CN108627216A - 一种水泥仓物料实时监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明的监测装置包括水泥仓支架、设在水泥仓支架上的水泥仓、承接设在水泥仓底端出料口的物料传送带、连接并驱动物料传送带运动的第三电机，还包括承力镀锌钢圈、压力感应区、压力传感器和监测系统，所述监测系统包括数据采集模块、数据处理模块、数据显示模块、通信模块、调用模块、报警模块和主控制模块；本发明的监测装置及监测方法，方便高效，控制度高，实时性强，能够实时反映水泥仓内物料余量以及变化趋势并进行把控，有效防止混凝土拌合料在料仓内久置初凝状况的发生；同时实时监测水泥仓是否出现移位现象，进而大大提高了整体的安全性，成本低廉，稳定可靠，可适用于我国各地区的环境气候。

Description

一种水泥仓物料实时监测装置及监测方法

技术领域

本发明涉及压力感应技术领域，更具体地说，涉及一种水泥仓物料实时监测装置及监测方法。

背景技术

我国正处在经济发展转型的关键期，基础设施建设规模巨大，社会各产业均衡向好发展，离不开各基础建设领域的蓬勃发展。混凝土作为现阶段各项工程实施的必不可少的重要组成部分，实现混凝土生产过程中高效、环保、优质这三大目标对优化各个工程的质量管控、进度控制、综合效益都至关重要。现有混凝土生产工艺流程均大规模采用现代化混凝土拌合系统，但在众多小型工程的实施过程中，施工方出于经济效益方面的考虑，仍常采用普通的混凝土拌合机，时常面临物料余量无法安全、高效、实时获取等诸多问题，给混凝土安全生产、质量监管带来不利影响。

在现在的混凝土存储，运输中，水泥仓有着重要的作用。水泥仓一般用在混凝土搅拌站的散装水泥存储中，散装水泥仓是一种封闭式的储存散装物料的罐体，适合储存粮食、水泥、粉煤灰等各种散装物料，但由于普通水泥仓制造简单，操作人员并不能够很准确的知道仓内物料余量，需要工作人员爬上水泥仓用工具来敲打水泥仓外壁，通过听声音的方法来确定物料余量，采用该方法给现场施工带来很大安全隐患。本发明设计一种监测装置及监测方法，可以实时反映出水泥仓物料的剩余情况，以及水泥仓在水泥仓支架上是否移位，提高现场施工的安全性。

发明内容

有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水泥仓物料实时监测装置及监测方法，方便高效，控制度高，实时性强，能够实时反映水泥仓内物料余量以及变化趋势并进行把控，有效防止混凝土拌合料在料仓内久置初凝状况的发生；同时实时监测水泥仓是否出现移位现象，进而大大提高了整体的安全性，成本低廉，稳定可靠，可适用于我国各地区的环境气候。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种水泥仓物料实时监测装置，包括水泥仓支架、设在水泥仓支架上的水泥仓、承接设在水泥仓底端出料口的物料传送带、连接并驱动物料传送带运动的第三电机，还包括承力镀锌钢圈、压力感应区、压力传感器和监测系统，所述监测系统包括数据采集模块、数据处理模块、数据显示模块、通信模块、调用模块、报警模块和主控制模块，所述数据采集模块、数据处理模块、数据显示模块、通信模块、调用模块、报警模块分别与主控制模块连接，所述数据采集模块、数据处理模块、数据显示模块分别与调用模块连接，所述数据采集模块包括压力传感器、第一激光测距传感器、第二激光测距传感器、温度传感器、第一频率传感器和第二频率传感器；

所述水泥仓具有一位于下部内壁的压力感应区，所述水泥仓支架上设置承力镀锌钢圈，承力镀锌钢圈相配合的位于压力感应区的外围，所述承力镀锌钢圈朝向压力感应区的内壁设置若干所述压力传感器，所述承力镀锌钢圈的内壁沿圆周方向开设有第一弧形凹槽，位于水泥仓的外壁在对应压力感应区的位置设有与第一弧形凹槽相对的第二弧形凹槽，第一弧形凹槽内设有与第一弧形凹槽相配合的第一测量转动块，第一测量转动块上连接有第一激光测距传感器和第一电机，第二弧形凹槽内设有与第二弧形凹槽相配合的第二测量转动块，第二测量转动块上连接有第二激光测距传感器和第二电机，第一激光测距传感器与第二激光测距传感器相对设置且处于同一半径所在直线上。

进一步的，所述数据采集模块用于实时采集各类数据，并将各类数据传输给数据处理模块；

所述数据处理模块用于根据数据采集模块采集到的各类数据信息来实时计算水泥仓内物料余量以及变化趋势；

所述数据显示模块用于显示物料余量变化参考曲线Ⅰ，以及记录各类数据计算结果；

所述通信模块用于建立各个模块之间的远程传输通讯；

所述调用模块用于存储物料余量变化参考曲线Ⅰ、各类采集数据的参数阈值；

所述主控制模块用于控制并协调各个模块之间的相互工作。

进一步的，所述压力感应区设置所述温度传感器。

进一步的，所述第一频率传感器与第一电机连接，第二频率传感器与第二电机连接。

进一步的，所述承力镀锌钢圈、压力感应区均为圆弧状结构。

进一步的，所述水泥仓的顶部设有进料口和排气孔。

进一步的，所述压力传感器为半导体压电阻型压力传感器。

一种水泥仓物料实时监测装置的监测方法，包括以下步骤：

S1：将该监测装置进行上电，等待2-10s至电机工作均趋于稳定，将监测系统进行初始化；

S2：定义参数：调用模块中定义仓体下部荷载压力阈值为P₀、承力镀锌钢圈与压力感应区的半径差阈值为R₀、仓体内的温度阈值为T₀；

S3：第一频率传感器、第二频率传感器分别实时监测第一电机、第二电机的工作状态：若第一电机、第二电机中任一电机工作异常，主控制模块发送命令给数据显示模块，报警模块报警并提示工作人员；否则，第一电机、第二电机均工作正常，转入步骤S4；

S4：同时，第一激光测距传感器、第二激光测距传感器相配合测得承力镀锌钢圈与压力感应区之间的半径差R：若|R|=R₀±0.01μm，则承力镀锌钢圈与压力感应区之间处于稳定状态，压力传感器的监测值有效，转入步骤S5；否则，主控制模块停止第一电机、第二电机，报警模块通知工作人员调整；

S5：同时，压力传感器实时监测仓体下部荷载压力P，若P≥P₀，则物料余量正常；否则，若P＜P₀，主控制模块控制并打开进料口，报警模块报警并通知工作人员及时加料；

S6：数据处理模块通过调用所述调用模块，来实时计算、分析数据采集模块传输的各类数据，得出计算结果，并将历史信息在数据显示模块上生成物料余量实时变化曲线Ⅱ，然后参照物料余量变化参考曲线Ⅰ，对此次循环记录并做调整。

进一步的，所述步骤S5中还包括，同时，温度传感器实时监测仓体内的温度值T：若T≤T₀，则水泥仓仓体内温度正常；若T＞T₀，主控制模块控制并打开排气孔。

本发明的有益效果是：

1、水泥仓具有一位于下部内壁的压力感应区，水泥仓支架上设置承力镀锌钢圈，承力镀锌钢圈相配合的位于压力感应区的外围，承力镀锌钢圈朝向压力感应区的内壁设置若干压力传感器，承力镀锌钢圈与压力感应区相互配合，感应灵敏，实时性强，水泥仓工作过程中荷载通过仓体下部传递至压力传感器，进而得出水泥仓物料余量，达到简化监测物料余量的效果，提高工程现场施工人员操作效率，保证施工过程中对仓内物料余量的实时情况进行把控，有效防止混凝土拌合料在料仓内久置初凝状况的发生；

2、第一激光测距传感器与第二激光测距传感器相对设置且处于同一半径所在直线上，第一激光测距传感器、第二激光测距传感器相配合测得承力镀锌钢圈与压力感应区之间的半径差，进而判断承力镀锌钢圈与压力感应区之间是否处于稳定状态，压力传感器的监测值是否有效，实现了在实时监测物料余量的同时，还能够实时监测水泥仓是否出现移位现象，有效地保证了工作过程中水泥仓的安全、稳定，保证了物料余量的监测值有效，为现场施工提供高质量、高保障；

3、监测系统配合监测方法，各个模块相互配合、逻辑紧密，不仅能够简单高效地监测物料余量，还能实时计算物料余量的变化趋势，进而对比、分析，对应不同监测结果做出不同指令，进而给出不同应对措施，达到了及时通知、及时补给调整的效果；另外，通过多种、多个传感器，全方位地实时监测整体的工作状态是否正常，更加智能化、自动化；另外，该监测装置结构简洁，成本低廉，现有技术经济条件下适用于各型工程中，尤其在小型工程中可发挥重要作用，为工程质量控制提供有益参考；安装简便，技术成熟，可实现工程化生产，通过模块化集成，有效降低安装过程中的复杂性，设备可靠性高，可适用于我国各地区的环境气候。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明的控制原理框图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为承力镀锌钢圈和压力感应区的关系示意图；

图4为第一激光测距传感器和第二激光测距传感器的关系示意图；

图中标记：1、水泥仓支架，2、水泥仓，3、出料口，4、物料传送带，5、第三电机，6、承力镀锌钢圈，7、压力感应区，8、第一弧形凹槽，9、数据采集模块，901、压力传感器，902、第一激光测距传感器，903、第二激光测距传感器，904、温度传感器，905、第一频率传感器，906、第二频率传感器，10、数据处理模块，11、数据显示模块，12、通信模块，13、调用模块，14、主控制模块，15、第二弧形凹槽，16、第一测量转动块，17、第一电机，18、第二测量转动块，19、第二电机，20、报警模块，21、进料口。

具体实施方式

下面给出具体实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本发明技术方案为前提的最佳实施例，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种水泥仓物料实时监测装置，包括水泥仓支架1、设在水泥仓支架1上的水泥仓2、承接设在水泥仓2底端出料口3的物料传送带4、连接并驱动物料传送带4运动的第三电机5，水泥仓2用吊架固定在水泥仓支架1上，水泥仓支架1采用焊接的方式连接起来，还包括承力镀锌钢圈6、压力感应区7、压力传感器901和监测系统，所述监测系统包括数据采集模块9、数据处理模块10、数据显示模块11、通信模块12、调用模块13、报警模块20和主控制模块14，所述数据采集模块9、数据处理模块10、数据显示模块11、通信模块12、调用模块13、报警模块20分别与主控制模块14连接，所述数据采集模块9、数据处理模块10、数据显示模块11分别与调用模块13连接，所述数据采集模块9包括压力传感器901、第一激光测距传感器902、第二激光测距传感器903、温度传感器904、第一频率传感器905和第二频率传感器906；各个模块相互配合、逻辑紧密，不仅能够简单高效地监测物料余量，还能实时计算物料余量的变化趋势，进而对比、分析，对应不同监测结果做出不同指令，进而给出不同应对措施，达到了及时通知、及时补给调整的效果；另外，通过多种、多个传感器，全方位地实时监测整体的工作状态是否正常，更加智能化、自动化；

所述水泥仓2具有一位于下部内壁的压力感应区7，所述水泥仓支架1上设置承力镀锌钢圈6，承力镀锌钢圈6相配合的位于压力感应区7的外围，所述承力镀锌钢圈6朝向压力感应区7的内壁设置若干所述压力传感器901，若干个压力传感器901均匀分布在承力镀锌钢圈6朝向压力感应区7的内壁上，承力镀锌钢圈6与压力感应区7相互配合，感应灵敏，实时性强，水泥仓2工作过程中荷载通过仓体下部传递至压力传感器901，进而得出水泥仓2物料余量，达到简化监测物料余量的效果，提高工程现场施工人员操作效率，保证施工过程中对仓内物料余量的实时情况进行把控，有效防止混凝土拌合料在料仓内久置初凝状况的发生；所述承力镀锌钢圈6的内壁沿圆周方向开设有第一弧形凹槽8，位于水泥仓2的外壁在对应压力感应区7的位置设有与第一弧形凹槽8相对的第二弧形凹槽15，第一弧形凹槽8内设有与第一弧形凹槽8相配合的第一测量转动块16，第一测量转动块16上连接有第一激光测距传感器902和第一电机17，第二弧形凹槽15内设有与第二弧形凹槽15相配合的第二测量转动块18，第二测量转动块18上连接有第二激光测距传感器903和第二电机19，第一激光测距传感器902与第二激光测距传感器903相对设置且处于同一半径所在直线上，第一激光测距传感器903、第二激光测距传感器904相配合测得承力镀锌钢圈6与压力感应区7之间的半径差，进而判断承力镀锌钢圈6与压力感应区7之间是否处于稳定状态，压力传感器901的监测值是否有效，实现了在实时监测物料余量的同时，还能够实时监测水泥仓2是否出现移位现象，有效地保证了工作过程中水泥仓2的安全、稳定，保证了物料余量的监测值有效，为现场施工提供高质量、高保障。

进一步的，所述数据采集模块9用于实时采集各类数据，并将各类数据传输给数据处理模块10；

所述数据处理模块10用于根据数据采集模块9采集到的各类数据信息来实时计算水泥仓内物料余量以及变化趋势；

所述数据显示模块11用于显示物料余量变化参考曲线Ⅰ，以及记录各类数据计算结果；

所述通信模块12用于建立各个模块之间的远程传输通讯；

所述调用模块13用于存储物料余量变化参考曲线Ⅰ、各类采集数据的参数阈值；

所述主控制模块14用于控制并协调各个模块之间的相互工作。

进一步的，所述压力感应区7设置所述温度传感器904，温度传感器904实时监测水泥仓2内的物料温度，进而及时排气散热，保证了物料的质量和使用寿命。

进一步的，所述第一频率传感器905与第一电机17连接，第一频率传感器905用于实时监测第一电机17是否工作正常，第二频率传感器906与第二电机19连接，第二频率传感器906用于实时监测第二电机19是否工作正常。

进一步的，所述承力镀锌钢圈6、压力感应区7均为圆弧状结构，本实施例中，承力镀锌钢圈6的厚度为10cm，上口内径为3m，下口内径为2.5m，承力镀锌钢圈6的上口内径大于压力感应区7的上口外径，承力镀锌钢圈6的下口内径大于压力感应区7的下口外径。

进一步的，所述水泥仓2的顶部设有进料口21和排气孔，方便及时加料、散热。

进一步的，所述压力传感器901为半导体压电阻型压力传感器，感应灵敏，准确有效。半导体压电阻型压力传感器是在薄片表面形成半导体变形压力，通过外力使薄片变形而产生压电阻抗效果，从而使阻抗的变化转换成电信号，进而传输给线缆、微电脑处理器、显示器等，通过数据处理模块10计算得出仓体下部荷载压力数值，进而转化获得物料余量数据。

进一步的，第三电机5连接有第三频率传感器，第三频率传感器与主控制模块14连接，第三频率传感器用于实时监测第三电机5是否工作正常，进而保证物料传送带4的工作。

进一步的，出料口3对应物料传送带4的位置设有红外传感器，红外传感器与主控制模块14连接，红外传感器用于实时监测出料口3的位置是否有堆料现象。

一种水泥仓物料实时监测装置的监测方法，包括以下步骤：

S1：将该监测装置进行上电，等待2-10s至电机工作均趋于稳定，将监测系统进行初始化；

S2：定义参数：调用模块13中定义仓体下部荷载压力阈值为P₀、承力镀锌钢圈6与压力感应区7的半径差阈值为R₀、仓体内的温度阈值为T₀；

S3：第一频率传感器905、第二频率传感器906分别实时监测第一电机17、第二电机19的工作状态：若第一电机17、第二电机19中任一电机工作异常，主控制模块14发送命令给数据显示模块11，报警模块20报警并提示工作人员；否则，第一电机17、第二电机19均工作正常，转入步骤S4；

S4：同时，第一激光测距传感器902、第二激光测距传感器903相配合测得承力镀锌钢圈6与压力感应区7之间的半径差R：若|R|=R₀±0.01μm，则承力镀锌钢圈6与压力感应区7之间处于稳定状态，压力传感器901的监测值有效，转入步骤S5；否则，主控制模块停止第一电机17、第二电机19，报警模块20通知工作人员调整；

S5：同时，压力传感器901实时监测仓体下部荷载压力P，若P≥P₀，则物料余量正常；否则，若P＜P₀，主控制模块14控制并打开进料口21，报警模块20报警并通知工作人员及时加料；

S6：数据处理模块10通过调用所述调用模块13，来实时计算、分析数据采集模块9传输的各类数据，得出计算结果，并将历史信息在数据显示模块11上生成物料余量实时变化曲线Ⅱ，然后参照物料余量变化参考曲线Ⅰ，对此次循环记录并做调整。

进一步的，所述步骤S5中还包括，同时，温度传感器904实时监测仓体内的温度值T：若T≤T₀，则水泥仓2仓体内温度正常；若T＞T₀，主控制模块14控制并打开排气孔。

本发明中，监测系统配合监测方法，各个模块相互配合、逻辑紧密，不仅能够简单高效地监测物料余量，还能实时计算物料余量的变化趋势，进而对比、分析，对应不同监测结果做出不同指令，进而给出不同应对措施，达到了及时通知、及时补给调整的效果；另外，通过多种、多个传感器，全方位地实时监测整体的工作状态是否正常，更加智能化、自动化；另外，该监测装置结构简洁，成本低廉，现有技术经济条件下适用于各型工程中，尤其在小型工程中可发挥重要作用，为工程质量控制提供有益参考；安装简便，技术成熟，可实现工程化生产，通过模块化集成，有效降低安装过程中的复杂性，设备可靠性高，可适用于我国各地区的环境气候。

以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种水泥仓物料实时监测装置，包括水泥仓支架（1）、设在水泥仓支架（1）上的水泥仓（2）、承接设在水泥仓（2）底端出料口（3）的物料传送带（4）、连接并驱动物料传送带（4）运动的第三电机（5），其特征在于：还包括承力镀锌钢圈（6）、压力感应区（7）、压力传感器（901）和监测系统，所述监测系统包括数据采集模块（9）、数据处理模块（10）、数据显示模块（11）、通信模块（12）、调用模块（13）、报警模块（20）和主控制模块（14），所述数据采集模块（9）、数据处理模块（10）、数据显示模块（11）、通信模块（12）、调用模块（13）、报警模块（20）分别与主控制模块（14）连接，所述数据采集模块（9）、数据处理模块（10）、数据显示模块（11）分别与调用模块（13）连接，所述数据采集模块（9）包括压力传感器（901）、第一激光测距传感器（902）、第二激光测距传感器（903）、温度传感器（904）、第一频率传感器（905）和第二频率传感器（906）；

所述水泥仓（2）具有一位于下部内壁的压力感应区（7），所述水泥仓支架（1）上设置承力镀锌钢圈（6），承力镀锌钢圈（6）相配合的位于压力感应区（7）的外围，所述承力镀锌钢圈（6）朝向压力感应区（7）的内壁设置若干所述压力传感器（901），所述承力镀锌钢圈（6）的内壁沿圆周方向开设有第一弧形凹槽（8），位于水泥仓（2）的外壁在对应压力感应区（7）的位置设有与第一弧形凹槽（8）相对的第二弧形凹槽（15），第一弧形凹槽（8）内设有与第一弧形凹槽（8）相配合的第一测量转动块（16），第一测量转动块（16）上连接有第一激光测距传感器（902）和第一电机（17），第二弧形凹槽（15）内设有与第二弧形凹槽（15）相配合的第二测量转动块（18），第二测量转动块（18）上连接有第二激光测距传感器（903）和第二电机（19），第一激光测距传感器（902）与第二激光测距传感器（903）相对设置且处于同一半径所在直线上。

2.根据权利要求1所述的一种水泥仓物料实时监测装置，其特征在于：所述数据采集模块（9）用于实时采集各类数据，并将各类数据传输给数据处理模块（10）；

所述数据处理模块（10）用于根据数据采集模块（9）采集到的各类数据信息来实时计算水泥仓内物料余量以及变化趋势；

所述数据显示模块（11）用于显示物料余量变化参考曲线Ⅰ，以及记录各类数据计算结果；

所述通信模块（12）用于建立各个模块之间的远程传输通讯；

所述调用模块（13）用于存储物料余量变化参考曲线Ⅰ、各类采集数据的参数阈值；

所述主控制模块（14）用于控制并协调各个模块之间的相互工作。

3.根据权利要求1所述的一种水泥仓物料实时监测装置，其特征在于：所述压力感应区（7）设置所述温度传感器（904）。

4.根据权利要求1所述的一种水泥仓物料实时监测装置，其特征在于：所述第一频率传感器（905）与第一电机（17）连接，第二频率传感器（906）与第二电机（19）连接。

5.根据权利要求1所述的一种水泥仓物料实时监测装置，其特征在于：所述承力镀锌钢圈（6）、压力感应区（7）均为圆弧状结构。

6.根据权利要求1所述的一种水泥仓物料实时监测装置，其特征在于：所述水泥仓（2）的顶部设有进料口（21）和排气孔。

7.根据权利要求1所述的一种水泥仓物料实时监测装置，其特征在于：所述压力传感器（901）为半导体压电阻型压力传感器。

8.根据权利要求1所述的一种水泥仓物料实时监测装置的监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将该监测装置进行上电，等待2-10s至电机工作均趋于稳定，将监测系统进行初始化；

S2：定义参数：调用模块（13）中定义仓体下部荷载压力阈值为P₀、承力镀锌钢圈（6）与压力感应区（7）的半径差阈值为R₀、仓体内的温度阈值为T₀；

S3：第一频率传感器（905）、第二频率传感器（906）分别实时监测第一电机（17）、第二电机（19）的工作状态：若第一电机（17）、第二电机（19）中任一电机工作异常，主控制模块（14）发送命令给数据显示模块（11），报警模块（20）报警并提示工作人员；否则，第一电机（17）、第二电机（19）均工作正常，转入步骤S4；

S4：同时，第一激光测距传感器（902）、第二激光测距传感器（903）相配合测得承力镀锌钢圈（6）与压力感应区（7）之间的半径差R：若|R|=R₀±0.01μm，则承力镀锌钢圈（6）与压力感应区（7）之间处于稳定状态，压力传感器（901）的监测值有效，转入步骤S5；否则，主控制模块停止第一电机（17）、第二电机（19），报警模块（20）通知工作人员调整；

S5：同时，压力传感器（901）实时监测仓体下部荷载压力P，若P≥P₀，则物料余量正常；否则，若P＜P₀，主控制模块（14）控制并打开进料口（21），报警模块（20）报警并通知工作人员及时加料；

S6：数据处理模块（10）通过调用所述调用模块（13），来实时计算、分析数据采集模块（9）传输的各类数据，得出计算结果，并将历史信息在数据显示模块（11）上生成物料余量实时变化曲线Ⅱ，然后参照物料余量变化参考曲线Ⅰ，对此次循环记录并做调整。

9.根据权利要求8所述的一种水泥仓物料实时监测装置的监测方法，其特征在于：所述步骤S5中还包括，同时，温度传感器（904）实时监测仓体内的温度值T：若T≤T₀，则水泥仓（2）仓体内温度正常；若T＞T₀，主控制模块（14）控制并打开排气孔。