CN104869632B - 基于无线定位的斗轮机或叶轮机行程位置检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于无线定位的斗轮机或叶轮机行程位置检测系统，包括被测机即斗轮机或叶轮机以及轨道，该系统还包括设置于轨道末端的定位基站、设置于被测斗轮机或叶轮机上的定位检测终端，定位基站和定位检测终端间发送探测信号。与现有技术相比，本发明具有以下特点：1)使用完全射频遥测方法，无机械传动，稳定性非常高；2)无机械传动，无机械磨损，使用寿命长；3)无机械传动，故而实现了极小回程误差测量；4)数据实时自我校准，实现了真正的零累积误差；5)行程测量精度0.2～0.3m，整体测量精度较高；6)防尘抗振，免维护；7)可同时独立测量同一轨道的多个斗轮机或叶轮机目标的行程。

Description

基于无线定位的斗轮机或叶轮机行程位置检测系统
技术领域
本发明涉及无线定位技术，特别是涉及一种斗轮机或叶轮机行程检测方法。
背景技术
斗轮机和叶轮机广泛存在于火力发电厂、大型煤场等用煤单元，用于对煤炭进行堆煤和取煤操作，而叶轮机大都运行在地下通道进行取煤操作。为了实现对煤场的堆煤和取煤精确化管理，需要实时获取斗轮机或叶轮机的行程信息，并根据斗轮机的当前位置进行堆煤、取煤任务的远程发布。
传统的斗轮机行程检测方法主要有斗轮机行走编码器检测法、GPS检测法、RFID标签检测法等，其中编码器检测法使用较多，其特点简要对比并分列如下：
1、斗轮机行走编码器检测法
斗轮机行走编码器检测法时一种接触式机械传动式检测法，一般是改造斗轮机的轨道式车轮，通过安装直接车轮接触的编码器装置进行测量斗轮机的行程，从而实现行程测量。其特点如下：
1)技术相对较为简单；
2)由于恶劣的室外及粉尘环境，导致传动机构不可避免的出现滑转、失灵、堵转等问题，进而出现测量不准；
3)由于多次的较为粗大的机械结构传动，导致测量值精度大打折扣；
4)由于多次的机械结构传动，导致不可避免的回程误差；
5)没法自我校正，存在可能越来越大的累积误差；
现场故障概率大，稳定性差，维护量较大。现有大量实际案例证明，不管是改装的，还是前期斗轮机厂家附配的编码器方式行程测量设备，基本在0.5～2年内会出现问题，一半以上必需整体更换才能得以使用；
2、GPS检测法
对于GPS检测法，由于GPS的定位精度较差，而一般的斗轮机轨道也就几百米，无法真正做到精确化斗轮机行程检测，而叶轮机一般安装在地下，对GPS信号衰减较大，无法进行行程检测。而由于GPS方法必须对空，天气多云等因素也会对GPS方法造成影响，而在有顶棚防护罩的煤场更是没法使用。
3、RFID标签检测法
对于RFID标签检测法，需要在斗轮机的运行轨道上安装大量RFID标签(安装数量越多，定位精度越高)，但由于斗轮机轨道为金属，直接安装RFID标签对其信号衰减较大，加之煤场煤灰的影响，导致RFID识别失败率较大，并且安装比较繁琐。
发明内容
为了克服传统的斗轮机或叶轮机行程检测的弊端，本发明提出了一种基于无线定位的斗轮机或叶轮机行程位置检测系统，基于无线定位实现斗轮机或叶轮机行程高精度检测。
本发明提出了一种基于无线定位的斗轮机或叶轮机行程位置检测系统，包括被测机即斗轮机或叶轮机以及轨道、设置于轨道末端的定位基站、设置于被测机上的定位检测终端、定位基站和定位检测终端间发送探测信号，该系统还包含两个所述定位基站即第一定位基站和第二定位基站，且分别设置于轨道的两个末端；
以第一定位基站所在位置为原点，探测信号检测出第一定位基站与定位检测终端间无线信号传输的单路时延t11、第二定位基站与定位检测终端间无线信号传输的单路时延t21、第一定位基站的处理的时延t12、第二定位基站的处理的时延t23、定位检测终端的处理的时延t13、t22，得出第一、第二定位基站分别与定位检测终端间探测信息实际传输的时延为t11+t12+t13、t21+t22+t23，进而计算出所述探测信号检测出第一定位基站与定位检测终端的距离d1、第二定位基站与定位检测终端距离d2，
d1＝(t11+t12+t13)×c+m1
d2＝(t21+t22+t23)×c+m2
其中，c为无线定位通讯信号在空气中的传播速度，m1、m2为补偿值；
若d1<＝d2，则斗轮机行程为d1；
若d1>d2，则斗轮机行程为D-d2；
其中，D轨道总长。
与现有技术相比，本发明具有如下特点：
1)使用完全射频遥测方法，无机械传动，稳定性非常高；
2)无机械传动，无机械磨损，使用寿命长；
3)无机械传动，故而实现了极小回程误差测量；
4)数据实时自我校准，实现了真正的零累积误差；
5)行程测量精度0.2～0.3m，整体测量精度较高；
6)防尘抗振，免维护；
7)可同时独立测量同一轨道的多个斗轮机或叶轮机目标的行程；
附图说明
图1为本发明的基于无线定位的斗轮机或叶轮机行程位置检测系统实施例一示意图；
图2为本发明的基于无线定位的斗轮机或叶轮机行程位置检测系统实施例二示意图；
附图标记为：1、第一定位基站；2、轨道；3、被测机(斗轮机或叶轮机)；4、第二定位基站；5、定位检测终端。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施方式，进一步详述本发明的技术方案。
该系统包括定位基站(例如第一定位基站1、第二定位基站4)、被测机3及轨道2、定位检测终端5。在轨道2的末端(一端或两端)安装定位基站(例如第一定位基站1和/或第二定位基站4)，在被测机3安装有定位检测终端。具体工作原理为，定位基站和定位检测终端间通过发送探测信号，检测出定位基站和定位检测终端间无线信号传输的单路时延t1，并考虑到定位基站及定位检测终端的本身处理的时延t2和t3，可得出定位基站和定位检测终端间探测信息实际传输的时延为t1+t2+t3，进而计算出定位基站与定位检测终端间的行程距离：
行程距离＝(t1+t2+t3)×c+m
若以射频定位为例，其中，c为电磁波在空气中的传播速度299792458m/s，m为行程距离的补偿值。之所以甚至补偿值，是由于实际需要测量斗轮机或叶轮机中心与轨道末端的距离，但实现安装时，定位检测终端不一定安装在斗轮机或叶轮机的中心，定位基站也不一定安装在轨道的起始点，所以采用此值(此处所说的补偿值例如可以是：基站所在位置与轨道末端的实际误差距离和/或定位检测终端设置的位置与被测机中心之间的实际误差距离等)再进行距离的补偿。
这样即可测量出斗轮机或叶轮机实际的行程，然后定位基站将测量的距离上传至煤场管理调度中心。
另外，每个定位检测终端及定位基站可设置地址进行唯一区分，这样一个定位基站可同时测量与多个定位检测终端间的距离。对于叶轮机，一条轨道上可同时运行多台叶轮机，这样可根据此特点同时检测多台叶轮机的行程。
在具体实施中，该系统有两种安装方法：
方法一：
在斗轮机轨道的某一末端安装一套定位基站，在斗轮机上安装定位检测终端，如图一所示。
这样斗轮机的行程距离为
行程距离＝(t1+t2+t3)×c+m
其中，c为无线定位通讯信号在空气中的传播速度，m为补偿值；所述补偿值至少包括定位基站所在位置与轨道末端的实际误差距离和/或定位检测终端位置与被测机中心之间的实际误差距离。
方法二：
为了提高测量的可靠性及稳定性，在斗轮机轨道的两个末端均安装定位基站，在斗轮机安装定位检测终端。
以第一定位基站1所在位置设为原点0，这样第一定位基站1和第二定位基站4可同时测量出其余定位检测终端间的距离，记定位基站1与定位检测终端4距离为d1，第二定位基站4与定位检测终端距离为d2，轨道总长记为D：
以第一定位基站所在位置为原点，探测信号检测出以第一定位基站所在位置为原点，探测信号检测出第一定位基站与定位检测终端间无线信号传输的单路时延t11、第二定位基站与定位检测终端间无线信号传输的单路时延t21、第一定位基站的处理的时延t12、第二定位基站的处理的时延t23、定位检测终端的处理的时延t13、t22，得出第一、第二定位基站分别与定位检测终端间探测信息实际传输的时延为t11+t12+t13、t21+t22+t23，进而计算出所述探测信号检测出第一定位基站与定位检测终端的距离d1、第二定位基站与定位检测终端距离d2，
d1＝(t11+t12+t13)×c+m1
d2＝(t21+t22+t23)×c+m2
其中，c为无线定位通讯信号在空气中的传播速度，m1、m2为补偿值；
若d1<＝d2，则斗轮机行程为d1；
若d1>d2，则斗轮机行程为D-d2；
其中，D轨道总长。

Claims (2)

1.一种基于无线定位的斗轮机或叶轮机行程位置检测系统，包括被测机即斗轮机或叶轮机以及轨道、置于轨道末端的定位基站、设置于被测机上的定位检测终端、定位基站和定位检测终端间发送探测信号，其特征在于，该系统还包含两个所述定位基站即第一定位基站和第二定位基站，且分别设置于轨道的两个末端；
以第一定位基站所在位置为原点，探测信号检测出第一定位基站与定位检测终端间无线信号传输的单路时延t11、第二定位基站与定位检测终端间无线信号传输的单路时延t21、第一定位基站的处理的时延t12、第二定位基站的处理的时延t23、定位检测终端的处理的时延t13、t22，得出第一、第二定位基站分别与定位检测终端间探测信息实际传输的时延为t11+t12+t13、t21+t22+t23，进而计算出所述探测信号检测出第一定位基站与定位检测终端的距离d1、第二定位基站与定位检测终端距离d2，
d1＝(t11+t12+t13)×c+m1
d2＝(t21+t22+t23)×c+m2
其中，c为无线定位通讯信号在空气中的传播速度，m1、m2为补偿值；
若d1<＝d2，则斗轮机行程为d1；
若d1>d2，则斗轮机行程为D-d2；
其中，D轨道总长。
2.如权利要求1所述的基于无线定位的斗轮机或叶轮机行程位置检测系统，其特征在于，补偿值m1至少包括第一定位基站所在位置与轨道末端的实际误差距离和/或定位检测终端位置与被测机中心之间的实际误差距离；所述m2补偿值至少包括第二定位基站所在位置与轨道末端的实际误差距离和/或定位检测终端位置与被测机中心之间的实际误差距离。
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