CN110143416B - 皮带机运输物料智能取样装置、智能取样控制方法及系统 - Google Patents

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CN110143416B CN201810146136.1A CN201810146136A CN110143416B CN 110143416 B CN110143416 B CN 110143416B CN 201810146136 A CN201810146136 A CN 201810146136A CN 110143416 B CN110143416 B CN 110143416B
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Abstract

本申请公开了皮带机运输物料智能取样装置、智能取样控制方法及系统，其中，智能取样装置，包括旋转驱动机构、取样体、接样装置、机架、伸缩组件以及滑动连接体；旋转驱动机构使取样体由高位旋转至低位，与皮带机运输物料接触，将物料刮取到接样装置中，实现取样；伸缩组件，使取样体宽度可调节，从而改变取样体的宽度，控制取样量。本申请智能取样方法根据所述皮带机当前的运行速度、物料运输流量以及预先生成的控制模型，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速，从而控制取样量，避免取空样，同时，取样及时、精准、样品代表性强。

Description

皮带机运输物料智能取样装置、智能取样控制方法及系统
技术领域
本申请涉及皮带机物料运输领域，尤其涉及一种皮带机运输物料智能取样装置、智能取样控制方法及系统。
背景技术
钢铁企业烧结生产工序包括配料、混料、点火、烧结以及冷却等过程，所用的原料包括含铁物料、熔剂以及固体燃料等。在实际生产中，配料用固体燃料的粒度组成和水分含量是影响烧结行为的重要因素。
一直以来，普遍认同的最合适的烧结燃料粒度为0.5mm～3mm。如果粒度过大，燃烧速度慢，燃烧带变宽，烧结最高温度降低，烧结过程透气性变差，垂直烧结速度和利用系数下降；粒度过小，燃烧速度快，液相反应进行不完全，烧结矿强度变差，成品率和利用系数也下降。因此，燃料粒度组成的检测及控制对指导烧结的生产及控制产品指标具有重要意义。
从皮带运输机上的物料中，定时地取出检测样本，是燃料粒度检测过程的重要环节。与此同时，取样是否准时、取样时间记录是否准确、取样量是否满足检测条件、所取样本是否具有代表性等，是影响检测结果是否准确，能否有效指导生产的重要因素。公开号为CN105973633A的专利申请文件公开一种皮带运输物料取样机，包括取样器、导料筒、收集桶和支架；取样器和导料筒均设置在支架上，取样器设置在皮带上方；取样器为L型筒状、且其长边部铰接在导料筒的入口端；取样器短边部转至最低处时能够与皮带上物料接触、且取样器的开口与物料运行方向相向；取样器上固定连接有钢丝绳，钢丝绳与卷扬机构相连，收集桶设置在皮带一侧、且导料筒的出口端设置在收集桶上方。该取样机工作时，取样器通过卷扬机构转至低位与皮带上物料接触，皮带的正常运行使物料进入取样器，卷扬机构将取样器提升至高位，使物料经导料筒进入收集桶内，完成取样。
采用该取样机，虽然在一定程度上实现了取样自动化与智能化，但是，该取样机仍至少存在以下两方面缺陷。缺陷一，取样量不可控。例如，当皮带上物料量少、料层高度低，以致于取样器短边部与物料仅发生轻微接触或无法接触时，将出现取样量过少或取空样。缺陷二，取样代表性差。例如，由于取样器短边部的宽度小于物料在皮带上的铺展宽度，取样刮过的位置即取样位置，会在皮带运行方向上呈长条形，而不能涉及整个物料层横截面，因此，取得的样本代表性较差。
发明内容
本申请提供一种皮带机运输物料智能取样装置、智能取样控制方法及系统，以解决现有技术取样装置无法控制取样量以及取样代表性差的问题。
第一方面，本申请提供了一种皮带机运输物料智能取样装置，包括旋转驱动机构、取样体、接样装置和机架，所述取样体与所述旋转驱动机构连接，所述旋转驱动机构固定在所述机架上，所述旋转驱动机构和取样体位于皮带机正上方，所述接样装置位于皮带机一侧， 所述智能取样装置还包括伸缩组件和滑动连接体；所述滑动连接体与所述旋转驱动机构连接；
所述取样体包括第一取样部和第二取样部；所述第一取样部和第二取样部均与所述滑动连接体可滑动连接；所述皮带机的传动方向垂直于所述第一取样部及所述第二取样部旋转形成的空间平面；所述接样装置设于所述空间平面内；
所述伸缩组件包括固定在所述机架的第一伸缩件和第二伸缩件；
所述第一伸缩件设于第一取样部的外侧，第一伸缩件的驱动端与第一取样部的外侧壁连接，以驱动第一取样部滑动；所述第二伸缩件设于第二取样部的外侧，第二伸缩件的驱动端与第二取样部的外侧壁连接，以驱动第二取样部滑动。
进一步地，所述第一取样部和第二取样部可部分或全部重合。
进一步地，所述第一取样部和第二取样部均包括取样杆和取样斗，所述取样杆和取样斗一体连接。
进一步地，所述滑动连接体设有第一滑槽和第二滑槽；所述第一取样部与所述第一滑槽通过滑块连接；所述第二取样部与所述第二滑槽通过滑块连接。
由以上技术方案可知，本申请提供的皮带机运输物料智能取样装置，包括旋转驱动机构、取样体、接样装置、机架、伸缩组件以及滑动连接体；取样体包括第一取样部和第二取样部；滑动连接体与旋转驱动机构连接，第一取样部及第二取样部与滑动连接体可滑动连接；通过旋转驱动机构，使第一取样部和第二取样部旋转，在旋转过程中，取样体由高位旋转至低位，与皮带机运输物料接触，将物料刮取到接样装置中，实现取样。伸缩组件包括第一伸缩件和第二伸缩件；第一伸缩件的驱动端与第一取样部的外侧壁连接，从而驱动第一取样部沿滑动连接体滑动；第二伸缩件与第二取样部的外侧壁连接，从而驱动第二取样部沿滑动连接体滑动；通过伸缩组件，使取样体宽度可调节，从而改变取样体的宽度，控制取样量。
第二方面，本申请提供一种智能取样控制方法，用于控制本申请第一方面提供的智能取样装置，该方法包括：
获取皮带机当前的运行速度和物料运输流量；
判断所述皮带机当前的物料运输流量是否大于预设的执行阈值；
如果所述皮带机当前的物料运输流量大于所述执行阈值，根据所述皮带机当前的运行速度、物料运输流量以及预先生成的控制模型，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速；
以及，控制所述智能取样装置执行取样动作。
结合第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，所述方法中，按照下述步骤，预先生成所述控制模型：
预设最小取样量；
根据所述最小取样量、取样体宽度初始值以及取样体转速初始值，确定物料横截面积标准值；
根据所述物料横截面积标准值和皮带机的物料运输流量和运行速度的模拟数据，确定物料运输流量及运行速度数据与宽度调节系数的映射关系，以及，确定物料运输流量及运行速度数据与转速调节系数的映射关系；
根据所述物料运输流量及运行速度数据与宽度调节系数的映射关系、所述物料运输流量及运行速度数据与转速调节系数的映射关系、所述宽度初始值以及所述转速初始值，生成控制模型。
结合第二方面第一种可能的实现方式，在第二方面第二种可能的实现方式中，按照下述步骤，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速：
根据皮带机当前的运行速度和物料运输流量，以及所述控制模型，确定智能取样装置取样体的理论宽度和理论转速；
将智能取样装置取样体从当前宽度调节至所述理论宽度；
将智能取样装置取样体从当前转速调节至所述理论转速。
结合第二方面第一种可能的实现方式，在第二方面第三种可能的实现方式中，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速：
根据皮带机当前的运行速度和物料运输流量，确定皮带机当前的物料横截面积；
判断所述皮带机当前的物料横截面积是否小于所述物料横截面积标准值；
如果所述皮带机当前的物料横截面积小于所述物料横截面积标准值，根据所述控制模型，确定所述智能取样装置取样体的宽度调整值和转速调整值；
根据所述宽度调整值，控制所述智能取样装置取样体的宽度增大，以及根据所述转速调整值，控制所述智能取样装置取样体的转速减小；
如果所述皮带机当前的物料横截面积大于或等于所述物料横截面积标准值，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速不变。
结合第二方面或第二方面第一至第三种可能的实现方式中的任意一种，在第二方面第四种可能的实现方式中，该方法还包括：
记录并存储所述智能取样装置的取样时间。
结合第二方面或第二方面第一至第三种可能的实现方式中的任意一种，在第二方面第五种可能的实现方式中，该方法还包括：
如果皮带机当前的物料运输流量小于或等于预设的执行阈值，则确定无法执行取样，以及生成取样条件不足的消息。
由以上技术方案可知，本申请提供的智能取样控制方法中，根据所述皮带机当前的运行速度、物料运输流量以及预先生成的控制模型，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速，从而控制取样量，避免取空样，同时，取样及时、精准、样品代表性强。
第三方面，本申请提供一种智能取样控制系统，包括皮带机物料运输系统、本申请第一方面提供的智能取样装置、以及，与所述智能取样装置一体或独立设置的智能取样控制单元；所述皮带机物料运输系统包括下料装置、皮带机以及物料运输控制单元；所述智能取样控制单元分别与所述智能取样装置以及所述物料运输控制单元通信连接；所述物料运输控制单元用于控制皮带机的运行速度和物料运输流量，以及用于为所述智能取样控制单元提供运行速度及物料运输流量数据；
所述智能取样控制单元，被配置为执行本申请第二方面所述的程序步骤。
进一步，所述智能取样控制单元进一步被配置为执行下述程序步骤：
将取样条件不足的消息发送给所述物料运输控制单元。
由以上技术方案可知，本申请提供的智能取样控制系统中，智能取样控制单元根据所述皮带机当前的运行速度、物料运输流量以及预先生成的控制模型，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速，从而控制取样量，避免取空样，同时，取样及时、精准、样品代表性强。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请根据一示例性实施例示出的一种皮带机运输物料智能取样装置的结构示意图；
图2为本申请图1所示智能取样装置的局部结构示意图；
图3为本申请根据一示例性实施例示出的皮带机运输物料智能取样装置的另一种结构示意图；
图4为本申请根据一示例性实施例示出的一种智能取样控制方法流程图；
图5为本申请示例性示出的皮带机运输物料取样痕迹示意图；
图6为本申请示例性示出的皮带机运输物料断面图；
图7为本申请根据另一示例性实施例示出的一种智能取样控制方法流程图；
图8为本申请根据又一示例性实施例示出的一种智能取样控制方法流程图；
图9为本申请根据又一示例性实施例示出的一种智能取样控制方法流程图；
图10为本申请根据一示例性实施例示出的一种智能取样控制系统示意图。
具体实施方式
皮带机是典型的物料运输机，常见于各类生产工序。例如，钢铁企业烧结工序。钢铁企业烧结工序涉及配料、混料、点火、烧结以及冷却等过程，所用的原料包括含铁物料、熔剂以及固体燃料等。通常，配料用固体燃料焦粉需经以下流程制得：粗焦槽—对辊破碎—中继槽—四辊破碎—粉焦槽—配料，并且，一般通过皮带机将槽中物料运输至下一工序，例如，采用皮带机将粉焦槽中的焦粉运输至配料工序。
一直以来，普遍认同的最合适的烧结燃料粒度为0.5 mm～3mm。如果粒度过大，燃烧速度慢，燃烧带变宽，烧结最高温度降低，烧结过程透气性变差，垂直烧结速度和利用系数下降；粒度过小，燃烧速度快，液相反应进行不完全，烧结矿强度变差，成品率和利用系数也下降。因此，燃料粒度组成的检测及控制对指导烧结的生产及控制产品指标具有重要意义。
从皮带运输机上的物料中定时地取出检测样本，是燃料粒度检测过程的重要环节。与此同时，取样是否准时、取样时间记录是否准确、取样量是否满足检测条件、所取样本是否具有代表性等，是影响检测结果是否准确，能否有效指导生产的重要因素。
本申请实施例提供一种皮带机运输物料智能取样装置，参见图1该智能取样装置包括：
旋转驱动机构1、取样体2、接样装置8和机架3，取样体2与旋转驱动机构1连接，旋转驱动机构1固定在机架3上，旋转驱动机构1和取样体2位于皮带机4正上方，接样装置8位于皮带机4一侧；本申请智能取样装置还包括伸缩组件和滑动连接体5；滑动连接体5与旋转驱动机构1连接；
取样体2包括第一取样部21和第二取样部22；第一取样部21和第二取样部22均与所述滑动连接体5可滑动连接；皮带机4的传动方向垂直于第一取样部21及第二取样部22旋转形成的空间平面；接样装置8设于第一取样部21及第二取样部22旋转形成的空间平面内；
伸缩组件包括固定在机架3的第一伸缩件6和第二伸缩件7；
第一伸缩件6设于第一取样部21的外侧，第一伸缩件6的驱动端61与第一取样部21的外侧壁连接，以驱动第一取样部21滑动；第二伸缩件7设于第二取样部22的外侧，第二伸缩件7的驱动端71与第二取样部22的外侧壁连接，以驱动第二取样部22滑动。
在本申请中，可选的，旋转驱动机构1包括电机、减速机、转轴以及轴承等部件，启动电机，电机带动转轴转动，从而驱动取样体转动。另外，需要说明的是，直流电动机通过电阻限制电流来控制转数，交流电动机通过变频器改变交流频率来控制转数，从而使本申请提供的智能取样装置的取样体的转速具有可调节的特点。
值得注意的是，前述伸缩组件包括第一伸缩件和第二伸缩件，该两个伸缩件可采用相同或不同型号的典型伸缩机构，例如，“电动推杆”、“电液推杆”、“气动推杆”和“液压推杆”等。
其中，“电动推杆”是利用机械能转换成往复运动的设备，它的行程有限，通过使用限位开关来控制申止点和缩止点，以防过载。“电液推杆”是通过电机带动油泵，使用推杆做往复运动。“气动推杆”和“液压推杆”通过使用气泵或油泵，通过阀门和管道连接，使之做往复运行。
值得注意的是，上述几种典型的伸缩件，均可以通过电控实现定量伸缩。
本申请中，第一取样部21与第二取样部22的长度相同和/或宽度相同。
上述结构的皮带机运输物料智能取样装置的工作过程如下：启动旋转驱动机构1，使第一取样部21和第二取样部22旋转，在旋转过程中，取样体2由高位旋转至低位，与皮带机运输物料接触，将物料刮取到接样装置8中，实现取样。当需要调节取样体2宽度时，通过控制第一伸缩件6和/或第二伸缩件7，驱动第一取样部21和/或第二取样部22沿滑动连接体滑动，从而使取样体2的宽度发生变化，例如，图2示出了取样体宽度发生变化后的智能取样装置。
由于第一取样部21和第二取样部22（即取样体2）旋转而成的空间平面与皮带机4运行方向垂直，因此，本申请取样装置取样后，在皮带机上4形成一条曲线型取样痕迹，该取样痕迹涉及皮带机上物料的整个横截面，使本申请取样装置的取得的样品更具代表性。并且，可以理解的是，如果皮带机4运行速度不变，那么取样体2的转速越大，取样痕迹的曲率越小，取样痕迹越长，取样量越大，同时，取样体宽度越大，取样量越大。因此，本申请提供的皮带机运输物料智能取样装置，可以通过改变取样体的宽度和转速，控制取样量，不仅能够满足不同场景中的取样要求，还能避免取空样。
进一步地，第一取样部21与第二取样部22部分或全部重合。
在本申请中，第一取样部21和第二取样部22在伸缩组件的驱动下发生相对滑动，从而取样体2宽度发生改变。本申请中，通过限位装置使第一取样部和第二取样部始终保持部分重合，或者通过限定伸缩组件的行程及取样部宽度，使第一取样部和第二取样部始终保持部分重合，能够防止取样过程中发生漏料现象。通常，当伸缩组件将取样体宽度调整到最小，且第一取样部与第二取样部的形状尺寸完全相同时，可使第一取样部和第二取样部全部重合。
滑动连接体5的结构及其与第一取样部21和第二取样部22的连接方式有多种，本申请提供的一种优选方案是：参阅图3，在所述滑动连接体5设置第一滑槽51和第二滑槽52；所述第一取样部21与所述第一滑槽51通过滑块连接；所述第二取样部22与所述第二滑槽52通过滑块连接。
需要说明的是，根据设计需要，第一滑槽51及第二滑槽52上还需设置必要的限位装置，以防止第一取样部21及第二取样部22脱出的现象。
进一步地，所述第一取样部21和第二取样部22均包括取样杆（211、221）和取样斗（212、222），所述取样杆（211、221）和取样斗（212、222）一体连接。
根据上述实施例可知，本申请提供的皮带机运输物料智能取样装置，包括旋转驱动机构1、取样体2、接样装置8、机架3、伸缩组件4以及滑动连接体5；取样体2包括第一取样部21和第二取样部22；滑动连接体5与旋转驱动机构1连接，第一取样部21及第二取样部22与滑动连接体5可滑动连接；通过旋转驱动机构1，使第一取样部21和第二取样部22旋转，在旋转过程中，取样体2由高位旋转至低位，与皮带机运输物料接触，将物料刮取到接样装置8中，实现取样。伸缩组件4包括第一伸缩件6和第二伸缩件7；第一伸缩件6的驱动端61与第一取样部21的外侧壁连接，从而驱动第一取样部21沿滑动连接体5滑动；第二伸缩件7的驱动端62与第二取样部的外侧壁连接，从而驱动第二取样部22沿滑动连接体5滑动；通过伸缩组件，使取样体宽度可调节，从而改变取样体的宽度，控制取样量。
根据上述一种皮带运输物料智能取样装置，本申请还提供一种智能取样控制方法，用于控制上述智能取样装置，参阅图4，该方法包括：
步骤110，获取皮带机当前的运行速度和物料运输流量；
通常，皮带机的运行速度和物料运输流量由皮带机物料运输系统进行控制。皮带机物料运输系统包括下料装置、皮带机以及物料运输控制单元；其中，下料装置，例如辊式给料机，用于将一定流量的物料卸下至皮带机上；物料运输控制单元，用于控制皮带机的运行速度和物料运输流量；可以理解的是，皮带机的物料运输流量与下料装置的下料流量相等。
本申请中，可以通过在皮带机上安装速度传感器对皮带机的运行速度数据进行采集，也可根据皮带机驱动装置的运行参数推算得到运行速度。
步骤120，判断所述皮带机当前的物料运输流量是否大于预设的执行阈值；
不同的技术场景具有不同的最小取样量要求，如果皮带机上的物料过少则可能会导致取样量无法达到最小取样量。因此，本申请方法在控制取样装置执行取样之前，判断皮带机当前的物料运输流量是否大于预设的执行阈值，如果是，确定满足取样条件，则执行下一控制步骤；如果否，确定不满足取样条件，则不执行取样。
步骤130，如果所述皮带机当前的物料运输流量大于所述执行阈值，根据所述皮带机当前的运行速度、物料运输流量以及预先生成的控制模型，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速；
根据皮带机运输物料的过程及原理，其物料运输流量可按下式计算：
Figure 943752DEST_PATH_IMAGE001
（1）
其中，W为皮带机的物料运输流量，kg/h；
v为皮带机的运行速度，m/h；
S为皮带机物料横截面积，m2；
Figure 64155DEST_PATH_IMAGE002
为皮带机物料堆密度，kg/m3。
由式（1）可知，当物料运输流量W一定时，运行速度v越大，物料横截面积S越小；运行速度v越小，物料横截面积S越大。
图5为本申请示例性示出的皮带机运输物料取样痕迹示意图，图6为本申请示例性示出的皮带机运输物料断面图。箭头L1示出了皮带的运行方向，箭头L2为取样体2（第一取样部和第二取样部）的旋转方向，取样体2旋转至低位，与物料接触，继续旋转，将接触到的物料刮取到接样装置8中。
如果皮带机静止，取样后，会在皮带机上形成一条形如l1的取样痕迹，由于l1为一条直线段，因此，取样量可按下式（2）计算：
Figure 109472DEST_PATH_IMAGE003
（2）
其中，M为取样量，kg；
D为取样体宽度，m；
S为皮带机物料横截面积，m2；
Figure 832577DEST_PATH_IMAGE002
为皮带机物料堆密度，kg/m3。
由此上式可知，如果取样量M一定，物料横截面积S与取样体宽度D成反比，具体的，物料横截面积S越小，取样体宽度D应越大，物料横截面积S应越大，取样体宽度D越小。
如果皮带机沿箭头L1所示方向匀速运行，取样体沿箭头L2所示方向匀速旋转，取样后，会在皮带机上形成一条形如l2或l3的取样痕迹，由于l2和l3相对l1倾斜，因此有l2或l3＞l1，并且，当皮带机运行速度v一定时，取样体转速C越大，l2或l3长度越小，取样体转速C越小，l2或l3长度越大。对于取样量M而言，取样痕迹越长，取样量M越大，也即取样体转速C越小，取样量M越大。因此，如果取样量M一定，物料横截面积S与取样体转速C成正比，具体的，物料横截面积S越小，取样体转速C越小，物料横截面积S越大，取样体转速C越大。
综上所述，取样量M与物料横截面积S、取样体宽度D以及取样体转速C的关系可以以下式（3）表示：
Figure 912528DEST_PATH_IMAGE004
（3）
其中，M为取样量，kg；
D为取样体宽度，m；
C为取样体转速，r/h；
S为皮带机物料横截面积，m2；
K为常数。
因此，在本申请步骤130中，根据所述皮带机当前的运行速度、物料运输流量以及预先生成的控制模型，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速，并通过步骤140，控制所述智能取样装置执行取样动作，从而实现对取样量的控制，避免取空样，同时，取样及时、精准、样品代表性强。
在一些实施例中，按照图7所示步骤，预先生成所述控制模型：
步骤210，预设最小取样量；
在本申请提供的典型技术场景中，物料样本用于检测烧结固体燃料的水分及粒度，如果取样量过少，可能会不满足检测条件或者出现检测结果不准确的现象，如果取样量过多，浪费资源，也不便后续检测过程。因此，本申请步骤210中，根据生产或检测周期计划，预设最小取样量，为控制取样量提供标准。需要说明的是，该最小取样量为一个定值，也可以是在一定范围内浮动的数值。
步骤220，根据所述最小取样量、取样体宽度初始值以及取样体转速初始值，确定物料横截面积标准值；
本申请中，取样体宽度初始值和取样体转速初始值均属于本申请智能取样装置在初始状态下的设备参数，可以理解为设备的出厂参数。
根据式（3），可由下式（4）确定物料横截面积标准值：
Figure 938253DEST_PATH_IMAGE005
（4）
其中，Mmin为最小取样量，kg；
D0为取样体初始宽度，m；
C0为取样体初始转速，r/h；
S标准为物料横截面积标准值，m2；
K为常数。
由上式（4）可知，当皮带机物料横截面积S等于S标准时，智能取样装置在初始状态下的取样量满足最小取样量Mmin。
步骤230，根据所述物料横截面积标准值和皮带机的物料运输流量和运行速度的模拟数据，确定物料运输流量及运行速度数据与宽度调节系数的映射关系，以及，确定物料运输流量及运行速度数据与转速调节系数的映射关系；
可选的，本申请根据皮带机当前的运行速度和物料运输流量对应的宽度调节系数和转速调节系数，对取样体进行宽度调节和转速调节，以实现对取样量控制。因此，在上述步骤230中，预先确定物料运输流量及运行速度数据与宽度调节系数的映射关系，以及，物料运输流量及运行速度数据与转速调节系数的映射关系。例如下表所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
由于每组物料运输流量及运行速度模拟数据，均可计算得到对应的物料横截面积模拟数据，再根据物料横截面积模拟数据与物料横截面积标准值的偏差，确定与每组物料运输流量及运行速度模拟数据对应的宽度调整系数和转速调整系数。
需要说明的是，本申请一优选实施例，将物料运输流量及运行速度划分成若干数值范围，确定与每段范围内的物料运输流量及运行速度数据对应的宽度调整系数和转速调整系数即可。
步骤240，根据所述物料运输流量及运行速度数据与宽度调节系数的映射关系、所述物料运输流量及运行速度数据与转速调节系数的映射关系、所述宽度初始值以及所述转速初始值，生成控制模型。
具体地，本申请一些实施例按照图8所示步骤，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速：
步骤310，根据皮带机当前的运行速度和物料运输流量，以及所述控制模型，确定智能取样装置取样体的理论宽度和理论转速；
步骤320，将智能取样装置取样体从当前宽度调节至所述理论宽度；
步骤330，将智能取样装置取样体从当前转速调节至所述理论转速。
在本申请技术方案中，将皮带机的物料运输流量及运行速度数据输入控制模型，输出对应的宽度调节系数和转速调节系数，根据宽度调节系数和宽度初始值得到理论宽度，根据转速调节系数和转速初始值得到理论转速。智能取样装置取样后，无需回复到初始状态。确定取样体的理论宽度和理论转速，直接将取样体从当前宽度调节至所述理论宽度，从当前转速调节至所述理论转速。例如下表所示。
Figure 798762DEST_PATH_IMAGE007
从上表还可以看出，作为优选实施例，将皮带机的物料运输流量和运行速度划分成若干数值范围，不同数值范围的运输流量及运行速度数据及其组合，对应不同的宽度调节系数和转速调节系数。基于此，将获取的皮带机当前的物料运输流量和运行速度输入控制模型后，只需判断该当前的物料运输流量和运行速度落在哪一段数值范围内，即可查找到对应的宽度调节系数和转速调节系数。
在本申请的另一些实施例中，按照图9所示步骤，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速：
步骤410，根据皮带机当前的运行速度和物料运输流量，确定皮带机当前的物料横截面积；
具体地，按照下式（5），确定皮带机当前的物料横截面积：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
（5）
其中，W当前为皮带机当前的物料运输流量，kg/h；
v当前为皮带机当前的运行速度，m/h；
S当前为皮带机当前的物料横截面积，m2。
步骤420，判断所述皮带机当前的物料横截面积是否小于所述物料横截面积标准值；
由上述步骤220可知，当皮带机物料横截面积等于S标准时，智能取样装置在初始状态下的取样量满足最小取样量Mmin。因此，当皮带机当前的物料横截面积小于所述物料横截面积标准值时，智能取样装置在初始状态下的取样量小于最小取样量Mmin；当皮带机当前的物料横截面积大于所述物料横截面积标准值时，智能取样装置在初始状态下的取样量大于最小取样量Mmin。
步骤430，如果所述皮带机当前的物料横截面积小于所述物料横截面积标准值，根据所述控制模型，确定所述智能取样装置取样体的宽度调整值和转速调整值；
根据控制模型，可以确定与皮带机当前的物料横截面积对应的宽度调整系数和转速调整系数，根据宽度调整系数，可以确定宽度调整值；根据转速调整系数，可以确定转速调整值。
步骤440，根据所述宽度调整值，控制所述智能取样装置取样体的宽度增大，以及根据所述转速调整值，控制所述智能取样装置取样体的转速减小；
如果皮带机当前的物料横截面积小于所述物料横截面积标准值，智能取样装置在初始状态下的取样量小于最小取样量Mmin。因此，如果想要使智能取样装置的取样量满足最小取样量，应控制取样体的宽度增大、转速减小。
步骤450，如果所述皮带机当前的物料横截面积大于或等于所述物料横截面积标准值，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速不变。
如果皮带机当前的物料横截面积大于所述物料横截面积标准值，智能取样装置在初始状态下的取样量大于最小取样量Mmin，满足最小取样量，因此控制取样体的宽度和转速不变。
当然，在一些实施例中，为了使取样量完全符合最小取样量，如果所述皮带机当前的物料横截面积大于或等于所述物料横截面积标准值，应当控制所述智能取样装置取样体的宽度减小、转速增大，这也属于本申请的保护范围。
作为优选实施例，本申请方法还包括步骤150，记录并存储所述智能取样装置的取样时间。例如，记录取样时间Tget 20171012080600，精确到秒，并且通过跟踪方法，获取该样品的破碎时间。
作为优选实施例，本申请方法还包括步骤160，如果皮带机当前的物料运输流量小于或等于预设的执行阈值，则确定无法执行取样，以及生成取样条件不足的消息。
如果皮带机上的物料过少，可能会导致取样装置的取样量无法达到最小取样量，因此不执行取样，并生成取样条件不足的消息，将消息反馈给皮带机物料运输系统。
由上述实施例可知，本申请提供的智能取样控制方法中，根据所述皮带机当前的运行速度、物料运输流量以及预先生成的控制模型，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速，从而控制取样量，避免取空样。
根据上述智能取样控制方法，本申请还提供一种智能取样控制系统，参阅图10，该系统包括皮带机物料运输系统、本申请提供的智能取样装置、以及，与所述智能取样装置200一体或独立设置的智能取样控制单元300；所述皮带机物料运输系统100包括下料装置110、皮带机120以及物料运输控制单元130；所述智能取样控制单元300分别与所述智能取样装置200以及所述物料运输控制单元130通信连接；所述物料运输控制单元130用于控制皮带机120的运行速度和物料运输流量，以及用于为所述智能取样控制单元300提供运行速度及物料运输流量数据；
所述智能取样控制单元300，被配置为执行下述的程序步骤：
获取皮带机当前的运行速度和物料运输流量；
判断所述皮带机当前的物料运输流量是否大于预设的执行阈值；
如果所述皮带机当前的物料运输流量大于所述执行阈值，根据所述皮带机当前的运行速度、物料运输流量以及预先生成的控制模型，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速；
以及，控制所述智能取样装置执行取样动作。
在一些优选实施例中，所述智能取样控制单元300，被进一步配置为，按照下述步骤，预先生成所述控制模型：
预设最小取样量；
根据所述最小取样量、取样体宽度初始值以及取样体转速初始值，确定物料横截面积标准值；
根据所述物料横截面积标准值和皮带机的物料运输流量和运行速度的模拟数据，确定物料运输流量及运行速度数据与宽度调节系数的映射关系，以及，确定物料运输流量及运行速度数据与转速调节系数的映射关系；
根据所述物料运输流量及运行速度数据与宽度调节系数的映射关系、所述物料运输流量及运行速度数据与转速调节系数的映射关系、所述宽度初始值以及所述转速初始值，生成控制模型。
在一些优选实施例中，所述智能取样控制单元300，被进一步配置为，按照下述步骤，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速：
根据皮带机当前的运行速度和物料运输流量，以及所述控制模型，确定智能取样装置取样体的理论宽度和理论转速；
将智能取样装置取样体从当前宽度调节至所述理论宽度；
将智能取样装置取样体从当前转速调节至所述理论转速。
在一些优选实施例中，所述智能取样控制单元300，被进一步配置为，按照下述步骤，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速：
根据皮带机当前的运行速度和物料运输流量，确定皮带机当前的物料横截面积；
判断所述皮带机当前的物料横截面积是否小于所述物料横截面积标准值；
如果所述皮带机当前的物料横截面积小于所述物料横截面积标准值，根据所述控制模型，确定所述智能取样装置取样体的宽度调整值和转速调整值；
根据所述宽度调整值，控制所述智能取样装置取样体的宽度增大，以及根据所述转速调整值，控制所述智能取样装置取样体的转速减小；
如果所述皮带机当前的物料横截面积大于或等于所述物料横截面积标准值，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速不变。
在一些优选实施例中，所述智能取样控制单元300，被进一步配置为，执行下述程序步骤：记录并存储所述智能取样装置的取样时间。
在一些优选实施例中，所述智能取样控制单元300，被进一步配置为，执行下述程序步骤：如果皮带机当前的物料运输流量小于或等于预设的执行阈值，则确定无法执行取样，以及生成取样条件不足的消息；
以及，将取样条件不足的消息发送给所述物料运输控制单元130。
综上所述，本申请实施例提供的皮带机运输物料智能取样装置、智能取样控制方法及系统，其中，智能取样装置，包括旋转驱动机构、取样体、接样装置、机架、伸缩组件以及滑动连接体；旋转驱动机构使取样体由高位旋转至低位，与皮带机运输物料接触，将物料刮取到接样装置中，实现取样；伸缩组件，使取样体宽度可调节，从而改变取样体的宽度，控制取样量。本申请智能取样方法根据所述皮带机当前的运行速度、物料运输流量以及预先生成的控制模型，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速，从而控制取样量，避免取空样，同时，取样及时、精准、样品代表性强。
具体实现中，本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的智能取样控制方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（英文：read-only memory，简称：ROM）或随机存储记忆体（英文：random access memory，简称：RAM）等。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (12)

1.一种皮带机运输物料智能取样装置，包括旋转驱动机构（1）、取样体（2）、接样装置（8）和机架（3），所述取样体（2）与所述旋转驱动机构（1）连接，所述旋转驱动机构（1）固定在所述机架（3）上，所述旋转驱动机构（1）和取样体（2）位于皮带机（4）正上方，所述接样装置（8）位于皮带机（4）一侧，其特征在于：
所述智能取样装置还包括伸缩组件和滑动连接体（5）；所述滑动连接体（5）与所述旋转驱动机构（1）连接；
所述取样体（2）包括第一取样部（21）和第二取样部（22）；所述第一取样部（21）和第二取样部（22）均与所述滑动连接体（5）可滑动连接；所述皮带机（4）的传动方向垂直于所述第一取样部（21）及所述第二取样部（22）旋转形成的空间平面；所述接样装置（8）设于所述空间平面内；
所述伸缩组件包括固定在所述机架（3）的第一伸缩件（6）和第二伸缩件（7）；
所述第一伸缩件（6）设于第一取样部（21）的外侧，第一伸缩件（6）的驱动端（61）与第一取样部（21）的外侧壁连接，以驱动第一取样部（21）滑动；所述第二伸缩件（7）设于第二取样部（22）的外侧，第二伸缩件（7）的驱动端（71）与第二取样部（22）的外侧壁连接，以驱动第二取样部（22）滑动；
所述智能取样装置在皮带机当前的物料运输流量大于预设的执行阈值时执行取样动作；所述智能取样装置执行取样动作时，所述取样体（2）的宽度和转速根据皮带机当前的运行速度、物料运输流量以及预先生成的控制模型确定。
2.根据权利要求1所述的智能取样装置，其特征在于，所述第一取样部（21）和第二取样部（22）部分或全部重合。
3.根据权利要求1所述的智能取样装置，其特征在于，所述第一取样部（21）和第二取样部（22）均包括取样杆（211、221）和取样斗（212、222），所述取样杆（211、221）和取样斗（212、222）一体连接。
4.根据权利要求1所述的智能取样装置，其特征在于，所述滑动连接体（5）设有第一滑槽（51）和第二滑槽（52）；所述第一取样部（21）与所述第一滑槽（51）通过滑块连接；所述第二取样部（22）与所述第二滑槽（52）通过滑块连接。
5.一种智能取样控制方法，用于控制权利要求1所述的智能取样装置，其特征在于，所述方法包括：
获取皮带机当前的运行速度和物料运输流量；
判断所述皮带机当前的物料运输流量是否大于预设的执行阈值；
如果所述皮带机当前的物料运输流量大于所述执行阈值，根据所述皮带机当前的运行速度、物料运输流量以及预先生成的控制模型，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速；
以及，控制所述智能取样装置执行取样动作。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法中，按照下述步骤，预先生成所述控制模型：
预设最小取样量；
根据所述最小取样量、取样体宽度初始值以及取样体转速初始值，确定物料横截面积标准值；
根据所述物料横截面积标准值和皮带机的物料运输流量及运行速度的模拟数据，确定物料运输流量及运行速度数据与宽度调节系数的映射关系，以及，确定物料运输流量及运行速度数据与转速调节系数的映射关系；
根据所述物料运输流量及运行速度数据与宽度调节系数的映射关系、所述物料运输流量及运行速度数据与转速调节系数的映射关系、所述宽度初始值以及所述转速初始值，生成控制模型。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，按照下述步骤，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速：
根据皮带机当前的运行速度和物料运输流量，以及所述控制模型，确定智能取样装置取样体的理论宽度和理论转速；
将智能取样装置取样体从当前宽度调节至所述理论宽度；
将智能取样装置取样体从当前转速调节至所述理论转速。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，按照下述步骤，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速：
根据皮带机当前的运行速度和物料运输流量，确定皮带机当前的物料横截面积；
判断所述皮带机当前的物料横截面积是否小于所述物料横截面积标准值；
如果所述皮带机当前的物料横截面积小于所述物料横截面积标准值，根据所述控制模型，确定所述智能取样装置取样体的宽度调整值和转速调整值；
根据所述宽度调整值，控制所述智能取样装置取样体的宽度增大，以及根据所述转速调整值，控制所述智能取样装置取样体的转速减小；
如果所述皮带机当前的物料横截面积大于或等于所述物料横截面积标准值，控制所述智能取样装置取样体的宽度和转速不变。
9.根据权利要求5-8任一项所述的方法，其特征在于，还包括：记录并存储所述智能取样装置的取样时间。
10.根据权利要求5-8任一项所述的方法，其特征在于，还包括：如果皮带机当前的物料运输流量小于或等于预设的执行阈值，则确定无法执行取样，以及生成取样条件不足的消息。
11.一种智能取样控制系统，其特征在于，包括皮带机物料运输系统、权利要求1-4任一项所述的智能取样装置、以及，与所述智能取样装置一体或独立设置的智能取样控制单元；所述皮带机物料运输系统包括下料装置、皮带机以及物料运输控制单元；所述智能取样控制单元分别与所述智能取样装置以及所述物料运输控制单元通信连接；所述物料运输控制单元用于控制皮带机的运行速度和物料运输流量，以及用于为所述智能取样控制单元提供运行速度及物料运输流量数据；
所述智能取样控制单元，被配置为执行权利要求5-10任一项所述的智能取样控制方法。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述智能取样控制单元进一步被配置为执行下述程序步骤：
将取样条件不足的消息发送给所述物料运输控制单元。
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