m1；根据短时幅度-过零率函数计算，凸显和识别次声波回波，以判断接收采集到次声波回波的时间，设为m2；声波在管道内传播的时间为δm＝m1-m2；次声波从发出位置，即烟丝输送管道外壁的敲击位置到烟丝输送管道堵塞点再传回回波所经过的总路程为s，则烟丝输送管道堵塞点与外壁敲击位置之间的距离l为总总路程s的一半，则有

10、作为进一步的技术改进，一种烟丝输送管道堵塞定位的装置，包括不封闭的固定软胶套及功能部；所述功能部设置在固定软胶套上；所述功能部上设有指示灯与按键区、显示屏、撞针发生装置、声光报警器及控制系统；所述控制系统包括次声波接收模块、计时模块、计算模块、滤波模块、放大电路及核心处理器；所述指示灯与按键区、显示屏、撞针发生装置及声光报警器均连接控制系统。所述固定软胶套成不封闭弧形，可以匹配包裹在烟丝输送管道外部；所述指示灯与按键区上设置有指示灯和按键，所述指示灯用于显示功能部的工作情况，所述按键用于操作控制所述功能部，例如启停等；所述显示屏可以显示次声波回波的波形，并显示堵点距离位置；所述撞针发生装置可通过撞针撞击烟丝输送管道外壁，产生声波；所述功能部设置阀值，当检测到的次声波回波接近阀值时判断烟丝输送管道即将堵塞，此时所述声光报警器发出一种颜色的光，并进行报警，提醒操作人员快速进行检修，避免堵塞；当真正堵塞时声光报警器发出另一种光并报警，提醒操作人员烟丝输送管道堵塞；所述次声波接收模块用于接收次声波信息，并形成电信号；所述计时模块用于计算次声波发出和收到回波的时间间隔；所述计算模块用于将各种参数进行公式计算；所述滤波模块用于次声波回波接收的滤波；所述放大电路对次声波回波信号进行放大；所述核心处理器可以为tms320f2812核心处理器，能够进行声波阵列计算；所述功能部内设有电源；本烟丝输送管道堵塞定位的装置匹配上述烟丝输送管道堵塞定位方法。

11、作为进一步的技术改进，所述撞针发生装置内部设有空腔；所述空腔底部开口并接触烟丝输送管道；在所述空腔内设有金属底板；所述金属底板的上表面与空腔侧壁之间连有弹簧，下表面设有撞针；所述空腔的侧壁上还设有电磁铁；所述电磁铁位于在金属底板的下方。所述电磁铁通电后可以将金属底板向下吸，使得所述撞针从空腔底部开口处撞击烟丝输送管道，产生次声波；所述电磁铁断电后弹簧将金属底板连同撞针一起拉回。

12、作为进一步的技术改进，所述固定软胶套的内表面上设有磁铁片。所述磁铁片可以吸住烟丝输送管道外壁用于固定。

13、作为进一步的技术改进，所述烟丝输送管道内设有温度传感器及压力传感器。所述温度传感器及压力传感器用于检测烟丝输送管道内的压力及温度，提供补偿值依据。

14、以上所述的烟丝输送管道堵塞定位的装置的使用方法：

15、撞针发生装置的撞针撞击烟丝输送管道外壁，发出次声波；次声波接收模块接收发出的次声波，计时模块记录次声波发出及回波接收的时间；次声波的回波被次声波接收模块接收，通过短时幅度-过零率函数方法凸显和识别堵塞时次声波回波，并通过计算模块、滤波模块和放大电路，由核心处理器进行数据处理，最后波形以及堵塞位置与烟丝输送管道敲击位置的距离在显示屏上显示；功能部设置阀值，当检测到的次声波回波接近阀值时判断烟丝输送管道即将堵塞，此时声光报警器发出一种颜色的光，并进行报警，提醒操作人员快速进行检修，避免堵塞；当真正堵塞时声光报警器发出另一种光并报警，提醒操作人员烟丝输送管道堵塞；随后操作人员在显示屏上查看烟丝输送管道堵塞情况，并对烟丝输送管道进行疏通。

16、本发明技术方案具有以下有益效果：

17、1.本发明通过次声波的发出与接收，能够对烟丝输送管道内的堵塞情况进行检测，一旦发生堵塞或有堵塞风险则立即进行报警，避免堵塞后人力检查堵塞位置带来的效率低、耗费人力等问题。

18、2.本发明装置通过短时幅度-过零率函数，可以凸显和识别烟丝输送管道的堵塞情况，加强识别准确率。

19、3.本发明装置可以通过计算，得出烟丝输送管道堵塞位置与管道外壁敲击位置的距离，快速指导操作人员排除管道堵塞问题，提高了检修效率，节省堵点排查人力，对快速恢复生产起到帮助。