CN107288173B - 基于弱磁场检测的电铲铲齿无线监测报警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于弱磁场检测的电铲铲齿无线监测报警系统，包括弱磁性的电铲铲齿、传感器模块和监测报警模块；传感器模块设置在铲车的天轮下方钢索与铲斗之间的连接臂上，监测报警模块设置在铲车的驾驶室中；传感器模块包括依次连接的弱磁场检测传感器、信号放大器、A/D转换器、微处理器和无线发射器；监测报警模块包括依次连接的无线接收器、主控制器和报警模块。本系统及方法能够实时、准确、智能的监测当前铲齿的工作状态并在工作异常时报警，并且弱磁信号不受外界环境影响，传感器设置在铲车的天轮下方钢索与铲斗之间的连接臂上，在矿山的恶劣条件下不易损坏。

Description

基于弱磁场检测的电铲铲齿无线监测报警系统及方法

技术领域

本发明属于电铲铲齿监测领域，具体涉及一种基于弱磁场检测的电铲铲齿无线监测报警系统及方法。

背景技术

在矿山电铲的工作过程中，铲齿断裂丢失时常发生，操作人员需要时刻保持高度注意力在电铲铲齿处，尤其在光线情况较差的情况下，极易发生电铲破碎铲齿随矿石运送至选厂，导致选厂破碎机产生机械损坏，造成巨大损失，严重影响矿山正常运行。

为解决上述问题，我国矿山基本采用目视，摄像监测或激光扫描等方式对电铲铲齿进行检测。目视和摄像机显像检测具有分散驾驶员注意力、光学仪器在矿山的恶劣条件下易损坏等缺点。 CN201410229358.1提出了一种基于激光扫描传感器的检测报警系统，但激光扫描传感器具有成本高、日常维修难度较大的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于弱磁场检测的电铲铲齿无线监测报警系统及方法，在矿山的恶劣条件下不易损坏且测量准确、实时。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于弱磁场检测的电铲铲齿无线监测报警系统，其特征在于：它包括弱磁性的电铲铲齿、传感器模块和监测报警模块；传感器模块设置在铲车的天轮下方钢索与铲斗之间的连接臂上，监测报警模块设置在铲车的驾驶室中；其中，

传感器模块包括依次连接的弱磁场检测传感器、信号放大器、A/D转换器、微处理器和无线发射器，磁通门传感器采集到电铲铲齿的磁场强度信号经信号放大器放大后由A/D转换器进行模数转换，后经微处理器控制无线发射器发出；传感器模块还包括为弱磁场检测传感器、信号放大器、A/D转换器、微处理器和无线发射器供电的电池；

监测报警模块包括依次连接的无线接收器、主控制器和报警模块，无线接收器接收传感器模块发出的电铲铲齿的磁场强度信号，交由主控制器进行解码、与预设的完整铲齿的磁强信息进行对比，当判断所接收的电铲铲齿的磁场强度信号与预设的完整铲齿的磁强信息不一致时，发出信号给报警模块报警。

按上述方案，所述的弱磁性的电铲铲齿为掺入永磁性物质产生弱磁场的电铲铲齿。

按上述方案，所述的主控制器为PLC控制器。

按上述方案，所述的弱磁场检测传感器为磁通门传感器。

按上述方案，所述的传感器模块有三个，均匀的布置在所述的连接臂上。

利用所述的基于弱磁场检测的电铲铲齿无线监测报警系统实现的监测报警方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、在铲斗的每个工作周期，传感器模块采集一次电铲铲齿的磁场强度信号，并将采集到的电铲铲齿的磁场强度信号通过无线传送发送到监测报警模块；

S2、主控制器对采集的电铲铲齿的磁场强度信号解码，并与预设的完整铲齿的磁强信息进行对比，若所接收的电铲铲齿的磁场强度信号与预设的完整铲齿的磁强信息一致，则判断工作正常；若所接收的电铲铲齿的磁场强度信号与预设的完整铲齿的磁强信息不一致，则判断工作异常，发出信号给报警模块报警。

按上述方法，所述的监测报警装置还包括显示器，当工作正常时显示器显示正常工作信号；当工作异常时显示异常信号。

按上述方法，本方法还包括S3、当故障被修复后，开始下一个工作周期的扫描。

本发明的有益效果为：通过利用弱磁场检测原理，将原有的电铲铲齿改造为能够产生弱磁场的铲齿，利用弱磁场检测传感器对铲齿产生的弱磁场进行检测，再由监测报警装置对所检测到的信号进行解码、比对，进而分析出铲齿是否完好；本系统及方法能够实时、准确、智能的监测当前铲齿的工作状态并在工作异常时报警，并且弱磁信号不受外界环境影响，传感器设置在铲车的天轮下方钢索与铲斗之间的连接臂上，在矿山的恶劣条件下不易损坏。

附图说明

图1为本发明一实施例的系统框图。

图2为本发明一实施例的方法流程图。

图3为本发明一实施例的结构示意图。

图4为本发明一实施例的传感器位置示意图。

图中：1天轮，2连接臂，3电铲铲齿，4铲斗，5驾驶室，6第一传感器模块，7第二传感器模块，8第三传感器模块。

具体实施方式

下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。

本发明提供一种基于弱磁场检测的电铲铲齿无线监测报警系统，如图1、图3和图4所示，它包括弱磁性的电铲铲齿3、传感器模块和监测报警模块；传感器模块设置在铲车的天轮1下方钢索与铲斗4之间的连接臂2上，监测报警模块设置在铲车的驾驶室5中。

其中，传感器模块包括依次连接的弱磁场检测传感器、信号放大器、A/D转换器、微处理器和无线发射器，磁通门传感器采集到电铲铲齿的磁场强度信号经信号放大器放大后由A/D转换器进行模数转换，后经微处理器控制无线发射器发出；传感器模块还包括为弱磁场检测传感器、信号放大器、A/D转换器、微处理器和无线发射器供电的电池。本实施例中，为保证能够获得全部电铲铲齿3的磁场强度信号，在所述的连接臂2上均匀的布置三个传感器模块，如图4所示的第一传感器模块6、第二传感器模块7和第三传感器模块8。

监测报警模块包括依次连接的无线接收器、主控制器和报警模块，无线接收器接收传感器模块发出的电铲铲齿的磁场强度信号，交由主控制器进行解码、与预设的完整铲齿的磁强信息进行对比，当判断所接收的电铲铲齿的磁场强度信号与预设的完整铲齿的磁强信息不一致时，发出信号给报警模块报警。

所述的弱磁性的电铲铲齿3为掺入永磁性物质产生弱磁场的电铲铲齿3。所述的主控制器为PLC控制器。所述的弱磁场检测传感器为磁通门传感器。

利用所述的基于弱磁场检测的电铲铲齿无线监测报警系统实现的监测报警方法，如图2所示，它包括以下步骤：

S1、在铲斗的每个工作周期，传感器模块采集一次电铲铲齿的磁场强度信号，并将采集到的电铲铲齿的磁场强度信号通过无线传送发送到监测报警模块；

S2、主控制器对采集的电铲铲齿的磁场强度信号解码，并与预设的完整铲齿的磁强信息进行对比，若所接收的电铲铲齿的磁场强度信号与预设的完整铲齿的磁强信息一致，则判断工作正常；若所接收的电铲铲齿的磁场强度信号与预设的完整铲齿的磁强信息不一致，则判断工作异常，发出信号给报警模块报警。

优选的，所述的监测报警装置还包括显示器，当工作正常时显示器显示正常工作信号；当工作异常时显示异常信号。

进一步优选的，本方法还包括S3、当故障被修复后，开始下一个工作周期的扫描。

本实施例中，位于天轮1下方缆索和铲斗4连接的连接臂2上的传感器模块在铲斗4的每个工作周期完成矿石卸载后对电铲铲齿3的磁场强度信息进行一次采集，然后经过信号放大器对磁通门传感器的信号进行放大，并经A/D转换器进行模数转换将传感器的模拟信号转化为数字信号，然后通过微处理器控制的PTR2000型无线发射器将信号发送给位于图3驾驶舱监测报警模块的接收端。监测报警模块的PTR2000无线接收器收到信号后，将含有铲齿磁场强度信息的信号传输到PLC控制器。由PLC控制器进行分析判断并控制显示器和声光报警器。

PLC对采集到含有铲齿磁强信息的信号进行分析计算，与预设的正常工作的铲齿磁强度信号进行对比，判断当前的电铲铲齿工作状态，若未发生故障，即铲齿未发生丢失，则控制显示器显示工作正常的信号，驾驶员不会收到报警信息，正常进行铲装作业。监测系统准备开始下一周期监测。若发生故障，即铲齿丢失或者超出了磨损上限，则PLC控制声光报警器发出声、光报警并向显示器发送故障信号提醒驾驶员停止进行铲装作业，进行故障修复。若故障未排除，则一直显示报警信息，直到故障排除之后，继续进行下一周期的监测。

与现有技术相比，本发明信息采集单元采集的是磁场强度信号，驾驶室5中的主控制器作为控制中心，报警器作为执行单元，实现了铲齿工作情况监测和报警的智能化控制。传感器模块位于天轮1下方钢索与铲斗4的连接处，通过检测弱磁场信号进行工作，不与电铲铲齿3直接接触，精度高、故障率低、可靠度高、成本低。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于弱磁场检测的电铲铲齿无线监测报警系统，其特征在于：它包括弱磁性的电铲铲齿、传感器模块和监测报警模块；传感器模块设置在铲车的天轮下方钢索与铲斗之间的连接臂上，监测报警模块设置在铲车的驾驶室中；其中，

传感器模块包括依次连接的弱磁场检测传感器、信号放大器、A/D转换器、微处理器和无线发射器，弱磁场检测传感器采集到电铲铲齿的磁场强度信号经信号放大器放大后由A/D转换器进行模数转换，后经微处理器控制无线发射器发出；传感器模块还包括为弱磁场检测传感器、信号放大器、A/D转换器、微处理器和无线发射器供电的电池；

监测报警模块包括依次连接的无线接收器、主控制器和报警模块，无线接收器接收传感器模块发出的电铲铲齿的磁场强度信号，交由主控制器进行解码、与预设的完整铲齿的磁强信息进行对比，当判断所接收的电铲铲齿的磁场强度信号与预设的完整铲齿的磁强信息不一致时，发出信号给报警模块报警。

2.根据权利要求1所述的基于弱磁场检测的电铲铲齿无线监测报警系统，其特征在于：所述的弱磁性的电铲铲齿为掺入永磁性物质产生弱磁场的电铲铲齿。

3.根据权利要求1所述的基于弱磁场检测的电铲铲齿无线监测报警系统，其特征在于：所述的主控制器为PLC控制器。

4.根据权利要求1所述的基于弱磁场检测的电铲铲齿无线监测报警系统，其特征在于：所述的弱磁场检测传感器为磁通门传感器。

5.根据权利要求1所述的基于弱磁场检测的电铲铲齿无线监测报警系统，其特征在于：所述的传感器模块有三个，均匀的布置在所述的连接臂上。

6.利用权利要求1所述的基于弱磁场检测的电铲铲齿无线监测报警系统实现的监测报警方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、在铲斗的每个工作周期，传感器模块采集一次电铲铲齿的磁场强度信号，并将采集到的电铲铲齿的磁场强度信号通过无线传送发送到监测报警模块；

S2、主控制器对采集的电铲铲齿的磁场强度信号解码，并与预设的完整铲齿的磁强信息进行对比，若所接收的电铲铲齿的磁场强度信号与预设的完整铲齿的磁强信息一致，则判断工作正常；若所接收的电铲铲齿的磁场强度信号与预设的完整铲齿的磁强信息不一致，则判断工作异常，发出信号给报警模块报警。

7.根据权利要求6所述的监测报警方法，其特征在于：所述的监测报警模块还包括显示器，当工作正常时显示器显示正常工作信号；当工作异常时显示异常信号。

8.根据权利要求6所述的监测报警方法，其特征在于：本方法还包括S3、当故障被修复后，开始下一个工作周期的扫描。