CN111137701A - 一种不停车式放矿系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种不停车式放矿系统及方法，所述不停车式放矿系统包括重量采集机构、光栅组机构、车载平台以及放矿控制机构，所述重量采集机构用于采集车厢的重量信息，所述光栅组机构用于采集光线遮挡状态信息，车载平台用于采集车速数据，所述放矿控制机构用于接收所述车厢的重量信息、光线遮挡状态信息以及车速数据，以控制放矿速度和放矿数量，以及输出限速数据至所述车载平台。本发明的不停车式放矿系统取消了高强度的劳动力，大大降低了人力成本，提高生产效率。

Description

一种不停车式放矿系统及方法

技术领域

本发明涉及运输放矿作业技术领域，特别是涉及一种不停车式放矿系统及方法。

背景技术

放矿作业是矿井轨道运输及工业码头的一种物料装载方式，传统的放矿作业包括：

人工向车皮铲装，企业需配一名装铲工人用传统铁锹将矿物原料往机车厢里铲装，且装铲工还需要与运输司机两人协作更换车厢完成。

电气化双人半自动式，原来的装铲工人手拿放矿执行机构启停的开关，装铲工人目测空车厢与放矿投料口位置对准时按下放矿执行机构开启的开关，当车厢装满时装铲工人再通过开关关闭放矿执行机构停止放矿，且也需与运输司机两人协作完成更换空车厢。

因此，传统的放矿作业导致劳动强度高、人力成本高、生产效率低，而且无法实现不停车式放矿作业，因此迫切需要改进。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种不停车式放矿系统及方法，用于解决现有技术中的放矿作业导致劳动强度高、人力成本高、生产效率低，而且无法实现不停车式放矿作业的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种不停车式放矿系统，所述不停车式放矿系统包括：

多个重量采集机构，用于采集车厢的重量信息；

多个光栅组机构，用于采集光线遮挡状态信息；

车载平台，用于采集车速数据；以及

放矿控制机构，用于接收所述车厢的重量信息、光线遮挡状态信息以及车速数据，以控制放矿速度和放矿数量，以及输出限速数据至所述车载平台。

在本发明的一实施例中，所述重量采集机构包括：

设置于铁轨上的第一重量传感器和第二重量传感器，所述第一重量传感器、第二重量传感器与所述放矿控制机构之间通信连接。

在本发明的一实施例中，所述光栅组机构包括：

第一光栅传感器，用于输出光栅信号；

第二光栅传感器，用于接收所述光栅信号，以输出所述光线遮挡状态信息至所述放矿控制机构。

在本发明的一实施例中，所述放矿控制机构包括：

主控单元，用于根据所述车厢的重量信息以及车速数据，以输出第一控制信号和第二控制信号；

放矿电机控制单元，用于接收所述第一控制信号，以控制放矿震动电机的转动速度；

止矿压板控制单元，用于接收所述第二控制信号，以控制放矿投料口的开口面积。

在本发明的一实施例中，所述放矿控制机构还包括：

振动传感器，用于采集所述放矿的频率幅度数据，并将所述放矿的频率幅度数据发送至所述主控单元。

在本发明的一实施例中，所述主控单元根据所述放矿的频率幅度数据，以通过所述放矿电机控制单元控制所述放矿震动电机的转动频率。

在本发明的一实施例中，所述主控单元与所述车载平台之间无线通信连接。

在本发明的一实施例中，所述车载平台安装于机车上。

在本发明的一实施例中，所述振动传感器设置于所述放矿投料口中。

本发明还提供一种不停车式放矿方法，所述不停车式放矿方法包括上述的不停车式放矿系统，所述不停车式放矿方法包括：

通过所述重量采集机构采集车厢的重量信息；

通过所述光栅组机构采集光线遮挡状态信息；

通过所述车载平台采集车速数据；

通过所述放矿控制机构接收所述车厢的重量信息、光线遮挡状态信息以及车速数据，以控制放矿速度和放矿数量，以及输出限速数据至所述车载平台。

如上所述，本发明的一种不停车式放矿系统及方法，具有以下有益效果：

本发明的不停车式放矿系统包括多个重量采集机构、多个光栅组机构、车载平台以及放矿控制机构，本发明的不停车式放矿系统取消了高强度的劳动力，大大降低了人力成本，矿料在装运过程中能够不间断装运，大大提高了生产效率。

本发明的不停车式放矿系统安全可靠，只需要将车速控制在系统指定的范围即可实现不停车式放矿作业，本发明的不停车式放矿系统可以广泛的应用于工业铁路及矿井轨道运输无人化放矿作业中。

本发明的不停车式放矿方法的操作简单，大大提高了矿料在装运过程中的效率。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种不停车式放矿系统的整体结构示意图。

图2为本申请实施例提供的一种不停车式放矿系统的装车检测识别区的传感器的安装布局示意图。

图3为本申请实施例提供的一种不停车式放矿系统的放矿控制机构的结构原理框图。

图4为本申请实施例提供的一种不停车式放矿系统在轨道运输线路的安置需求示意图。

图5为本申请一个实施例提供的一种不停车式放矿方法的工作流程图。

图6为本申请又一个实施例提供的一种不停车式放矿方法的工作流程图。

元件标号说明

1 机车

2 前车皮装载料斗

3 石料

4 第一无线天线

5 第二无线天线

6 放矿投料口

7 止矿压板

8 轨道侧线

9 轨道正线

10 后车皮装载料斗

11 第一光栅传感器

12 第二光栅传感器

21 第一重量传感器

22 第二重量传感器

31 主控单元

32 放矿电机控制单元

33 压矿止板控制单元

34 振动传感器

40 车载平台

a 装料区

b 限速区

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1、图2，图1为本申请实施例提供的一种不停车式放矿系统的整体结构示意图。图2为本申请实施例提供的一种不停车式放矿系统的装车检测识别区的传感器的安装布局示意图。本发明提供一种不停车式放矿系统，所述不停车式放矿系统包括但不限于多个重量采集机构、多个光栅组机构、车载平台40以及放矿控制机构。多个所述重量采集机构用于采集车厢的重量信息，每一个所述重量采集机构包括设置于铁轨上的第一重量传感器21和第二重量传感器22，所述第一重量传感器21、第二重量传感器22与所述放矿控制机构之间通信连接。具体的，所述第一重量传感器21、第二重量传感器22可以相对应地设置于所述铁轨上，所述第一重量传感器21、第二重量传感器22实时采集所述铁轨上车厢的重量，以输出的模拟量电流，所述模拟量电流与车厢的重量成正比。多个所述光栅组机构用于采集光线遮挡状态信息，每一个所述光栅组机构包括第一光栅传感器11、第二光栅传感器12，所述第一光栅传感器11、第二光栅传感器12可以相对应地设置于所述铁轨的两侧，所述第一光栅传感器11用于输出光栅信号，所述第二光栅传感器12用于接收所述光栅信号，以输出所述光线遮挡状态信息至所述放矿控制机构，当所述第一光栅传感器11与第二光栅传感器12之间无遮挡时，所述光栅组机构输出逻辑1，当所述第一光栅传感器11与第二光栅传感器12之间有遮挡时，所述光栅组机构输出逻辑0。具体的，所述光栅组机构用于提供机车1以及车厢位置精确定位采集，所述光栅组机构可以设置多组，理论上所述光栅组机构的个数越多越好，所述光栅组机构可以为10组～100组，所述光栅组机构可以为10组、20组、30组、40组、50组、60组、70组等，当所述光栅组机构为50组时，所述光栅组机构提供的50位的轨道轮对遮挡数字量逻辑。可以每隔10～20厘米安装一个光栅组机构，所述光栅组机构需要覆盖所述机车1与车厢的长度，所述第一光栅传感器11、第二光栅传感器12的光栅探测窗口的安装高度小于等于车轮半径高度，主控单元31每次将多个所述光栅组机构的导通与遮挡截止状态信息全部提取，根据所述机车1的轮轴距离和车厢的轮轴距离之间的区别来识别和定位所述机车1所经过的位置信息。当采集到的光线遮挡状态信息与所述机车1的轮距特征信息高度相似时，可以跟踪所述机车1行驶的位置与方向，再根据所述重量采集机构输出的车厢重量信息判断车厢位置是否到达放矿投料口6，若到达所述放矿投料口6，则开始投放物料。所述车载平台40用于采集车速数据，所述放矿控制机构用于接收所述车厢的重量信息、光线遮挡状态信息以及车速数据，以控制放矿速度和放矿数量，以及输出限速数据至所述车载平台40。

请参阅图3、图4，图3为本申请实施例提供的一种不停车式放矿系统的放矿控制机构的结构原理框图。图4为本申请实施例提供的一种不停车式放矿系统在轨道运输线路的安置需求示意图。所述放矿控制机构包括但不限于主控单元31、放矿电机控制单元32、止矿压板控制单元33以及振动传感器34。所述主控单元31用于根据所述车厢的重量信息以及车速数据，以输出第一控制信号和第二控制信号。所述主控单元31的输入接口包括：多位数字信号采集接口，数字信号采集接口与多个所述光栅组机构相连接，多个模拟量4mA～20mA的第一电流信号接口，第一电流信号接口与多个重量采集机构相连接，模拟量4mA～20mA第二电流信号接口，第二电流信号接口与所述振动传感器34相连接。所述主控单元31的输出接口包括：模拟量4mA～20mA第一电流接口，所述第一电流接口与放矿电机控制单元32相连接，模拟量4mA～20mA第二电流接口与止矿压板控制单元33相连接。所述主控单元31还包括无线通信接口，无线通信接口与车载平台40之间连接。所述放矿电机控制单元32用于接收所述第一控制信号，以控制放矿震动电机的转动速度。所述止矿压板控制单元33用于接收所述第二控制信号，以控制放矿投料口6的开口面积。所述振动传感器34用于采集所述放矿的频率幅度数据，并将所述放矿的频率幅度数据发送至所述主控单元31。所述主控单元31根据所述放矿的频率幅度数据，以通过所述放矿电机控制单元32控制所述放矿震动电机的转动频率。具体的，所述放矿电机控制单元32与所述放矿震动电机相连接，用于控制所述放矿震动电机的转动速度和转动频率，所述放矿电机控制单元32提供的模拟量接口输入电流与所述放矿震动电机的转动速度成正比关系，所述止矿压板控制单元33与所述止矿压板7相连接，所述止矿压板7用于控制所述放矿投料口6的开口面积，所述止矿压板控制单元33用于对所述止矿压板7的开口量进行控制，当放矿速度跟不上车速时，所述止矿压板控制单元33可以配合放矿震动电机，调整振动频率，以适当扩大所述止矿压板7的开口量，所述放矿震动电机的振动频率变快时，所述止矿压板7的开口将会自动调大，反之则自动调小。所述止矿压板控制单元33提供的模拟量输入接口电流与所述放矿投料口6的开口面积成正比关系。所述振动传感器34提供的模拟量输出接口的电流变化的频率幅度与实际震动频率与幅度为正比。所述车载平台40用于向所述主控单元31提供车速数据，并接收所述主控单元31发送的限速数据。所述主控单元31负责所有传感器接口的信号实时采集，对车厢的装料口与所述放矿投料口6的位置进行对准判断，所述主控单元31可以根据所述第一重量传感器21、第二重量传感器22提供的模拟量信号实时对放矿投料量进行计算，根据所述放矿投料量、所述振动传感器34的频率幅度、车速数据，可以但不限于使用PID算法调整所述放矿震动电机的转速和所述止矿压板7的开口面积，当前面的所述重量采集机构检测到车厢的装载重量达到预期值，所述预期值存储于所述主控单元31中，且后面的所述重量采集机构检测到没有车厢时，则整列车厢已经被装载完毕，所述主控单元31控制所述放矿电机控制单元32停止运转，并关闭所述止矿压板7，以终止对整列车厢的放矿作业。具体的，所述主控单元31可以但不限于为单片机或PLC控制器，所述放矿电机控制单元32和止矿压板控制单元33可以但不限于为PLC控制器。所述主控单元31上设置有第二无线天线5，所述车载平台40上设置有第一无线天线4，所述第二无线天线5与所述第一无线天线4之间无线通信连接，所述主控单元31与所述车载平台40之间也可以采用WIFI、ZigBee、Bluetoothe等技术实现无线信号传输。当机车头进入限速区段时必须要能与之建立双向数据传输功能。图4所示，所述机车1进入所述限速区b时，需要对所述机车1的行驶速度进行监控，所述机车1按照系统的限定速度行驶时，空车厢进入所述所述放矿投料口6的位置时，所述放矿电机控制单元32、止矿压板控制单元33以及振动传感器34自动被开启，放矿投料开启后，系统根据所述机车1的实时速度，以及物料实时装载重量信息，计算出合理的震动幅度与频率信号，以实现实时合理的投料量的控制。系统检测到尾节车厢也被投满后，自动停止所述放矿电机控制单元32、止矿压板控制单元33以及振动传感器34的工作，系统具有时段装料量统计功能，把时间与装料量信息存储于后台数据库服务系统，给第三方管理系统提供装载量信息查阅接口。所述放矿投料口6可以安装于斜井、竖井、装料漏斗等仓储区的出料口处，利用震动运动来实现矿物原料的投郑，所述放矿震动电机的震动速度越快，投料速度也越快。止矿压板7可以为安装于所述放矿投料口6的挡板，受模拟量电信号的控制。所述止矿压板7的开口大小与输入的模拟量电流信号成正比。安装在所述放矿投料口6的附近的设置有所述振动传感器34，用于实时采集所述放矿投料口6的振动速度数据与震动速度控制量构成闭环。所述不停车式放矿系统可以设置阈值：系统初始时，软件需要对所述机车1、车厢的轮轴距离数据进行学习，并记忆距离信息特征。系统初始时需要记录空车厢的阈值下限值和装满矿料的阈值上限值。所述不停车式放矿系统具有读数校准功能：系统同时使用了多个模拟量接口的重量传感器，因重量传感器个体间存在读数差异性，所以需要利用软件对每个重量传感器读数进行误差拟合与校准。所述不停车式放矿系统具有故障诊断功能：多个重量传感器故障诊断功能，实时检测出多个重量传感器的读数偏差的差异性，若在多个重量传感器中出现任意一个故障，则无法输出重量信息，则记录故障位置与故障原因。多个光栅组机构的故障诊断功能，在系统无放矿作业任务时，控制光栅传感器发出所对应的光栅收信号，根据逻辑1或0来判断它失效状态。当有光信号输出时，未检测到认为故障发生，定位故障位置与原因。

请参阅图5、图6，图5为本申请实施例提供的一种不停车式放矿方法的工作流程图。图6为本申请又一个实施例提供的一种不停车式放矿方法的工作流程图。本发明提供了一种不停车式放矿方法，所述不停车式放矿方法包括上述的不停车式放矿系统，所述不停车式放矿方法包括：S1、通过所述重量采集机构采集车厢的重量信息。S2、通过所述光栅组机构采集光线遮挡状态信息。S3、通过所述车载平台40采集车速数据。S4、通过所述放矿控制机构接收所述车厢的重量信息、光线遮挡状态信息以及车速数据，以控制放矿速度和放矿数量，以及输出限速数据至所述车载平台40。所述不停车式放矿方法还包括：S5、通过振动传感器34采集所述放矿的频率幅度数据，并将所述放矿的频率幅度数据发送至所述主控单元31。S6、所述主控单元31根据所述放矿的频率幅度数据，以通过所述放矿电机控制单元32控制所述放矿震动电机的转动频率。具体的，所述机车1进入限速区b时，所述主控单元31的无线接口与所述车载平台40之间建立通信连接，获取实时行驶的车速，并且向车载平台发出动态限速值。无论所使用的机车1采用的是无人驾驶制式或有人驾驶制式，只需将车速控制在系统指定的范围即可实现不停车式放矿作业。

综上所述，所述不停车式放矿系统包括多个重量采集机构、多个光栅组机构、车载平台40以及放矿控制机构，多个所述重量采集机构用于采集车厢的重量信息，多个所述光栅组机构用于采集光线遮挡状态信息，车载平台40用于采集车速数据，所述放矿控制机构用于接收所述车厢的重量信息、光线遮挡状态信息以及车速数据，以控制放矿速度和放矿数量，以及输出限速数据至所述车载平台40。本发明的不停车式放矿系统取消了高强度的劳动力，大大降低了人力成本，矿料在装运过程中能够不间断装运，大大提高了生产效率。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种不停车式放矿系统，其特征在于，所述不停车式放矿系统包括：

多个重量采集机构，用于采集车厢的重量信息；

多个光栅组机构，用于采集光线遮挡状态信息；

车载平台，用于采集车速数据；以及

放矿控制机构，用于接收所述车厢的重量信息、光线遮挡状态信息以及车速数据，以控制放矿速度和放矿数量，以及输出限速数据至所述车载平台。

2.根据权利要求1所述的一种不停车式放矿系统，其特征在于，所述重量采集机构包括：

设置于铁轨上的第一重量传感器和第二重量传感器，所述第一重量传感器、第二重量传感器与所述放矿控制机构之间通信连接。

3.根据权利要求1所述的一种不停车式放矿系统，其特征在于，所述光栅组机构包括：

第一光栅传感器，用于输出光栅信号；

第二光栅传感器，用于接收所述光栅信号，以输出所述光线遮挡状态信息至所述放矿控制机构。

4.根据权利要求1所述的一种不停车式放矿系统，其特征在于，所述放矿控制机构包括：

主控单元，用于根据所述车厢的重量信息以及车速数据，以输出第一控制信号和第二控制信号；

放矿电机控制单元，用于接收所述第一控制信号，以控制放矿震动电机的转动速度；

止矿压板控制单元，用于接收所述第二控制信号，以控制放矿投料口的开口面积。

5.根据权利要求4所述的一种不停车式放矿系统，其特征在于，所述放矿控制机构还包括：

振动传感器，用于采集所述放矿的频率幅度数据，并将所述放矿的频率幅度数据发送至所述主控单元。

6.根据权利要求5所述的一种不停车式放矿系统，其特征在于：所述主控单元根据所述放矿的频率幅度数据，以通过所述放矿电机控制单元控制所述放矿震动电机的转动频率。

7.根据权利要求4所述的一种不停车式放矿系统，其特征在于：所述主控单元与所述车载平台之间无线通信连接。

8.根据权利要求1所述的一种不停车式放矿系统，其特征在于：所述车载平台安装于机车上。

9.根据权利要求5所述的一种不停车式放矿系统，其特征在于：所述振动传感器设置于所述放矿投料口中。

10.一种不停车式放矿方法，其特征在于，所述不停车式放矿方法包括如权利要求1至权利要求9任一项所述的不停车式放矿系统，所述不停车式放矿方法包括：

通过所述重量采集机构采集车厢的重量信息；

通过所述光栅组机构采集光线遮挡状态信息；

通过所述车载平台采集车速数据；

通过所述放矿控制机构接收所述车厢的重量信息、光线遮挡状态信息以及车速数据，以控制放矿速度和放矿数量，以及输出限速数据至所述车载平台。

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