基于激光測(cè)距的皮帶檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于激光測(cè)距的皮帶檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及激光測(cè)距和通信等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]運(yùn)輸皮帶是物料短途運(yùn)輸?shù)闹匾O(shè)備，廣泛應(yīng)用于礦山、農(nóng)業(yè)、食品、煙草等生產(chǎn)行業(yè)。皮帶跑偏是運(yùn)輸皮帶作業(yè)過程中最為常見的故障，其危害性極大，主要影響有以下幾個(gè)方面:皮帶跑偏引起系統(tǒng)故障停機(jī)影響生產(chǎn)作業(yè)效率；易造成設(shè)備主要部件的非正常損壞；皮帶跑偏造成的物料遺灑容易形成安全隱患。所以及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測(cè)皮帶跑偏具有非常重要的意義。目前皮帶跑偏檢測(cè)主要的方法是使用跑偏檢測(cè)開關(guān)，即行程開關(guān)。使用時(shí)將行程開關(guān)成對(duì)安裝于輸送機(jī)頭部或尾部，當(dāng)皮帶跑偏時(shí)皮帶邊緣接觸壓迫行程開關(guān)觸頭產(chǎn)生移動(dòng)觸發(fā)報(bào)警。跑偏檢測(cè)開關(guān)是機(jī)械式開關(guān)，采用接觸式檢測(cè)方式，當(dāng)其應(yīng)用于如煤礦井下等較為惡劣的生產(chǎn)環(huán)境時(shí)，極易被煤塵、泥污、油泥等影響，易發(fā)生誤報(bào)、漏報(bào)等故障。因此，跑偏檢測(cè)開關(guān)的故障率較高。為保障跑偏檢測(cè)開關(guān)正常工作，需專職人員人工對(duì)開關(guān)進(jìn)行定期維護(hù)，使用的人力成本較高。
[0003]因此，目前需要一種采用非接觸式檢測(cè)原理的、運(yùn)行可靠、便于實(shí)施、維護(hù)成本低的檢測(cè)運(yùn)輸皮帶跑偏的新方法與系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型目的在于提供一種基于激光測(cè)距的皮帶檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，采用非接觸式檢測(cè)原理，運(yùn)行可靠且維護(hù)成本低。所述檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)采用集中式系統(tǒng)架構(gòu)，可同時(shí)處理系統(tǒng)內(nèi)對(duì)多個(gè)運(yùn)輸皮帶的采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)運(yùn)輸皮帶進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
[0005]1.所述檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)主要包括:激光掃描測(cè)距設(shè)備、皮帶速度測(cè)量設(shè)備、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控服務(wù)器及顯示終端；在每條運(yùn)輸皮帶上方安裝激光掃描測(cè)距設(shè)備，并在運(yùn)輸皮帶的滾筒上安裝皮帶速度測(cè)量設(shè)備；監(jiān)控服務(wù)器接收各條運(yùn)輸皮帶上設(shè)備通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；監(jiān)控服務(wù)器處理并檢測(cè)數(shù)據(jù)，控制顯示終端顯示各皮帶速度和運(yùn)行狀態(tài)；監(jiān)控服務(wù)器通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接皮帶的控制設(shè)備，根據(jù)處理得到的某條運(yùn)輸皮帶跑偏的邏輯數(shù)據(jù)，發(fā)送控制信號(hào)停止皮帶運(yùn)行。
[0006]2.該系統(tǒng)進(jìn)一步包括:激光掃描測(cè)距設(shè)備安裝在每條運(yùn)輸皮帶的對(duì)稱軸線的正上方，安裝高度應(yīng)高于物料高度；同時(shí)激光掃描測(cè)距設(shè)備的掃描面應(yīng)垂直于皮帶對(duì)稱軸線和皮帶底部切面，并且需保證掃描測(cè)距范圍大于皮帶寬度。
[0007]3.該系統(tǒng)進(jìn)一步包括:激光掃描測(cè)距設(shè)備應(yīng)選用具有網(wǎng)絡(luò)或總線接口的設(shè)備；如設(shè)備沒有網(wǎng)絡(luò)或總線接口，需增加通信轉(zhuǎn)換裝置將激光掃描測(cè)距設(shè)備接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
[0008]4.該系統(tǒng)進(jìn)一步包括:所述監(jiān)控服務(wù)器主要包括通信單元、存儲(chǔ)單元、數(shù)據(jù)處理單元；通信單元負(fù)責(zé)采集接收通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸來的激光掃描測(cè)距設(shè)備和皮帶速度測(cè)量設(shè)備的輸出數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)處理單元處理的數(shù)據(jù)發(fā)送顯示終端顯示；存儲(chǔ)單元負(fù)責(zé)存儲(chǔ)所有皮帶的實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù)，及各皮帶檢測(cè)相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理單元負(fù)責(zé)處理通信單元接收的數(shù)據(jù)，根據(jù)處理結(jié)果輸出報(bào)警信號(hào)。
[0009]5.該系統(tǒng)進(jìn)一步包括:所述監(jiān)控服務(wù)器存儲(chǔ)激光掃描測(cè)距設(shè)備在皮帶位置正常時(shí)測(cè)量的位置數(shù)據(jù)。
[0010]6.該系統(tǒng)進(jìn)一步包括:所述監(jiān)控服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理單元采用比較器處理掃描數(shù)據(jù)與得到皮帶邊緣位置；比較器還處理實(shí)時(shí)皮帶邊緣位置和標(biāo)定位置數(shù)據(jù)，處理得到皮帶是否跑偏的邏輯數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0011]圖1基于激光測(cè)距的皮帶檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)示意圖。
[0012]圖2激光掃描測(cè)距設(shè)備與皮帶測(cè)速設(shè)備安裝示意圖。
[0013]圖3監(jiān)控服務(wù)器功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4檢測(cè)報(bào)警實(shí)施過程示意圖。
[0015]圖5標(biāo)定時(shí)激光掃描測(cè)距所采集的截面數(shù)據(jù)示意圖。
[0016]圖6皮帶跑偏時(shí)激光掃描測(cè)距測(cè)量所采集的瞬時(shí)截面數(shù)據(jù)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]所述檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)如圖1所示實(shí)施例中，包括:
[0018]1.監(jiān)控服務(wù)器(101)，負(fù)責(zé)接收系統(tǒng)內(nèi)所有激光掃描測(cè)距設(shè)備和皮帶測(cè)速設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)，并處理數(shù)據(jù)得到各皮帶運(yùn)行速度和運(yùn)行狀態(tài)，連接皮帶的控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶的控制。
[0019]2.顯示終端(102)，負(fù)責(zé)顯示顯示各皮帶速度和運(yùn)行狀態(tài)。
[0020]3.核心交換設(shè)備(103)，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的核心管理和交換設(shè)備，負(fù)責(zé)所有接入有線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的管理和數(shù)據(jù)交換，如網(wǎng)絡(luò)范圍較大，選用以太網(wǎng)組網(wǎng)，如網(wǎng)絡(luò)在一定范圍內(nèi)，也可選用現(xiàn)場(chǎng)總線方式組建網(wǎng)絡(luò)。
[0021]4.接入交換設(shè)備(104)，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的接入設(shè)備，負(fù)責(zé)將設(shè)備的接入網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)交換。
[0022]5.激光掃描測(cè)距設(shè)備(105)，可采用具有網(wǎng)絡(luò)接口的激光掃描測(cè)距儀，連接接入交換機(jī)；如所選用的激光掃描測(cè)距儀沒有網(wǎng)絡(luò)接口，需增加通信轉(zhuǎn)換裝置將激光掃描測(cè)距儀接入網(wǎng)絡(luò)。
[0023]6.皮帶測(cè)速設(shè)備(106)，包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理通信兩部分，采用光電編碼轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，與皮帶測(cè)速滾筒的軸直接或間接相連，實(shí)時(shí)測(cè)量滾筒的轉(zhuǎn)速，可產(chǎn)生與托滾筒轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號(hào)；數(shù)據(jù)處理通信部分負(fù)責(zé)將脈沖信號(hào)結(jié)合滾筒直徑運(yùn)算得到皮帶速度，并將皮帶速度通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳送給監(jiān)控服務(wù)器。
[0024]激光掃描測(cè)距設(shè)備和皮帶測(cè)速設(shè)備的安裝位置參考如圖2:
[0025]1.激光掃描測(cè)距設(shè)備(105)安裝在每條運(yùn)輸皮帶的對(duì)稱軸線的正上方，安裝高度應(yīng)高于物料高度；同時(shí)激光掃描測(cè)距設(shè)備的掃描面應(yīng)垂直于皮帶對(duì)稱軸線(201)和皮帶底部切面(202)，并且需保證掃描測(cè)距范圍大于皮帶寬度。
[0026]2.皮帶測(cè)速設(shè)備(106)的數(shù)據(jù)采集部分直接或間接連接滾筒(203)的軸。
[0027]參考圖3，監(jiān)控服務(wù)器包括:
[0028]1.通信單元(301)，負(fù)責(zé)監(jiān)控服務(wù)器數(shù)據(jù)的輸入輸出，功能主要由接口芯片(302)實(shí)現(xiàn)，通過端口(303)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，接口芯片應(yīng)符合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)要求，可使用網(wǎng)卡芯片，也可使用現(xiàn)場(chǎng)總線芯片。
[0029]2.存儲(chǔ)單元(304)，包括數(shù)據(jù)管理單元(305)和存儲(chǔ)元件(306)，數(shù)據(jù)管理單元負(fù)責(zé)對(duì)存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)空間資源進(jìn)行管理，包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)地址管理和數(shù)據(jù)檢索查詢服務(wù)管理。
[0030]3.數(shù)據(jù)處理單元(307)用于執(zhí)行數(shù)據(jù)比較工作，主要部件為比較器(308)可使用微處理器，也可使用FPGA實(shí)現(xiàn)。
[0031]監(jiān)控服務(wù)器檢測(cè)報(bào)警的具體實(shí)施步驟如下:
[0032]1.位置標(biāo)定(401)，標(biāo)定時(shí)需對(duì)位置正常的皮帶使用激光掃描測(cè)距設(shè)備進(jìn)行掃描，獲得皮帶的邊緣位置\和A κ，如圖5所示，記錄在監(jiān)控服務(wù)器中。過程如下:
[0033]a)通信單元接收激光掃描測(cè)距設(shè)備掃描獲得皮帶上物料的截面上部形狀數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)為一組激光頭到目標(biāo)的距離值，大多激光掃描測(cè)距儀的掃描角度較大，一般都達(dá)到180度以上，最大可達(dá)到360度，為防止干擾，只截取皮帶檢測(cè)角度區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)組成數(shù)組X(n)進(jìn)行處理；
[0034]b)數(shù)據(jù)處理單元從X(O)開始向后逐個(gè)求相鄰兩數(shù)的差X(i)-X(1-1)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)差大于閾值G時(shí)x(i)-xa-l) > G，則結(jié)束比較并記錄當(dāng)前值在數(shù)組中的位置i，左邊界位置 Al= i ；
[0035]c)同理從X(n-l)開始向前重復(fù)以上過程，得到右邊界位置Ακ。
[0036]2.(402)通信單元接收皮帶測(cè)速設(shè)備上傳的實(shí)時(shí)皮帶移動(dòng)速度V-
[0037]3.(403)監(jiān)控服務(wù)器通信單元接收激光掃描測(cè)距儀掃描獲得皮帶上物料的截面上部形狀實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過以上提到的邊緣檢測(cè)處理過程得到實(shí)時(shí)皮帶的邊緣位置BjP Bk，如圖6所示。
[0038]4.(404)數(shù)據(jù)處理單元比較器通過比較器實(shí)時(shí)皮帶的邊緣位置Bk與已記錄的皮帶的邊緣位置Ap Ae,如I Bk-Ak I > F，且I I > F，同時(shí)B 正負(fù)號(hào)相同；如符合以上條件則觸發(fā)皮帶跑偏報(bào)警(405)，聲光報(bào)警并在顯示終端顯示相關(guān)信息，并向皮帶控制設(shè)備發(fā)送控制信號(hào)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于激光測(cè)距的皮帶檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)主要包括激光掃描測(cè)距設(shè)備、皮帶速度測(cè)量設(shè)備、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控服務(wù)器及顯示終端；在每條運(yùn)輸皮帶上方安裝激光掃描測(cè)距設(shè)備，并在運(yùn)輸皮帶的滾筒上安裝皮帶速度測(cè)量設(shè)備；監(jiān)控服務(wù)器接收各條運(yùn)輸皮帶上設(shè)備通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；監(jiān)控服務(wù)器處理并檢測(cè)數(shù)據(jù)，控制顯示終端顯示各皮帶速度和運(yùn)行狀態(tài)；監(jiān)控服務(wù)器通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接皮帶的控制設(shè)備，根據(jù)處理得到的某條運(yùn)輸皮帶跑偏的邏輯數(shù)據(jù)，發(fā)送控制信號(hào)停止皮帶運(yùn)行。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:激光掃描測(cè)距設(shè)備安裝在每條運(yùn)輸皮帶的對(duì)稱軸線的正上方，安裝高度應(yīng)高于物料高度；同時(shí)激光掃描測(cè)距設(shè)備的掃描面應(yīng)垂直于皮帶對(duì)稱軸線和皮帶底部切面，并且需保證掃描測(cè)距范圍大于皮帶寬度。
3.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:激光掃描測(cè)距設(shè)備應(yīng)選用具有網(wǎng)絡(luò)或總線接口的設(shè)備；如設(shè)備沒有網(wǎng)絡(luò)或總線接口，需增加通信轉(zhuǎn)換裝置將激光掃描測(cè)距設(shè)備接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
4.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)控服務(wù)器主要包括通信單元、存儲(chǔ)單元和數(shù)據(jù)處理單元；通信單元負(fù)責(zé)采集接收通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸來的激光掃描測(cè)距設(shè)備和皮帶速度測(cè)量設(shè)備的輸出數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)處理單元處理的數(shù)據(jù)發(fā)送顯示終端顯示；存儲(chǔ)單元負(fù)責(zé)存儲(chǔ)所有皮帶的實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù)，及各皮帶檢測(cè)相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理單元負(fù)責(zé)處理通信單元接收的數(shù)據(jù)，根據(jù)處理結(jié)果輸出報(bào)警信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)控服務(wù)器存儲(chǔ)激光掃描測(cè)距設(shè)備在皮帶位置正常時(shí)測(cè)量的位置數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求4所述的檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)控服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理單元采用比較器處理掃描數(shù)據(jù)與得到皮帶邊緣位置；比較器還處理實(shí)時(shí)皮帶邊緣位置和標(biāo)定位置數(shù)據(jù)，處理得到皮帶是否跑偏的邏輯數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于激光測(cè)距的皮帶檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，采用非接觸式測(cè)量原理，有效避免行程開關(guān)測(cè)量受接觸環(huán)境影響產(chǎn)生的漏報(bào)誤報(bào)故障。所述系統(tǒng)采用集中式的數(shù)據(jù)處理方式，實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多個(gè)皮帶的準(zhǔn)確測(cè)量與監(jiān)控，通過激光掃描測(cè)距設(shè)備掃描物料表面，獲得激光頭到物料表面的距離值，再通過距離值獲得皮帶的邊緣位置，通過與裝置標(biāo)定時(shí)記錄的皮帶邊緣位置進(jìn)行比較處理，判定皮帶是否跑偏，當(dāng)發(fā)現(xiàn)皮帶跑偏，通過發(fā)送脈沖控制信號(hào)通知皮帶控制設(shè)備做出相應(yīng)的動(dòng)作，保護(hù)皮帶設(shè)備不受損壞。本系統(tǒng)所用設(shè)備及原件極少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢測(cè)可靠高，系統(tǒng)維護(hù)成本低、便于在各運(yùn)輸皮帶使用行業(yè)中推廣應(yīng)用。
【IPC分類】B65G43-02
【公開號(hào)】CN204453666
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520028024
【發(fā)明人】孫繼平, 劉毅
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年1月13日