CN103200232A - 皮带秤远程支持系统及远程支持方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种皮带秤远程支持系统及远程支持方法，属于物联网应用技术领域。该系统由通过网络通讯连接的客户端和管理端构成，客户端包括监测单元、控制单元以及客户端收发单元和人机对话单元，管理端包括管理端收发单元、管理服务器以及支持管理服务器的智能决策系统，控制单元含有用以定时读取监测数据并进行比对的比对装置、用以通过网络查询管理服务器中数据库对应解决方案的查询装置、用以借助人机对话单元与操作者通过人机对话引导得出解决方案的对话装置。本发明无需制造商亲临现场就能及时发现问题，并自动解决问题，或对一般工作人员进行远程指导，纠正操作失误、发现作弊迹象、修复故障设备，大大提高设备的完好率和利用率。

Description

皮带秤远程支持系统及远程支持方法

技术领域

本发明涉及一种远程支持系统，尤其是一种皮带秤远程支持系统及远程支持方法，属于物联网应用技术领域。

背景技术

皮带秤具有效率高、无需增加运输成本的优点，因此得到广泛应用。其缺点是容易受环境、工况和皮带效应的影响，难以长久维持检定或校准时的精度等性能。为了保持出厂性能，通常需要严密的日常监视与维护，结果使得皮带秤制造厂的售后服务十分繁杂。

检索发现，公告号为CN87202731的中国专利公开了一种《皮带秤自动校正器》。这种自动校正器可以远程控制砝码在称重单元上加载或卸载，并通过电脑监测皮带秤与原先校准状态的偏离情况，从而及时调整其校验参数，达到维持其性能的目的。然而，传统皮带秤受“皮带效应”(皮带的松紧和下垂程度会随载荷、环境气候、输送机工况等诸多因素发生变化，使称重传感器在测量重力的同时受到干扰力的影响。皮带因外界因素变化而对皮带秤计量产生的综合影响，被称作“皮带效应”)的影响巨大，采用棒码等模拟载荷校验的结果与物料试验的结果没有确定的对应关系，上述专利未能解决这一问题，因此难以推广实施。

公告号CN2303283的中国专利申请公开的《双秤架皮带秤》是一种在同一台皮带输送机上前后顺序安装两台皮带秤称量台的技术方案，它们在称重过程中分别获得两组数据，当两者互差超出一定的范围时，称重显示控制器自动发出报警信号，提醒操作人员及时处理。公开号为CN101769780A的中国专利申请公开了一种《三计皮带秤》，其技术方案是把一个悬浮式称量台的4个称重传感器分为两组，分路输出4个称重传感器和两组2个称重传感器的三个信号量，通过对位移传感器的位移信号累积组合形成三组累计量，实时在线比对它们之间差别的大小以判断是否出现故障，起到类似双秤架技术的作用。但这类实时监测装置存在致命的缺陷：即虽然理论上同一条皮带输送的物料流经各称重单元时应获得相等的计量数据，但是各称重单元对同一动态称重对象的计量是有时间差的，在同一时刻获得的计量数据相对应的不是同一称重对象；不结合皮带秤运行的历史状态，只根据实时监测到的瞬间数据判断会出现差错；而且，现场监测所获状态数据的比较由称重仪表执行，可能影响皮带秤计量结果的因素又很多，相关影响因子的函数至今还大多没有找到解析式，对应数据量十分庞大，单靠现场称重仪表来处理会力不从心。

此外，公开号为CN1896698、CN101922960A的中国专利申请分别公开了《物料棒码叠加法》、《计量/校验集成系统》，其实质为综合了上述自动挂码与双秤架两种技术方案，因此存在同样的缺陷或问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的缺点，提出一种可以高效保证售后服务质量的皮带秤远程支持系统。

为了达到以上目的，本发明的皮带秤远程支持系统由通过网络通讯连接的客户端和管理端构成，所述客户端包括设置在现场设备预定位置的监测单元、接收处理监测信号的控制单元以及客户端收发单元和人机对话单元，所述管理端包括管理端收发单元、管理服务器以及支持管理服务器的智能决策系统，所述控制单元通过网络连接的客户端收发单元和管理端收发单元与管理服务器双向通讯，所述控制单元含有如下装置：

比对装置——用以定时读取监测装置的监测数据，并按预定规则进行比对（与同类监测数据横向比对或与历史数据纵向比较），判断是否超过阈值并存储记录；如否则视为正常并按需继续定时读取，如是则启动查询装置；

查询装置——用以根据监测数据种类通过网络查询管理服务器中数据库对应的解决方案，并判断解决方案是否唯一；如是则依据解决方案进行处理；如否则继续查询是否有相关法则，如有则启动对话装置进行常规对话，如无则启动对话装置寻求专家支持；

对话装置——用以根据相关法则查询结果分别按相关法则借助人机对话单元与操作者通过人机对话，引导得出解决方案；或者借助人机对话单元并通过网络，与智能决策系统对话，分析得出解决方案。

以上查询装置还用以，如判断解决方案唯一，则进一步判断该解决方案是否对应自动可调装置，如是则输出相应的可调控制信号自动调整解决；如否则借助人机对话单元给出人工解决方案。

本发明的皮带秤远程支持方法，在由通过网络通讯连接的客户端和管理端构成的系统中，所述客户端包括设置在现场设备预定位置的监测单元、接收处理监测信号的控制单元以及客户端收发单元和人机对话单元，所述管理端包括管理端收发单元、管理服务器以及支持管理服务器的智能决策系统，所述控制单元通过网络连接的客户端收发单元和管理端收发单元与管理服务器双向通讯，所述控制单元按以下步骤实现远程支持：

比对步骤——定时读取监测装置的监测数据，并按预定规则进行比对（与同类监测数据横向比对或与历史数据纵向比较），判断是否超过阈值并存储记录；如否则视为正常并按需继续定时读取，如是则进行查询步骤；

查询步骤——根据监测数据种类通过网络查询管理服务器中数据库对应的解决方案，并判断解决方案是否唯一；如是则依据解决方案进行处理；如否则继续查询是否有相关法则，如有则进行常规对话步骤，如无则进行智能决策对话步骤；

对话步骤——根据相关法则查询结果分别按相关法则借助人机对话单元与操作者通过人机对话，引导得出解决方案；或者借助人机对话单元并通过网络，与智能决策系统对话，分析得出解决方案。

以上查询步骤中，如判断解决方案唯一，还进一步判断该解决方案是否对应自动可调装置，如是则输出相应的可调控制信号自动调整解决；如否则借助人机对话单元给出人工解决方案。

与现有技术相比，本发明的有益效果是，在用户自身无力配备专业维修队伍或制造商缺少经验丰富的维修人员情况下，无需制造商亲临现场就能及时发现问题，并自动解决问题，或对一般工作人员进行远程指导，纠正操作失误、发现作弊迹象、修复故障设备，大大提高设备的完好率和利用率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一个实施例的系统结构示意图。

图2为图1实施例的客户端皮带秤输送机结构示意图。

图3为图1中管理服务器的智能决策系统内部框图。

图4为图1中控制单元实现皮带秤远程支持的流程图。

具体实施方式

实施例一

本实施例所针对的客户端皮带秤输送机具体情形如图1所示，含有2台基本相同的任意类型皮带秤W1和W2，两台秤的承载器一前一后相互独立地安装于同一台由载料的进程皮带198和空载的返程皮带199构成的回环皮带输送机上。W1和W2之间设有输送托辊101隔开（也可不用输送辊隔开）。称重托辊102通过秤框103把被称物料999的重量传递给称重传感器104，位移传感器105检测皮带的速度，重量和速度信号引入称重仪表106进行基本的数据处理，算得物料的累计重量，再馈入数据传输单元A3(DTU)，就可通过公共无线网络传往管理端B的数据处理中心。使用前W1和W2先经校准，并将校准好了的称重仪表参数以及两台秤校准参数相互之间的函数关系传到数据处理中心保存。

在此基础上建立的皮带秤远程支持系统如图2（参见图1）所示，包括网络通讯C连接的客户端A和管理端B。客户端A包括设置在现场设备皮带秤处作为现场监测单元A1的称重传感器104和位移传感器105、接收处理监测信号作为现场控制单元A2兼人机对话单元的称重仪表106，以及作为客户端收发单元的数据传输单元A3。管理端B包括管理端收发单元B1、设有防火墙B2的管理服务器B3以及支持管理服务器的智能决策系统B4。控制单元A2通过网络连接的客户端收发单元和管理端收发单元，实现与管理服务器B3的双向通讯。

如图4所示，上述控制单元通过以下步骤实现远程支持：

比对步骤——定时读取监测装置的监测数据，并按预定规则进行比对，判断是否超过阈值并存储记录；如否则视为正常并按需继续定时读取，如是则进行查询步骤。例如，根据专家经验或理论分析，预先确定各称重单元空秤皮重相对于基准零点的正常变动范围为综合皮重变动阈值δ₀=±0.1%、各别皮重变动阈值为δ_n=±0.2%，当通过监测装置读取的综合皮重变动阈值≤|δ₀|，且各别皮重变动阈值均≤|δ_n|时，视为正常，记录结果并给出提示，返回继续读取；否则，当综合皮重变动阈值≥|δ₀|，或某一各别皮重变动阈值>|δ_n|时，则判超差的称重单元出现异常；此时先自动屏蔽该异常称重单元，改为暂由其余各称重单元的输出整合为临时的综合皮重值，进入下一步。

查询步骤——根据监测数据种类通过网络查询管理服务器中数据库对应的解决方案，并判断解决方案是否唯一；如解决方案是唯一的，则进一步判断该解决方案是否对应自动可调装置，如是则输出相应的可调控制信号自动调整解决，否则借助人机对话单元给出人工解决方案，以便进行处理；如解决方案不是唯一的，则报警并继续查询是否有相关法则，如是则进行常规对话步骤，如否则进行智能决策对话步骤。

对话步骤——根据相关法则查询结果分别按相关法则借助人机对话单元与操作者通过人机对话，引导得出解决方案；或者借助人机对话单元并通过网络，与智能决策系统对话，分析得出解决方案。例如，当综合皮重变动阈值≥|δ₀|，而各别皮重变动阈值≤|δ_n|时，通常出现多个称重单元的皮重相对于历史数据的偏差或正或负地朝同向偏离，形成系统漂移；这种状况的出现原因如下：

1）在当前校零操作时，皮带秤输送带上还有物料，不是真正的空皮带；或者承载器受到了某种非正常的阻碍；

2）当前环境的温度或其他条件与校正基准零点的时侯有较大的变化。

借助人机对话，检查输送带是否还有物料、或输入环境温度等条件信息后，即可得出解决方案。

本实施例应用后，某用户的皮带秤在正常运行一段时期后，于某日出现断断续续的故障报警，后自行消失，对其后续采集的数据跟踪监视又表现正常，通过远程支持系统调用该秤的历史数据进行对比，判断存在故障，接着针对故障信息进行查询，分析判断称重传感器本体并未损坏，而是与称重传感器的连接线存在不当接地，于是给出更换连接线意见，问题就此得到了解决。事后对更换下来的传感器连接线进行检查，确认其绝缘电阻有明显下降。倘若没有远程支持系统参与故障分析与诊断，常需要派专业人员到现场，而现在只需引导现场的设备检修工就彻底解决了问题，效果十分显著。

本实施例的管理服务器智能决策系统内部如图3所示，包括数据库、知识库和模型库及相应的管理系统。数据库Db存储各种实时和历史的数据，数据主要源自A1(LIMD)或由人机接口(H-M I.I.)输入，其管理系统为Dbms。模型库Mb及其管理系统Mbms用来存放、管理和根据相关指令调用决策所需的各类模型。知识库Kb及其管理系统Kbms用电脑能够理解的表达方式在计算机存储器中存储、组织、管理和使用的互相联系的有关皮带秤专业知识的知识片集合。这些知识片包括与领域相关的理论知识、事实数据，由专家经验得到的启发式知识，专业领域内有关的定义、定理、运算法则及常识等专家的或书本上的知识。IDDS中，推理机(Inference Engine)的基本功能包括推理和控制两个方面，它是服务器基于数据、运用知识进行推理的部件，能在找到相应匹配规则时调用模型，或在找不到相应模型时作出报告。

具体而言，所述数据库用于存储基准数据。例如阵列式皮带秤在空秤校零时，其各个（通常2-10个）称重单元通过称重仪表获得空皮带的各自皮重值，并以预定的函数和算法整合成为综合皮重值，此状态下所得的各自皮重值和综合皮重值作为基准零点数据，与所监测到的环境状态数据一并存入数据库。所述知识库用于存储正常变动范围。例如各称重单元空秤皮重相对于基准零点的正常变动范围阈值定为δ₀±0.1%或±0.2%。所述模型库用于存储故障类型及分析判断条件。例如对于不同的皮重值变动状态，当综合皮重变动阈值≥|δ₀|，且某一各别皮重变动阈值>|δ_n|时，判超差的称重单元发生故障；等等。所述管理系统用于协调调用数据库知识库以及模型库中的数据。

上述皮带秤远程支持系统的数据处理中心(B)可随时在线监测，对比各称重传感器是否一致，以判断是否出现异常；当工作异常时会即时报警，提供自动解决或专家支持。本实施例IDSS的决策结构类型为复合式，根据所判断问题的复杂程度分别采用不同的类型。对于相对比较简单、能用明确的语言和模型加以描述的问题采用结构化类型，依据一定的通用模型和决策规则实现其决策过程的基本自动化；对于不可能用确定的模型和语言来描述其决策过程的复杂问题，采用非结构化类型，由决策者根据所掌握的情况和数据临时作出决定，通过服务器的操作界面进行人机会话和干预；对复杂程度介于以上二者之间的问题，采用半结构化类型，建立适当的算法，服务器产生若干决策方案，为决策提供辅助信息，决策者借助有用的辅助信息分析判断，并确定最优方案。

综上所述，本发明的皮带秤远程支持系统通过安装于管理端Sv(B3)的IDSS(B4)对由客户端LIMD(A1)和RTU(A1)所采集信息的分析、判断，从而作出决策并提供远程支持服务。系统不仅可以在线读取客户端的实时信息，还记录与保存历史数据形成档案。由嵌装于同一条皮带输送机上的两台或更多台顺序排列且相互独立的皮带秤或称重单元和位移传感器的输出信号计算得到各独立称重单元(或独立秤)的累计量，流经接连排列的多个独立称重单元(或独立秤)的物料量在理论上本当一致，通过对实际数据相互之间差异状况和程度的甄别，并跟其历史档案分别比对，可分析出皮带秤的工作状态，判断其是否存在问题，例如传感器有无损坏、操作是否有失误、是否有人为作弊等等。由于IDDS专用软件系结合关于皮带秤的专家系统与决策支持系统两类程序的特点编制而成，具有自学习功能，集中了行业专家和技术人员的智慧，综合了科学理论知识和有益的实践经验。更由于借助了物联网技术，使故障诊断、维修决策都可以远程实现；可对现场传来的皮带秤重量与速度信息进行核对，并根据特定的模型或数学运算，可对称重过程参数进行即时或阶段性的修正或补偿；还可通过物联网对现场皮带秤称重仪表实现远程升级与更新；从而解决了经验丰富的维修人员短缺带来的难题，提高了设备的完好率和利用率。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。例如，皮带秤远程支持系统除了含有皮带秤的重量、位移传感器之外，还可包含根据需要增设各种用户现场环境和输送机状态监测装置(或传感器)，例如监测皮带输送机机架三维位置状态的皮带秤倾角补偿器(参见专利号201020686528.6的中国专利文献)、监测皮带在相邻托辊间下垂量的皮带秤输送带垂度检测装置(参见专利号201220077901.7的中国专利文献)、监控皮带侧向偏移量的皮带秤输送带跑偏量检测装置(参见专利号201220077905.5的中国专利文献)，以及温度、湿度、风速等现场环境气候监测装置等更多的皮带秤状态与环境信息。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种皮带秤远程支持系统，其特征在于：由通过网络通讯连接的客户端和管理端构成，所述客户端包括设置在现场设备预定位置的监测单元、接收处理监测信号的控制单元以及客户端收发单元和人机对话单元，所述管理端包括管理端收发单元、管理服务器以及支持管理服务器的智能决策系统，所述控制单元通过网络连接的客户端收发单元和管理端收发单元与管理服务器双向通讯，所述控制单元含有如下装置：

比对装置——用以定时读取监测装置的监测数据，并按预定规则进行比对，判断是否超过阈值并存储记录；如否则视为正常并按需继续定时读取，如是则启动查询装置；

查询装置——用以根据监测数据种类通过网络查询管理服务器中数据库对应的解决方案，并判断解决方案是否唯一；如是则依据解决方案进行处理；如否则继续查询是否有相关法则，如有则启动对话装置进行常规对话，如无则启动对话装置寻求专家支持；

对话装置——用以根据相关法则查询结果分别按相关法则借助人机对话单元与操作者通过人机对话，引导得出解决方案；或者借助人机对话单元并通过网络，与智能决策系统对话，分析得出解决方案。

2.根据权利要求1所述的皮带秤远程支持系统，其特征在于：所述管理服务器的智能决策系统包括用于存储基准数据的数据库、用于存储正常变动范围的知识库、用于存储故障类型及分析判断条件的模型库及用于协调调用各库数据的管理系统。

3.根据权利要求2所述的皮带秤远程支持系统，其特征在于：所述监测装置包括皮带秤重量传感器、位移传感器、皮带秤倾角补偿器、皮带秤输送带垂度检测装置、皮带秤输送带跑偏量检测装置。

4.一种皮带秤远程支持方法，其特征在于：在由通过网络通讯连接的客户端和管理端构成的系统中，所述客户端包括设置在现场设备预定位置的监测单元、接收处理监测信号的控制单元以及客户端收发单元和人机对话单元，所述管理端包括管理端收发单元、管理服务器以及支持管理服务器的智能决策系统，所述控制单元通过网络连接的客户端收发单元和管理端收发单元与管理服务器双向通讯，所述控制单元按以下步骤实现远程支持：

比对步骤——定时读取监测装置的监测数据，并按预定规则进行比对，判断是否超过阈值并存储记录；如否则视为正常并按需继续定时读取，如是则进行查询步骤；

查询步骤——根据监测数据种类通过网络查询管理服务器中数据库对应的解决方案，并判断解决方案是否唯一；如是则依据解决方案进行处理；如否则继续查询是否有相关法则，如有则进行常规对话步骤，如无则进行智能决策对话步骤；

对话步骤——根据相关法则查询结果分别按相关法则借助人机对话单元与操作者通过人机对话，引导得出解决方案；或者借助人机对话单元并通过网络，与智能决策系统对话，分析得出解决方案。

5.根据权利要求4所述的皮带秤远程支持方法，其特征在于：所述比对步骤的按预定规则进行比为与同类监测数据横向比对或与历史数据纵向比较。

6.根据权利要求5所述的皮带秤远程支持方法，其特征在于：所述查询步骤中，如判断解决方案唯一，还进一步判断该解决方案是否对应自动可调装置，如是则输出相应的可调控制信号自动调整解决；如否则借助人机对话单元给出人工解决方案。

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