CN102381547B - 一种传送带在线监控系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传送带在线监控系统及其使用方法。一种传送带在线监控系统，包括测量光幕传感器、接近开关传感器、高压气枪、电源以及传送带监控控制单元。因此，本发明具有如下优点：1.本系统产品采用红外线高频扫描技术和交变磁场探测技术，均为非接触探测技术，监控传送带运行状态。不会随着时间的推移而导致系统灵敏性变差；2.本发明采用有线RS485网络、无线GPRS网络接入厂矿监控中心，在不增加厂方投入的情况下将本系统接入原厂监控系统。并且给每一条传送带分配一个唯一的地址，当发生安全事故时，可以迅速定位到发生病害的传送带。在一台计算机上，即可监控所有监控点的运行状态。

Description

一种传送带在线监控系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种监控系统及其使用方法，尤其是涉及一种一种传送带在线监控系统及其使用方法。

背景技术

测量光幕是一种多用途的自动控制产品，运用红外线扫描探测技术，对特定区域内进行监控。一旦物体进入特定区域，测量光幕会产生中断信号，并将进入特定区域物体的表面信息通过串口输出。测量光幕的一边等距离安装有多个红外发射管，另一边相应的有相同数量的红外接收管，每一个红外发射管对应一个红外接收管，且安装在一条直线上，当同一条直线上的红外发射管、红外接收管直接没有障碍物时，红外发射管发射的调制信号(光信号)可以顺利到达接收管。本系统即利用红外线高频扫描技术，对测量区进行高频率的红外线扫描，对进入测量区得物体，可以迅速的定位，并根据建立的数据模型，判断发生病害的级别及严重类型。并告知监控中心，客户根据实际情况，可以选择手动或者自动停止传送带的运行，保障传送带系统的运行安全。

电感式接近开关由三部分组成：振荡器、开关电路和放大输出电路。振荡器会产生一个交变磁场，当有磁性金属接近时，并达到感应距离时，在目标金属内部产生涡流，从而导致震荡衰减，以致停震。振荡器震荡以及停震得变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触的检测目的。本系统即利用交变磁场探测技术，实时监控目标区内的金属物体，一旦目标区得金属物体出现偏离，系统会立刻向控制中心报警，客户根据实际需要，可以选择自动或者手动停止传送带的运行，保障传送带系统的运行安全。

同时，当传感器表面附着灰尘时，系统通过安装的高压气枪，自动对其表面进行清理，保障传感器设备的正常运行。

传送带在线监控系统采用了开关量、有线RS485网络、无线GPRS网络，在线监控传送带的运行状态。

目前，市场上尚无同类产品，可以部分完成本发明的部分功能的相似产品大多采用传统的机械式方式，例如拉绳开关、防撞开关、纠偏报警等。这些系统一方面不能全面的监控传送带的运行状态，另一方面由于产品本身的摩损，经常出现有警不报的现象，并且维护非常复杂。现有技术主要有以下四个方面的缺点：

第一：传统的机械式方式，采用接触式检测原理，当传送带发生撕裂时，由于触动了拉绳开关等，会引起系统报警。由于相互摩擦，系统的灵敏性越来越差；第二：传统的机械式方式，一旦触动报警装置即会报警，不能根据现场的复杂环境，做出综合的判断；第三：传统的机械式监控系统只能在现场进行报警，一旦现场人员远离现场，将会发生严重的安全事故；第四：传统的机械式监控系统，监控点多，布线繁多，后期维护复杂。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的传统的机械式方式，采用接触式检测原理，当传送带发生撕裂时，由于触动了拉绳开关等，会引起系统报警。由于相互摩擦，系统的灵敏性越来越差等的技术问题；提供了一种采用的红外线高频扫描技术和交变磁场探测技术，均为非接触探测技术，不会随着时间的推移而导致系统灵敏性变差的一种传送带在线监控系统及其使用方法。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的传统的机械式方式，一旦触动报警装置即会报警，不能根据现场的复杂环境，做出综合的判断等的技术问题；提供了一种可以对采集的数据进行综合分析，并将病害级别分为严重病害、一般病害、轻微病害的一种传送带在线监控系统及其使用方法。

本发明再有一目的是解决现有技术所存在的只能在现场进行报警，一旦现场人员远离现场，将会发生严重的安全事故等的技术问题；提供了一种可以迅速定位发生病害的传送带远程报警的一种传送带在线监控系统及其使用方法。

本发明最后有一目的是解决现有技术所存在的监控点多，布线繁多。后期维护复杂等的技术问题；提供了一种每条传送带仅需要一个或者两个监控点，即可对整条传送带进行远程监控的一种传送带在线监控系统及其使用方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种传送带在线监控系统，其特征在于，包括

测量光幕传感器：用于对传送带下方进行扫描，并在发现物体进行测量区，将到达信息发送给传送带监控控制单元；

接近开关传感器：用于对尾部滚筒进行实时监控，并实时检测尾部滚筒是否移位，并将信息发送给传送带监控控制单元；

高压气枪：用于对测量光幕表面进行清理；

电源：给传送带监控控制单元供电；

传送带监控控制单元：接收测量光幕传感器的发送信息，立刻记录测量光幕的串口数据，并输入病害模型。根据病害模型的分析，输出病害级别，并产生相应的报警；同时接收接近开关传感器的发送信息，一旦尾部滚筒出现移位，传送带监控控制单元会立刻报警，并告知监控中心。

在上述的一种传送带在线监控系统，所述的传送带监控控制单元包括：

核心处理芯片：记录测量光幕的串口数据，并输入病害模型；根据病害模型的分析，输出病害级别，及产生相应的报警；

测量光幕接口：包括传感器中断接口以及RS485数据接口，当有物体进入测量区时，光幕传感器中断接口输出低电平，此时，核心处理芯片开始记录测量光幕的串口数据；

接近开关接口：用于接收接近开关的电平芯片，当金属体离开接近开关的探测区，即输出低电平，电平芯片与单片机直接使用光耦芯片隔离；

RS458接口：用于连接到RS485总线上，与监控中心的计算机进行数据通信；

GPRS接口：用于连接GPRS工业模块，接入互联网，与监控中心计算机进行数据通信；

开关量接口：用于连接厂矿的PLC系统；

预留A，预留B：用于系统功能拓展。分别为机械量输入和输出接口。该接口可以满足后续部分客户的特殊要求，以及对其它病害类型的监控；

一种传送带在线监控系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，系统上电，即进入监控状态，如果发生漏煤病害，系统将根据所获得的信息量，告知监控中心发生轻微病害或者严重病害；如果发送尾部滚筒脱落病害，系统将告知监控中心发生严重病害；

步骤2，如果需要对光幕进行清理，系统会自动停止监控，并使用高压气枪对测量光幕表面进行清理；清理完毕后，执行步骤1。

在上述的一种传送带在线监控系统的使用方法，所述的步骤1中，具体的操作步骤如下：

步骤1.1，系统上电后，对内部配置及外部设备进行初始化，然后进入实时监测状态；不间断的采集接近开关和光幕传感器的数据信息；

步骤1.2，如果在规定时间内，开关传感器没有接收到脉冲信号，则尾部滚筒出现脱落，开关传感器将脱落信息发送给传送带监控控制单元，并立刻报警，由传送带监控控制单元向控制中心发送告警信号；否则，传送带监控控制单元检测光幕传感器，如果光幕传感器没有被遮挡，系统返回，继续检测接近开关传感器；

步骤1.3，当有物体挡住光幕传感器时，光幕传感器输出一个低电平信号，信号的宽度与物体的尺寸成比例关系，物体离开光幕之后该信号又变到高电平状态，传送带监控控制单元在检测到光幕传感器输出低电平信号时，此时开始接收光幕RS485传输的串口数据，系统根据建立的模型，对数据进行处理，可以输出无病害、轻微病害、严重病害的类型，传送带监控控制单元将病害类型可以通过开关量、有线RS485、无线GPRS三种方式告知监控中心。

在上述的一种传送带在线监控系统的使用方法，所述的步骤1.1中，测量光幕的数据信息为串口数据，包含遮挡物移动的方向，同时可以告知遮挡光线的总数、多段同时遮挡时最大遮挡光线的数目，按照对测试数据的分析，当遮挡方向错误时，系统不报警；遮挡光线的数目小于五条时，不报警；遮挡光线的数据介于5-25条时，报轻微病害；遮挡光线的数目大于25条时，报严重病害。

因此，本发明具有如下优点：1.本系统产品采用红外线高频扫描技术和交变磁场探测技术，均为非接触探测技术，监控传送带运行状态。不会随着时间的推移而导致系统灵敏性变差；2.本发明采用有线RS485网络、无线GPRS网络接入厂矿监控中心，在不增加厂方投入的情况下将本系统接入原厂监控系统。并且给每一条传送带分配一个唯一的地址，当发生安全事故时，可以迅速定位到发生病害的传送带。在一台计算机上，即可监控所有监控点的运行状态；3.本发明产品通过远程对传送带的运行状态进行监控及报警，同时支持现场报警，但是无需现场留人值守。

附图说明

附图1是本发明的一种结构原理示意图；

附图2是本发明的传送带监控控制单元结构原理图；

附图3是本发明的传送带监控控制单元工作流程示意图；

附图3是本发明的工作流程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

一种传送带在线监控系统，包括

测量光幕传感器：用于对传送带下方进行扫描，并在发现物体进行测量区，将到达信息发送给传送带监控控制单元；

接近开关传感器：用于对尾部滚筒进行实时监控，并实时检测尾部滚筒是否移位，并将信息发送给传送带监控控制单元；

高压气枪：用于对测量光幕表面进行清理；

电源：给传送带监控控制单元供电；

传送带监控控制单元：接收测量光幕传感器的发送信息，立刻记录测量光幕的串口数据，并输入病害模型。根据病害模型的分析，输出病害级别，并产生相应的报警；同时接收接近开关传感器的发送信息，一旦尾部滚筒出现移位，传送带监控控制单元会立刻报警，并告知监控中心，传送带监控控制单元包括：

核心处理芯片：记录测量光幕的串口数据，并输入病害模型；根据病害模型的分析，输出病害级别，及产生相应的报警；

测量光幕接口：包括传感器中断接口以及RS485数据接口，当有物体进入测量区时，光幕传感器中断接口输出低电平，此时，核心处理芯片开始记录测量光幕的串口数据；

接近开关接口：用于接收接近开关的电平芯片，当金属体离开接近开关的探测区，即输出低电平，电平芯片与单片机直接使用光耦芯片隔离；

RS458接口：用于连接到RS485总线上，与监控中心的计算机进行数据通信；基于传送带监控控制单元的工业RS485总线接口，实现与远程计算机的有线通信，在任意一台安装有卓越科技监控软件的计算机上，均可监控传送带的运行状态

GPRS接口：用于连接GPRS工业模块，接入互联网，与监控中心计算机进行数据通信；

开关量接口：用于连接厂矿的PLC系统；实现与远程PLC的节点通信，监控数据直接输出厂矿的PLC系统；

预留A，预留B：用于系统功能拓展。分别为机械量输入和输出接口。该接口可以满足后续部分客户的特殊要求，以及对其它病害类型的监控；用于拓展后期可能使用到的传感器设备。

一种传送带在线监控系统的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，系统上电，即进入监控状态，传送带在线监控系统是一个多传感器集成的自动化监控系统。采用基于红外线高频扫描技术的测量光幕传感器对传送带下方进行扫描，一旦发现物体进行测量区，传送带监控控制单元会立刻记录测量光幕的串口数据，并输入病害模型。根据病害模型的分析，输出病害级别，及产生相应的报警。采用基于交变磁场探测技术的电感式接近开关对尾部滚筒进行实时监控，一旦尾部滚筒出现移位，传送带监控控制单元会立刻报警，并告知监控中心。传送带监控控制单元可以通过三种方式告知监控中心：

第一：有线RS485网络，该方式下，所有监控控制单元通过RS485总线连接到远程的计算机上。计算机给每一个控制单元分配一个唯一的地址，以便区分发生病害的传送带。

第二：无线GPSR网络，该方式下，所有监控单元通过GPRS模块连接到卓越科技提供的固定IP服务器上，客户通过互联网可以实时查看任意传送带的运行状态。

第三：开关量网络，该方式下，所有监控控制单元直接接入厂矿的PLC系统。PLC系统给每一个控制单元分配一个开关量节点。

整个系统的具体的操作步骤如下：步骤1.1，系统上电后，对内部配置及外部设备进行初始化，然后进入实时监测状态；不间断的采集接近开关和光幕传感器的数据信息；测量光幕的数据信息为串口数据，包含遮挡物移动的方向，同时可以告知遮挡光线的总数、多段同时遮挡时最大遮挡光线的数目，按照对测试数据的分析，当遮挡方向错误时，系统不报警；遮挡光线的数目小于五条时，不报警；遮挡光线的数据介于5-25条时，报轻微病害；遮挡光线的数目大于25条时，报严重病害。

步骤1.2，如果在规定时间内，开关传感器没有接收到脉冲信号，则尾部滚筒出现脱落，开关传感器将脱落信息发送给传送带监控控制单元，并立刻报警，由传送带监控控制单元向控制中心发送告警信号；否则，传送带监控控制单元检测光幕传感器，如果光幕传感器没有被遮挡，系统返回，继续检测接近开关传感器；

步骤1.3，当有物体挡住光幕传感器时，光幕传感器输出一个低电平信号，信号的宽度与物体的尺寸成比例关系，物体离开光幕之后该信号又变到高电平状态，传送带监控控制单元在检测到光幕传感器输出低电平信号时，此时开始接收光幕RS485传输的串口数据，系统根据建立的模型，对数据进行处理，可以输出无病害、轻微病害、严重病害的类型，传送带监控控制单元将病害类型可以通过开关量、有线RS485、无线GPRS三种方式告知监控中心

步骤2，如果需要对光幕进行清理，系统会自动停止监控，并使用高压气枪对测量光幕表面进行清理；清理完毕后，执行步骤1。

为了确保系统的稳定性，以及满足现场恶劣的工作环境，系统采用了如下安全保护措施：

a)电源抗干扰设计。为避免电源中快瞬变高压脉冲和高压尖脉冲串入监控控制单元的供电系统，对监控控制单元造成损坏，监控控制单元电路板电源采用了带隔离的工业DC-DC电源模块，阻断了工业现场电源和监控控制单元的直接联系，有效避免现场恶劣的电源条件对系统的干扰和损坏。

b)RS422传输抗干扰设计。虽然考虑了工业现场对传感器所输出信号的影响，采用了RS422差分传输方式来抑制共模干扰，但强电磁干扰在RS422传输线上可能感应出尖脉冲串入监控控制单元，损坏监控控制单元硬件电路。为了避免这种情况，监控控制单元内部电路对和外界相连的4个RS422口都加了光隔，割断了RS422传输线和采集器的电气联系。避免RS422传输线上的干扰对采集器电路的损坏。

c)监控控制单元内部关键信号线抗干扰设计。为了使监控控制单元安全稳定的工作，监控控制单元内部关键元器件，敏感信号线都加了ESD静电保护器件和TVS管，避免强电对系统安全和可靠运行造成影响。

监控控制单元内部抗相互干扰设计。监控控制单元内部数字电路和模拟电路电源分开供电，模拟地和数字地完全分开，单点接地。最大限度减少了系统中干扰信号通过电源和公共地耦合。PCB板上为减少信号线通过电磁耦合相互串扰，尽量加大了信号线之间距离，加粗了信号线宽度。且电路的各个部分都选用抗干扰能力强的工业级芯片，以提高电路本身的抗干扰能力。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种传送带在线监控系统，其特征在于，包括：

测量光幕传感器：用于对传送带下方进行扫描，并在发现物体进行测量区，将到达信息发送给传送带监控控制单元；

接近开关传感器：用于对尾部滚筒进行实时监控，并实时检测尾部滚筒是否移位，并将信息发送给传送带监控控制单元；

高压气枪：用于对测量光幕表面进行清理；

电源：给传送带监控控制单元供电；

传送带监控控制单元：接收测量光幕传感器的发送信息，立刻记录测量光幕的串口数据，并输入病害模型，根据病害模型的分析，输出病害级别，并产生相应的报警；同时接收接近开关传感器的发送信息，一旦尾部滚筒出现移位，传送带监控控制单元会立刻报警，并告知监控中心；

所述的传送带监控控制单元包括：

核心处理芯片：记录测量光幕的串口数据，并输入病害模型；根据病害模型的分析，输出病害级别，及产生相应的报警；

测量光幕接口：包括传感器中断接口以及RS485数据接口，当有物体进入测量区时，光幕传感器中断接口输出低电平，此时，核心处理芯片开始记录测量光幕的串口数据；

接近开关接口：用于接收接近开关的电平芯片，当金属体离开接近开关的探测区，即输出低电平，电平芯片与单片机直接使用光耦芯片隔离；

RS485接口：用于连接到RS485总线上，与监控中心的计算机进行数据通信；

GPRS接口：用于连接GPRS工业模块，接入互联网，与监控中心计算机进行数据通信；

开关量接口：用于连接厂矿的PLC系统。

2.根据权利要求1所述的一种传送带在线监控系统，其特征在于，所述的传送带监控控制单元还包括：

预留A，预留B：用于系统功能拓展，分别为机械量输入和输出接口，该接口可以满足后续部分客户的特殊要求，以及对其它病害类型的监控。

3.一种权利要求1所述的传送带在线监控系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，系统上电，即进入监控状态，如果发生漏煤病害，系统将根据所获得的信息量，告知监控中心发生轻微病害或者严重病害；如果发生尾部滚筒脱落病害，系统将告知监控中心发生严重病害；

步骤2，如果需要对光幕进行清理，系统会自动停止监控，并使用高压气枪对测量光幕表面进行清理；清理完毕后，执行步骤1。

4.根据权利要求3所述的一种传送带在线监控系统的使用方法，其特征在于，所述的步骤1中，具体的操作步骤如下：

步骤1.1，系统上电后，对内部配置及外部设备进行初始化，然后进入实时监测状态；不间断的采集接近开关和光幕传感器的数据信息；

步骤1.2，如果在规定时间内，接近开关传感器没有接收到脉冲信号，则尾部滚筒出现脱落，接近开关传感器将脱落信息发送给传送带监控控制单元，并立刻报警，由传送带监控控制单元向监控中心发送告警信号；否则，传送带监控控制单元检测光幕传感器，如果光幕传感器没有被遮挡，系统返回，继续检测接近开关传感器；

步骤1.3，当有物体挡住光幕传感器时，光幕传感器输出一个低电平信号，信号的宽度与物体的尺寸成比例关系，物体离开光幕之后该信号又变到高电平状态，传送带监控控制单元在检测到光幕传感器输出低电平信号时，此时开始接收光幕RS485传输的串口数据，系统根据建立的模型，对数据进行处理，可以输出无病害、轻微病害、严重病害的类型，传送带监控控制单元将病害类型可以通过开关量、有线RS485、无线GPRS三种方式告知监控中心。

5.根据权利要求4所述的一种传送带在线监控系统的使用方法，其特征在于，所述的步骤1.1中，测量光幕的数据信息为串口数据，包含遮挡物移动的方向，同时可以告知遮挡光线的总数、多段同时遮挡时最大遮挡光线的数目，按照对测试数据的分析，当遮挡方向错误时，系统不报警；遮挡光线的数目小于五条时，不报警；遮挡光线的数据介于5-25条时，报轻微病害；遮挡光线的数目大于25条时，报严重病害。

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