CN104713744B - 一种无人值守火车运输物料取样系统 - Google Patents

Abstract

一种无人值守火车运输物料取样系统，其取样装置包括工字形钢结构支架、取样单元、取样区域检测单元和样品封装单元，取样单元、取样区域检测单元和样品封装单元分别与取样控制装置相连接；所述取样单元包括大车导轨、大车行走机构、取样小车行走机构、取样升降机构、分矿集样器和取样钻杆；所述取样区域检测单元包括大车行走计数器、激光测距仪和料面高度测量装置；所述样品封装单元包括样品封装支架、封包机、写卡器、取袋器、试样袋和IC卡。本发明实现了火车车厢物料的智能触发、火车物料三维空间检测、车厢空间随机布点、智能控制取样量、自动加密封包这些功能，全流程无人干预的一种远程智能取样模式。

Description

一种无人值守火车运输物料取样系统

技术领域

本发明涉及一种取样装置，具体地说是一种无人值守火车运输物料取样系统。

背景技术

目前在冶金、发电等企业原燃料主要依靠火车作为运输工具，由于对于燃料要进行化验检测，通过化验来确定燃料的质量，而原燃料的存放地往往离化验室相距较远，目前燃料取样还是靠人工来完成的，而煤样存放地往往离化验室相距较远，目前取煤样还是靠人工来完成的，这不仅需要一定的人力，效率较低，而且还存在人为作弊调换煤样的可能，因此目前的方法无法进行有效的监管。

目前也有企业在原燃料运输工具上进行取样，避免了检验不合格的燃料来回装卸的麻烦，而现有火车运输物料的取样系统，尚未完成实行智能化，始终避免不了人员的参与，取样存在人工画框，计算机选点模式，甚至自主改变取样规范，这种人为因素的存在，给不法供应商提供了与取样人员作弊的机会，且车厢物料多少没有真实的测量,同时所取样品没有量化，即所取样品与所取物料没有形成比例关系，使样品失去了真实的代表性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种无人值守火车运输物料取样系统，其通过机械化操作避免了人员的参与，从样品供给出自动取样，然后自动传输至样品需求端，可以全封闭全自动传输管理，以提高生产效率，使样品的传输更加安全可靠，且实现无人值守。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：一种无人值守火车运输物料取样系统，包括取样装置和取样控制装置，其特征是，所述取样装置包括工字形钢结构支架、取样单元、取样区域检测单元和样品封装单元，所述的取样单元、取样区域检测单元和样品封装单元分别与取样控制装置相连接；

所述工字形钢结构支架设置在火车轨道上方且工字形钢结构支架的宽度大于火车轨道的宽度；

所述取样单元包括大车导轨、大车行走机构、取样小车行走机构、取样升降机构、分矿集样器和取样钻杆，所述大车导轨设置在工字形钢结构支架上，所述大车行走机构置于大车导轨上方可沿大车导轨轨道方向运动，所述取样小车行走机构安装在大车行走机构上且取样小车行走机构可垂直于大车导轨方向运动，所述取样升降机构安装在取样小车行走机构上，可带动设置在取样升降机构下端的取样钻杆上下运动；所述分矿集样器设置在工字形钢结构支架一侧用于接收取样单元采集的样品；

所述取样区域检测单元包括大车行走计数器、激光测距仪和料面高度测量装置，所述大车行走计数器、激光测距仪和料面高度测量装置分别与取样控制装置相连，所述大车行走计数器设置在大车行走机构的驱动电机上，用于计算大车行走位移，所述激光测距仪设置在大车行走机构的下方火车车厢一侧位置并跟随大车行走机构一起运动，所述料面高度测量装置设置在取样升降机构的下端；

所述样品封装单元包括样品封装支架、封包机、写卡器、取袋器、试样袋和IC卡，所述样品封装支架设置在分矿集样器的下方，所述缝包机固定在样品封装支架上，所述写卡器设置在缝包机下方收集样品的试样袋两侧，所述取袋器设置在样品封装支架一侧用于试样袋的放置和搬运，所述IC卡设置在试样袋内。

优选地，所述取样控制装置包括车号识别器、车辆安全电子防范设备、网络交换机、PLC、远程控制主机和取样触发器，所述车号识别器设置在取样区域并通过串口与车辆安全电子防范设备相连，所述的车辆安全电子防范设备、PLC和远程控制主机分别与网络交换机相连，所述PLC分别与大车行走计数器、激光测距仪和料面高度测量装置相连，所述远程控制主机与设置在翻车机上的取样触发器相连。

优选地，所述料面高度测量装置包括钢丝、料面接触环、弹簧、磁性感应块和磁性开关，所述料面接触环设置在取样钻杆的下端，所述磁性感应块设置在取样钻杆的上端并可在设置在取样钻杆上的弹簧作用下上下运动，所述钢丝的两端分别与料面接触环和磁性感应块相连，所述磁性开关设置在磁性感应块的上方。

优选地，所述弹簧采用压缩弹簧，磁性感应块在料面接触环的拉力下使压缩弹簧处于压缩状态，磁性开关设置在磁性感应块的上方且当压缩弹簧处于自由状态下磁性感应块接触磁性开关。

进一步地，所述取样装置还包括取样量量化控制单元，所述取样量量化控制单元设置在取样单元上且与取样控制装置相连。

优选地，所述取样量量化控制单元包括步进电机和出料口高度调节板，所述出料口高度调节板固定于取样钻杆的出料口处，所述步进电机的输出轴用以驱动高度调节板，步进电机的控制端与取样控制装置相连。

本发明的有益效果是：本发明通过配合相应控制软件，可以在样品输出端发出取样命令，由样品供给单元相应取样命令，将相应的煤样提供给样品输入端，然后经传输通道自动传送至样品输出端，整个过程实现智能化、自动化，可以全封闭全自动传输管理，使煤样的传输更加安全可靠，同时大大提高的生产效率，实现无人值守。

本发明实现了火车车厢物料的智能触发、火车物料三维空间检测、车厢空间随机布点、智能控制取样量、自动加密封包这些功能，全流程无人干预的一种远程智能取样模式。

附图说明

图1为本发明所述取样装置的结构示意图；

图2为本发明所述取样区域检测单元及取样量量化控制单元的结构示意图；

图3为本发明所述样品封装单元的结构示意图；

图4为本发明所述取样控制装置的结构示意图；

图5为本发明的取样流程示意图；

图中，1工字形钢结构支架、21大车导轨、22大车行走机构、23取样小车行走机构、24取样升降机构、25分矿集样器、26取样钻杆、31大车行走计数器、32激光测距仪、33料面高度测量装、331钢丝、332料面接触环、333压缩弹簧、334磁性感应块、353磁性开关、41步进电机、42出料口高度调节板、51样品封装支架、52封包机、53写卡器、54取袋器、55试样袋、61车号识别器、62车辆安全电子防范设备、63网络交换机、64PLC、65远程控制主机、65取样触发器。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

如图1至图4所示，本发明的一种无人值守火车运输物料取样系统，包括取样装置和取样控制装置。所述取样装置包括工字形钢结构支架1、取样单元、取样量量化控制单元、取样区域检测单元和样品封装单元，所述的取样单元、取样量量化控制单元、取样区域检测单元和样品封装单元分别与取样控制装置相连接，进行协通运动。所述工字形钢结构支架1设置在取样区域的火车轨道上方且工字形钢结构支架的宽度大于火车轨道的宽度，以便于火车运输物料在不卸车状况进行取样检测。

本发明所述的取样单元包括大车导轨21、大车行走机构22、取样小车行走机构23、取样升降机构24、分矿集样器25和取样钻杆26，所述大车导轨21设置在工字形钢结构支架1上，所述大车行走机构22置于大车导轨21上方可沿大车导轨轨道方向运动，所述取样小车行走机构23安装在大车行走机构22上且取样小车行走机构23可垂直于大车导轨21方向运动，所述取样升降机构24安装在取样小车行走机构23上，可带动设置在取样升降机构下端的取样钻杆26进行上下运动；所述分矿集样器25设置在工字形钢结构支架1的一侧用于接收取样单元采集的样品。

本发明所述的取样区域检测单元包括大车行走计数器31、激光测距仪32和料面高度测量装置33，所述大车行走计数器31设置在大车行走机构22的驱动电机上，用于计算大车行走位移，所述激光测距仪32设置在大车行走机构22的下方火车车厢一侧位置并跟随大车行走机构一起运动，所述料面高度测量装置33设置在取样升降机构24的下端；所述的大车行走计数器31、激光测距仪32和料面高度测量装置33分别与取样控制装置相连，用于火车车厢的平面和物料高度的三维空间测定，当大车行走机构运动时，大车行走计数器31计算大车行走机构行走位移，且激光测距仪32在大车行走机构带动下一起运动，并根据位移的变化测定火车头和尾，进而计算车厢的长度，当取样升降机构运动时料面高度测量装置33测定车厢内物料的高度，并结合激光测距仪测定车厢的宽度，进而计算出物料的三维空间。

本发明所述的料面高度测量装置33用于物料高度的测定，它包括钢丝331、料面接触环332、压缩弹簧333、磁性感应块334和磁性开关335，所述料面接触环332设置在取样钻杆26的下端，所述磁性感应块334设置在取样钻杆的上端并可在设置在取样钻杆上的压缩弹簧333作用下上下运动，所述钢丝331的两端分别与料面接触环332和磁性感应块334相连，磁性感应块在料面接触环的拉力下使压缩弹簧333处于压缩状态，磁性开关335设置在磁性感应块的上方且当压缩弹簧处于自由状态下磁性感应块接触磁性开关。由于磁性感应块与料面接触环通过钢丝相连，当接触料面时磁性感应块被压缩弹簧弹起从而接触磁性开关，表示已接触物料料面，并根据取样升降机构行走位移，计算料面的高度。

本发明所述的取样量量化控制单元包括步进电机41和出料口高度调节板42，所述出料口高度调节板42固定于取样钻杆的出料口处，所述步进电机41的输出轴用以驱动高度调节板，步进电机的控制端与取样控制装置相连，当料面高度测量装置检测出料面高度，步进电机驱动出料口高度调节板运动，用于调整火车取样机的取样量，使所取样品与车载物料重量成比例关系。

本发明所述的样品封装单元包括样品封装支架51、封包机52、写卡器53、取袋器54、试样袋55和IC卡，所述样品封装支架51设置在分矿集样器的下方，所述缝包机52固定在样品封装支架上，所述写卡器53设置在缝包机下方收集样品的试样袋55两侧，所述取袋器54设置在样品封装支架1的一侧，用于试样袋的放置和搬运，所述IC卡设置在试样袋内。当样品封包时，试样袋被提起，写卡器进行向IC卡写物料信息，当写卡成功后封包机进行封包，用于完成所取样品的加密自动封装。

本发明所述的取样控制装置包括车号识别器61、车辆安全电子防范设备62、网络交换机63、PLC64、远程控制主机65和取样触发器66，所述车号识别器61设置在取样区域并通过串口与车辆安全电子防范设备62相连，所述的车辆安全电子防范设备62、PLC64和远程控制主机65分别与网络交换机63相连，所述PLC64分别与大车行走计数器31、激光测距仪32和料面高度测量装置33相连，所述远程控制主机65与设置在翻车机上的取样触发器66相连，该系统以信号和电子防范信息为主线控制着整个取样流程的智能化管理。

如图5所示，采用本发明进行取样的流程为：火车进入取样区域后启动火车车号识别器工作，车号识别器将获取的火车车号信息经串口上传至车辆安全电子防范设备确立该车辆是否为待验车辆，若为待验车辆，且翻车机翻车时启动取样触发器提供触发信号，当二者同时具备条件，远程控制主机经网络交换机把信息传递给PLC，PLC控制取样单元进行车厢定位，大车行走机构沿导轨行走，当激光测距仪测定车厢的宽度，同时判断车厢的头与尾，并根据大车行走机构上的大车行走计数器计算火车的长度，远程控制主机根据此空间平面进行取样智能布点。

进一步：远程控制主机经PLC启动料面高度检测装置，当取样钻杆下降时，物料检测环接触料面，其连接物料检测环的钢丝变松，磁性感应块被弹簧顶起，接触磁力感应器，并根据钻杆下降的高度计算物料的实际高度。

进一步：远程控制主机依据测定的料面高度计算所取样量，经PLC启动取样量量化控制单元，再经步进电机调整出料口高度调节板，进行量化式取样。

进一步：远程控制主机获取车辆安全电子防范设备所组批号，经PLC控制取袋器放置试样袋进行自动布桶，并根据设定的打包条件，经PLC启动写卡器将批号写进IC内，I写卡成功后再启动封包机进行样品封装。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种无人值守火车运输物料取样系统，包括取样装置和取样控制装置，其特征是，所述取样装置包括工字形钢结构支架、取样单元、取样区域检测单元和样品封装单元，所述的取样单元、取样区域检测单元和样品封装单元分别与取样控制装置相连接；

所述工字形钢结构支架设置在火车轨道上方且工字形钢结构支架的宽度大于火车轨道的宽度；

所述取样单元包括大车导轨、大车行走机构、取样小车行走机构、取样升降机构、分矿集样器和取样钻杆，所述大车导轨设置在工字形钢结构支架上，所述大车行走机构置于大车导轨上方可沿大车导轨轨道方向运动，所述取样小车行走机构安装在大车行走机构上且取样小车行走机构可垂直于大车导轨轨道方向运动，所述取样升降机构安装在取样小车行走机构上，可带动设置在取样升降机构下端的取样钻杆上下运动；所述分矿集样器设置在工字形钢结构支架一侧用于接收取样单元采集的样品；

所述取样区域检测单元包括大车行走计数器、激光测距仪和料面高度测量装置，所述大车行走计数器、激光测距仪和料面高度测量装置分别与取样控制装置相连，所述大车行走计数器设置在大车行走机构的驱动电机上，用于计算大车行走位移，所述激光测距仪设置在大车行走机构的下方火车车厢一侧位置并跟随大车行走机构一起运动，所述料面高度测量装置设置在取样升降机构的下端；

所述样品封装单元包括样品封装支架、封包机、写卡器、取袋器、试样袋和IC卡，所述样品封装支架设置在分矿集样器的下方，所述封包机固定在样品封装支架上，所述写卡器设置在封包机下方收集样品的试样袋两侧，所述取袋器设置在样品封装支架一侧用于试样袋的放置和搬运，所述IC卡设置在试样袋内；

所述料面高度测量装置包括钢丝、料面接触环、弹簧、磁性感应块和磁性开关，所述料面接触环设置在取样钻杆的下端，所述磁性感应块设置在取样钻杆的上端并可在设置在取样钻杆上的弹簧作用下上下运动，所述钢丝的两端分别与料面接触环和磁性感应块相连，所述磁性开关设置在磁性感应块的上方。

2.根据权利要求1所述的一种无人值守火车运输物料取样系统，其特征是，所述取样控制装置包括车号识别器、车辆安全电子防范设备、网络交换机、PLC、远程控制主机和取样触发器，所述车号识别器设置在取样区域并通过串口与车辆安全电子防范设备相连，所述的车辆安全电子防范设备、PLC和远程控制主机分别与网络交换机相连，所述PLC分别与大车行走计数器、激光测距仪和料面高度测量装置相连，所述远程控制主机与设置在翻车机上的取样触发器相连。

3.根据权利要求1所述的一种无人值守火车运输物料取样系统，其特征是，所述弹簧采用压缩弹簧，磁性感应块在料面接触环的拉力下使压缩弹簧处于压缩状态，磁性开关设置在磁性感应块的上方且当压缩弹簧处于自由状态下磁性感应块接触磁性开关。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种无人值守火车运输物料取样系统，其特征是，所述取样装置还包括取样量量化控制单元，所述取样量量化控制单元设置在取样单元上且与取样控制装置相连。

5.根据权利要求4所述的一种无人值守火车运输物料取样系统，其特征是，所述取样量量化控制单元包括步进电机和出料口高度调节板，所述出料口高度调节板固定于取样钻杆的出料口处，所述步进电机的输出轴用以驱动高度调节板，步进电机的控制端与取样控制装置相连。