CN107633284A - 一种矿山井下采区溜井矿量计量系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种矿山井下采区溜井矿量计量系统及其方法，矿山井下采区溜井矿量计量系统包括计算机、上部无线分站、下部无线分站、铲车电子标签和电机车电子标签；所述计算机分别与所述上部无线分站和所述下部无线分站连接，用于根据所述铲车电子标签的铲车信息以及所述电机车电子标签的电机车信息计算溜井内的矿量。本发明结构简单，能够快速测算出溜井内的矿量信息，其中包括当前存量以及一定时间段内的流量信息。且该系统组网灵活、安装方便、价格低廉、安全可靠、运行稳定，有效克服传统测量技术容易受井下采区工艺环境影响的缺陷，能够帮助生产管理人员灵活高效的调度指挥井下电机车运输作业，达到企业节能增效。
Description
技术领域
本发明涉及采矿技术领域，尤其是涉及一种矿山井下采区溜井矿量计量系统及其方法。
背景技术
地下矿采区溜井是矿山输送矿石的咽喉，溜井放矿的弱点是一旦当溜井出现故障，将会影响到阶段运输能力和竖井的提升能力，进而影响到整个矿山的生产。溜井的故障主要为溜井的磨损和堵塞。这两大问题不仅处理时不安全,而且处理周期长,成本高,严重地影响着矿山生产。相对来说，溜井的堵塞比溜井的磨损以致损坏更为频繁,尤其是生产及管理比较混乱的时候表现得更突出。
溜井矿石堵塞主要原因为矿石存放时间过长，易产生结块，使后来放矿时结成拱顶，所以及时的溜井放矿运输十分必要。溜井磨损主要为上部矿石坠落时对溜井的冲击，降低铁矿石在溜井内的落差，减轻铁矿石对溜井壁的冲击磨损，也是十分必要的。所以，如何调节上下阶段铁矿石的运输量，就需要实时掌握溜井内矿石存量。
在此要求下，准确的实时自动计量溜井矿量，不仅能够最大限度的减少溜井阻塞和磨损，还能提高企业管理水平，实时掌握矿山井下生产情况，对井下运输系统进行节能增效，使整个井下生产作业调度更加灵活准确。
而现有的监控技术存在着受溜井粉尘影响较大，或者受溜井落矿粉尘和堆落平整度影响较大，测量不准确，误报率高，且设备的安装受限于溜井落矿工艺(溜井顶端放矿格筛影响)，安装或者维修不便，容易被矿石破坏等缺陷。
发明内容
本发明提供了一种矿山井下采区溜井矿量计量系统及其方法，以解决现有技术中存在的受溜井粉尘影响较大，或者受溜井落矿粉尘和堆落平整度影响较大，测量不准确，误报率高，且设备的安装受限于溜井落矿工艺(溜井顶端放矿格筛影响)，安装或者维修不便，容易被矿石破坏等的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种矿山井下采区溜井矿量计量系统，其包括：计算机、上部无线分站、下部无线分站、铲车电子标签和电机车电子标签；
所述铲车电子标签设置在用于向溜井内输送矿石的采矿铲运机上；
所述电机车电子标签设置在从溜井处运走矿石的电机车上；
所述上部无线分站设置在溜井的上部，用于读取所述铲车电子标签的铲车信息；
所述下部无线分站设置在溜井的下部，用于读取所述电机车电子标签的电机车信息；
所述计算机分别与所述上部无线分站和所述下部无线分站连接，用于根据所述铲车电子标签的铲车信息以及所述电机车电子标签的电机车信息计算溜井内的矿量。
本发明结构简单，能够快速测算出溜井内的矿量信息，其中包括当前存量以及一定时间段内的流量信息。且该系统组网灵活、安装方便、价格低廉、安全可靠、运行稳定，有效克服传统测量技术容易受井下采区工艺环境影响的缺陷。通过该系统提供的数据，能够帮助生产管理人员灵活高效的调度指挥井下电机车运输作业，达到企业节能增效。
进一步地，所述电子标签为无源电子标签，优选地，为RFID标签。
RFID(Radio Frequency Identification)技术，又称无线射频识别，作为一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
进一步地，所述上部无线分站和所述下部无线分站为无缘电子标签识别设备，优选地，为RFID读卡器。
进一步地，所述下部无线分站设置在靠近溜井下部卸矿处的巷道顶部或者侧壁上。
进一步地，所述上部无线分站设置在靠近溜井上部放矿处的巷道顶部或者侧壁上。
进一步地，所述溜井下部卸矿处设置有震动放矿机，所述下部无线分站在靠近震动放矿机的巷道顶部或者侧壁上。
进一步地，所述计算机通过无线通信方式或者有线通信方式分别与所述上部无线分站和所述下部无线分站连接。
优选地，所述计算机通过光纤传输方式或者矿山井下建成的工业以太环网分别与所述上部无线分站和所述下部无线分站连接。
其中，计算机通常设置在地面控制室内，计算机包括操作上位机和数据服务器；数据服务器通过网络接口设备(交换机)及网路与上部无线分站和所述下部无线分站连接。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的一种矿山井下采区溜井矿量计量系统，组网灵活、安装方便、价格低廉、安全可靠、运行稳定，有效克服传统测量技术容易受井下采区工艺环境影响的缺陷。通过该系统提供的数据，能够帮助生产管理人员灵活高效的调度指挥井下电机车运输作业，达到企业节能增效。
另外，本发明还公开了一种采用上述计量系统的矿山井下采区溜井矿量计量方法，其具体包括：
步骤一：在电机车上设置电机车电子标签，在采矿铲运机上设置铲车电子标签；
在溜井的上部设置上部无线分站，在溜井的下部设置下部无线分站；
步骤二：所述上部无线分站通过射频识别(RFID)无线通信方式读取铲车电子标签的铲车信息进而识别用于向溜井内放矿(倾倒矿石)的铲运机；
步骤三：所述下部无线分站通过射频识别(RFID)无线通信方式读取电机车电子标签的电机车信息进而识别用于从溜井处运走矿石的电机车；
步骤四：计算机与所述上部无线分站连接，记录所述铲车信息以及铲运机的放矿次数；
计算机与所述下部无线分站连接，记录所述电机车信息以及电机车的运输次数；
计算机汇总上述信息，计算出溜井矿量信息。
进一步地，所述溜井数量为多个，所述计算机实时监控各个溜井的矿量，为矿山生产调度及管理提供基础数据。
进一步地，所述溜井矿量信息包括入库总量、出库总量和库存总量。
进一步地，所述铲车电子标签的铲车信息至少包括铲运机的车辆ID(车辆编号)；
所述铲车电子标签的铲车信息包括被贴铲运机的运输重量(单次载重)；或者每辆铲运机的运输重量(单次载重)存储在所述计算机的数据库内。
进一步地，所述电机车电子标签的电机车信息至少包括电机车的车辆ID(车辆编号)；
所述电机车电子标签的电机车信息包括被贴电机车的运输重量(单次载重)；或者每辆电机车的运输重量(单次载重)存储在所述计算机的数据库内。
进一步地，所述电机车电子标签和所述铲车电子标签内存储有溜井ID(溜井编号信息)信息。
进一步地，所述电机车和/或铲运机的所属单位、联系人或者联系电话等信息存储在电子标签内或者计算机数据库内。
本发明技术方案，解决了受溜井放矿工艺生产条件及环境影响，仪表测量不准确、不稳定的缺点。本方案技术上成熟、稳定可靠、成本低，不受井下溜井放矿生产工艺和环境的影响，管理方便、实时统计计量溜井矿量。
系统实时显示溜井内矿石存量，为井下运输调度提供数据依据，实现井下机车不空跑，减少运输能耗，提高矿山生产管理水平及生产效率。
通过掌握溜井内矿石存量及时间，及时调度管理可有效防止溜井堵塞；通过计量溜井内矿石总量，为分析判断溜井的磨损情况提供数据基础，这些都是关乎地下矿山企业的安全生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的矿山井下采区溜井矿量计量系统的布设结构图；
图2为本发明实施例中上部无线分站的布设结构图；
图3为图2的俯视图；
图4为本发明实施例中下部无线分站的布设结构图；
图5为图4的俯视图；
图6为本发明实施例中计算机显示的各溜井的矿量监测画面。
附图标记：
1-铲运机；2-电机车；3-溜井；4-震动放矿机；5-上巷道；6-下巷道；20-计算机；21-操作上位机；22-数据服务器；23-交换机；24-有线网络；30-工业以太环网；40-上部无线分站；41-铲车电子标签；50-下部无线分站；51-电机车电子标签。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。
如图1所示，本实施例提供的一种矿山井下采区溜井矿量计量系统，其包括：计算机20、上部无线分站40、下部无线分站50、铲车电子标签41和电机车电子标签51；
如图2-3所示，铲车电子标签41设置在用于向溜井3内输送矿石的采矿铲运机1(即铲车)上；采矿铲运机1往返行驶在矿山井下溜井3上方的上巷道5内，不断地向溜井3内放矿，即输送矿石。
如图4-5所示，电机车电子标签51设置在从溜井3处运走矿石的电机车2上；电机车往返行驶在矿山井下溜井3下部的下巷道6内，不断地将溜井3内矿石拉走。溜井3的下方设置有震动放矿机4，用于控制矿石的流出。
上部无线分站40设置在溜井3的上部，用于读取铲车电子标签41的铲车信息；
下部无线分站50设置在溜井3的下部，用于读取电机车电子标签51的电机车信息；
计算机20分别与上部无线分站40和下部无线分站50连接，用于根据铲车电子标签41的铲车信息以及电机车电子标签51的电机车信息计算溜井3内的矿量。
本发明结构简单，能够快速测算出溜井3内的矿量信息，其中包括当前存量以及一定时间段内的流量信息。且该系统组网灵活、安装方便、价格低廉、安全可靠、运行稳定，有效克服传统测量技术容易受井下采区工艺环境影响的缺陷。通过该系统提供的数据，能够帮助生产管理人员灵活高效的调度指挥井下电机车2运输作业，达到企业节能增效。
其中，电子标签为无源电子标签，优选地，为RFID标签。RFID(Radio FrequencyIdentification)技术，又称无线射频识别，作为一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
上部无线分站40和下部无线分站50为RFID读卡器。上部无线分站40设置在靠近溜井3上部放矿处的巷道顶部或者侧壁上。
下部无线分站50设置在靠近溜井3下部卸矿处的巷道顶部或者侧壁上。具体而言，溜井3下部卸矿处设置有震动放矿机，下部无线分站50在靠近震动放矿机的巷道顶部或者侧壁上。
计算机20通过无线通信方式或者有线通信方式分别与上部无线分站40和下部无线分站50连接。
优选地，计算机20通过有线网络24(或者无线网络)连接矿山井下建成的工业以太环网30后分别与上部无线分站40和下部无线分站50连接。
其中，计算机20通常设置在地面控制室10内，计算机20包括操作上位机21和数据服务器22；数据服务器22依次通过网络接口设备即交换机23、有线网络24以及井下建成的工业以太环网30与上部无线分站40和下部无线分站50连接。
本发明提供的一种矿山井下采区溜井3矿量计量系统，组网灵活、安装方便、价格低廉、安全可靠、运行稳定，有效克服传统测量技术容易受井下采区工艺环境影响的缺陷。通过该系统提供的数据，能够帮助生产管理人员灵活高效的调度指挥井下电机车2运输作业，达到企业节能增效。
另外，本发明还公开了一种采用上述计量系统的矿山井下采区溜井矿量计量方法，其具体包括：
步骤一：在电机车2上设置电机车电子标签51，在采矿铲运机1上设置铲车电子标签41；
在溜井3的上部设置上部无线分站40，在溜井3的下部设置下部无线分站50；
在采矿铲运机上安装铲车电子标签，在井下运输电机车头部安装电机车电子标签，电子标签采用无源标签不需供电，每个标签ID唯一；无线分站与电子标签采用(RFID)无线通信技术进行数据传输。
步骤二：上部无线分站40通过射频识别(RFID)无线通信方式读取铲车电子标签41的铲车信息进而识别用于向溜井3内放矿(倾倒矿石)的铲运机1；
步骤三：下部无线分站50通过射频识别(RFID)无线通信方式读取电机车电子标签51的电机车信息进而识别用于从溜井3处运走矿石的电机车2；
步骤四：计算机20与上部无线分站40连接，记录铲车信息以及铲运机1的放矿次数；
计算机20与下部无线分站50连接，记录电机车信息以及电机车2的运输次数；
计算机20汇总上述信息，计算出溜井3矿量信息。
应用中，溜井3数量为多个，计算机20实时监控各个溜井3的矿量，为矿山生产调度及管理提供基础数据。
其中，溜井3矿量信息包括入库总量、出库总量和库存总量。
铲车电子标签41的铲车信息至少包括铲运机1的车辆ID(车辆编号)；
铲车电子标签41的铲车信息包括被贴铲运机1的运输重量(单次载重)；或者每辆铲运机1的运输重量(单次载重)存储在计算机20的数据库内。
电机车电子标签51的电机车信息至少包括电机车2的车辆ID(车辆编号)；电机车电子标签51的电机车信息包括被贴电机车2的运输重量(单次载重)；或者每辆电机车2的运输重量(单次载重)存储在计算机20的数据库内。电机车电子标签51和铲车电子标签41内存储有溜井3ID(溜井3编号信息)信息。
电机车2和/或铲运机1的所属单位、联系人或者联系电话等信息存储在电子标签内或者计算机20数据库内。
本发明技术方案，解决了受溜井3放矿工艺生产条件及环境影响，仪表测量不准确、不稳定的缺点。本方案技术上成熟、稳定可靠、成本低，不受井下溜井3放矿生产工艺和环境的影响，管理方便、实时统计计量溜井3矿量。
系统实时显示溜井3内矿石存量，为井下运输调度提供数据依据，实现井下机车不空跑，减少运输能耗，提高矿山生产管理水平及生产效率。
通过掌握溜井3内矿石存量及时间，及时调度管理可有效防止溜井3堵塞；通过计量溜井3内矿石总量，为分析判断溜井3的磨损情况提供数据基础，这些都是关乎地下矿山企业的安全生产。
实际应用中的工艺流程如下：
采区铲运机运矿→采区溜井卸载→溜井口上部无线分站识别铲车电子标签信息→通过系统网络上传数据至地面计算机→数据库采集数据并分析计算→上位机程序提取数据显示输出溜井现存矿量；具体而言，溜井的矿量相应增加若干车矿石；
电机车运矿→采区溜井装载矿石→溜井口下部无线分站识别电机车电子标签信息→通过系统网络上传数据至地面计算机→数据库采集数据并分析计算→上位机程序提取数据显示输出溜井现存矿量；具体而言，溜井的矿量相应减少若干车矿石。
计算机或服务器的数据库可以采用当前流行的大型数据库Oracle11g，采集分析软件采用powerbuilder9.0进行开发。计算机与RFID无缘电子标签识别设备(无线分站)做接口。无线分站将溜井上午铲运机卸矿次数和下部运输矿车运输次数进行实时读取，并通过网络传输到数据中心。数据中心采集分析软件将数据实时存储至数据库中，最终通过软件计算出各溜井内的矿石存量，并显示形成报表。
具体数据采集分析的过程如下：
1)通过数据库软件在数据库中建立每个电子标签(铲运机和运输电机车)的ID信息和各溜井上部无线分站和下部无线分站(RFID读卡器)的信息，对每个矿井进行编号，用于识别区分各矿井；
即对每个矿井编号，用于识别区分各矿井；在每个铲运机上贴上不同的铲车电子标签，以识别和区分不同的铲运机；在每个电机车上贴上不同的电机车电子标签，以识别和区分不同的电机车；各溜井的上部和下部分别贴上不同的上部无线分站和下部无线分站，用于识别和区分不同的溜井。
2)铲运机在采矿溜井上部放矿时，溜井的上部无线分站(RFID读卡器)读取铲运机的铲车电子标签并获取铲运机的ID，将读取到的铲运机ID进行记录并发送至地面数据中心(计算机)。
通过匹配和调取计算机内存储的相关铲运机运输重量等信息、以及矿井的基本信息，得出铲运机的运入的矿石量信息，然后将铲运机输送的矿石量信息上传计算机数据库当中，进而计算出溜井内的现存矿量。
3)当运输电机车至溜井装矿运输时，溜井下部无线分站(RFID读卡器)读取运输电机车的电机车电子标签并获取电机车的ID，将读取到的电机车ID进行记录并发送ID信息至地面数据中心(计算机)。
通过匹配和调取计算机内存储的相关电机车运输重量等信息、以及矿井的基本信息，得出电机车的运走的矿石量信息，然后将电机车运走的矿石量信息上传计算机数据库当中，进而计算出溜井内的现存矿量。
4)不断更新计算机数据库内存储的溜井矿量信息、电机车的运走的矿石量信息(矿石运入信息)和铲运机的运入的矿石量信息(矿石运走信息)，经过采集分析软件计算可得出每个溜井内的实时矿量。
其中，数据库相关表结构设计如下：
具体算法的过程如下：
(溜井矿量)＝(铲运机IDx每铲矿量)-(电机车IDy每列车运矿量)；
如图6所示，上位机等计算机上则可以清楚地显示出每个溜井的矿石存量。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种矿山井下采区溜井矿量计量系统，其特征在于，其包括：计算机、上部无线分站、下部无线分站、铲车电子标签和电机车电子标签；
所述铲车电子标签设置在用于向溜井内输送矿石的采矿铲运机上；
所述电机车电子标签设置在从溜井处运走矿石的电机车上；
所述上部无线分站设置在溜井的上部，用于读取所述铲车电子标签的铲车信息；
所述下部无线分站设置在溜井的下部，用于读取所述电机车电子标签的电机车信息；
所述计算机分别与所述上部无线分站和所述下部无线分站连接，用于根据所述铲车电子标签的铲车信息以及所述电机车电子标签的电机车信息计算溜井内的矿量。
2.根据权利要求1所述的溜井矿量计量系统，其特征在于，所述电子标签为无源电子标签。
3.根据权利要求1所述的溜井矿量计量系统，其特征在于，所述上部无线分站和所述下部无线分站为无源电子标签识别设备。
4.根据权利要求1所述的溜井矿量计量系统，其特征在于，所述下部无线分站设置在靠近溜井下部卸矿处的巷道顶部或者侧壁上。
5.根据权利要求1所述的溜井矿量计量系统，其特征在于，所述上部无线分站设置在靠近溜井上部放矿处的巷道顶部或者侧壁上。
6.根据权利要求1所述的溜井矿量计量系统，其特征在于，所述溜井下部卸矿处设置有震动放矿机，所述下部无线分站在靠近震动放矿机的巷道顶部或者侧壁上。
7.根据权利要求1所述的溜井矿量计量系统，其特征在于，所述计算机通过无线通信方式或者有线通信方式分别与所述上部无线分站和所述下部无线分站连接。
8.一种采用权利要求1-7任一项所述的计量系统的矿山井下采区溜井矿量计量方法，其特征在于，其具体包括：
步骤一：在电机车上设置电机车电子标签，在采矿铲运机上设置铲车电子标签；
在溜井的上部设置上部无线分站，在溜井的下部设置下部无线分站；
步骤二：所述上部无线分站通过射频识别无线通信方式读取铲车电子标签的铲车信息进而识别用于向溜井内放矿的铲运机；
步骤三：所述下部无线分站通过射频识别无线通信方式读取电机车电子标签的电机车信息进而识别用于从溜井处运走矿石的电机车；
步骤四：计算机与所述上部无线分站连接，记录所述铲车信息以及铲运机的放矿次数；
计算机与所述下部无线分站连接，记录所述电机车信息以及电机车的运输次数；
计算机汇总上述信息，计算出溜井矿量信息。
9.根据权利要求8所述的溜井矿量计量方法，其特征在于，所述溜井数量为多个，所述计算机实时监控各个溜井的矿量；
所述溜井矿量信息包括入库总量、出库总量和库存总量。
10.根据权利要求8所述的溜井矿量计量方法，其特征在于，所述铲车电子标签的铲车信息至少包括铲运机的车辆ID；
所述铲车电子标签的铲车信息包括被贴铲运机的运输重量；或者每辆铲运机的运输重量存储在所述计算机的数据库内；
所述电机车电子标签的电机车信息至少包括电机车的车辆ID；
所述电机车电子标签的电机车信息包括被贴电机车的运输重量；或者每辆电机车的运输重量存储在所述计算机的数据库内；
所述电机车电子标签和所述铲车电子标签内存储有溜井ID信息。
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