CN110146331B - 皮带机运输物料长度控制取样装置、取样控制方法及系统 - Google Patents

皮带机运输物料长度控制取样装置、取样控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了皮带机运输物料长度控制取样装置、取样控制方法及系统，其中，长度控制取样装置，包括旋转驱动机构、取样体、接样装置、机架以及传动组件；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。传动组件及齿轮，可以调节取样体的长度，从而控制取样量。本申请取样控制方法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，控制取样装置取样体的长度和转速，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

皮带机运输物料长度控制取样装置、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长度控制取样装置、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长度控制取样装置、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长度控制取样装置，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；
所述取样装置还包括传动组件；所述传动组件包括固定在所述机架的电机、与所述电机连接的转轴，以及与所述转轴连接的齿轮；
所述取样体包括第一取样部和第二取样部；所述第一取样部的一端与所述旋转驱动机构连接；
所述第一取样部的另一端设有长形凹口；所述第二取样部靠近所述第一取样部的一端设有长形凸出部；所述凸出部伸入所述凹口、与所述第一取样部滑动连接；
所述凸出部上设有齿条；所述齿轮设于所述凸出部上、与所述齿条啮合连接；
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。
进一步地，所述第二取样部的另一端设有取样斗。
进一步地，所述凸出部与所述第一取样部的凹口边缘通过滚珠或滚轮滑动连接。
由以上技术方案可知，本申请提供的皮带机运输物料长度控制取样装置，包括旋转驱动机构、取样体、接样装置、机架以及传动组件；传动组件包括电机、转轴和齿轮；取样体包括第一取样部和第二取样部；第一取样部的一端与旋转驱动机构连接，另一端开设有凹口，设于第二取样部的凸出部伸入所述凹口、与所述第一取样部滑动连接；所述凸出部上设有齿条及与齿条啮合的齿轮，齿轮与转轴连接。本申请取样装置使用时，通过旋转驱动机构，使第一取样部和第二取样部由高位旋转至低位，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。本申请取样装置通过电机和转轴控制齿轮转动，从而带动齿条及凸出部在凹口内上下滑动，从而改变取样体长度，控制取样量。
第二方面，本申请提供一种取样控制方法，用于控制本申请第一方面提供的取样装置，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，控制所述取样装置取样体的长度和转速；
以及，控制所述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、取样体长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长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长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、所述长度初始值以及所述转速调整值，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，控制所述取样装置取样体的长度和转速：
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，确定取样装置取样体的理论长度和理论转速；
将取样装置取样体从当前长度调节至所述理论长度；
将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，控制所述取样装置取样体的长度和转速：
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，确定所述取样装置取样体的长度调整值和转速调整值；
根据所述长度调整值，控制所述取样装置取样体的长度增大，以及根据所述转速调整值，控制所述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，控制所述取样装置取样体的长度和转速不变。
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，控制所述取样装置取样体的长度和转速，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取样装置、以及，与所述取样装置一体或独立设置的取样控制单元；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；所述取样控制单元分别与所述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，以及用于为所述取样控制单元提供运行速度及物料运输流量数据；
所述取样控制单元，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，本申请提供的取样控制系统中，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，控制所述取样装置取样体的长度和转速，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长度控制取样装置的结构示意图；
图2为本申请根据一示例性实施例示出的皮带机运输物料长度控制取样装置的另一种结构示意图；
图3为本申请根据一示例性实施例示出的一种取样控制方法流程图；
图4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5为本申请示例性示出的皮带机运输物料断面图；
图6为本申请根据另一示例性实施例示出的一种取样控制方法流程图；
图7为本申请根据又一示例性实施例示出的一种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取样控制方法流程图；
图9为本申请根据一示例性实施例示出的一种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长度控制取样装置，参见图1，该取样装置包括：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；
本申请取样装置还包括传动组件5；传动组件5包括固定在机架3的电机51、与电机51连接的转轴52，以及与所述转轴52连接的齿轮53；
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的一端与所述旋转驱动机构1连接；
第一取样部21的另一端设有长形凹口211；第二取样部22靠近第一取样部21的一端设有长形凸出部221；凸出部221伸入凹口211、与所述第一取样部21滑动连接；
凸出部221上设有齿条；齿轮53设于凸出部221上、与齿条啮合连接；
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设于所述空间平面内。
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取样装置的取样体的转速具有可调节的特点。
本申请中，第一取样部21与第二取样部22的宽度相同或不同。
上述结构的皮带机运输物料长度控制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长度时，通过控制电机51，驱动转轴52旋转，从而带动齿轮53旋转，由于齿轮53与第二取样部22凸出部221上的齿条相啮合，因此，当齿轮53沿不同方向转动时，能够带动凸出部221在凹口211内上下滑动，从而改变取样体2的长度，例如，当凸出部221及第二取样部22向上滑动时，取样体2的长度减小，当凸出部221及第二取样部22向下滑动时，取样体2的长度增大。图2示出了取样体长度发生变化后的取样装置。
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，取样体长度越大，取样量越大。
使用本申请取样装置取样时，根据皮带机运输物料的实际状态，控制取样装置取样，能够避免由于皮带机上物料较少且取样体过短时引发的取样体与物料不发生接触或取样量较少的情况。因此，本申请提供的皮带机运输物料长度控制取样装置，可以通过改变取样体的长度和转速，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，第二取样部22的另一端设有取样斗222。本申请中，取样斗222具有收集样本作用，有利于取样。
在本申请中，第一取样部21和第二取样部22的连接方式有多种，一种优选方案是：使第二取样部22的凸出部221伸入所述凹口211、与第一取样部21的凹口211边缘通过滚珠或滚轮滑动连接。
需要说明的是，根据设计需要，凸出部221及凹口211的边缘设有与上述滚珠或滚轮相适配的滑槽，此外，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。
根据上述实施例可知，本申请提供的皮带机运输物料长度控制取样装置，包括旋转驱动机构1、取样体2、接样装置8、机架3、以及传动组件5；传动组件5包括电机51、转轴52以及齿轮53；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的一端与旋转驱动机构1连接，另一端开设有凹口211，设于第二取样部22的凸出部221与伸入所述凹口211、与所述第一取样部21滑动连接；所述凸出部221上设有齿条，齿条与齿轮53啮合，齿轮53与转轴52连接。本申请提供的长度控制取样装置，通过旋转驱动机构1，使第一取样部21和第二取样部22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。再通过电机51及转轴52，控制齿轮,3转动，从而带动齿条及凸出部221在凹口211内上下滑动，从而改变取样体2长度，控制取样量。
根据上述一种皮带运输物料长度控制取样装置，本申请还提供一种取样控制方法，用于控制上述取样装置，参阅图3，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，控制所述取样装置取样体的长度和转速；
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 DEST_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 DEST_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4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5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，取样量应与取样痕迹的体积相关，因此，取样量可按下式（2）和式（3）计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
（2）
Figure DEST_PATH_IMAGE004
（3）
其中，M为取样量，kg；
D为取样体宽度，m；
S’取样横截面积，m2；
S为皮带机物料横截面积，m2；
R为取样体长度，m；
K1为常数，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
Figure 149609DEST_PATH_IMAGE002
为皮带机物料堆密度，kg/m3。
需要说明的是，上式（3）描述了取样横截面积S’与皮带机物料横截面积S的关系，可以理解的是，S’≤S，且S’与取样体在皮带机上刮取物料的深度相关，具体的，当S一定时，在取样体的一定长度范围内，取样体长度越长，刮取物料的深度越深，取样横截面积S’越大；反之，取样体长度越小，刮取物料的深度越浅，取样横截面积S’越小。
联立上述式（2）及式（3）得到下式（4）：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
（4）
由此上式（4）可知，如果取样量M、取样体宽度D及物料堆积密度一定，物料横截面积S与取样体长度R成反比，具体的，物料横截面积S越小，取样体长度R应越大，物料横截面积S越大，取样体长度R应越小。
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相对于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、取样体宽度D、取样体长度R以及物料堆密度ρ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应越小，物料横截面积S越大，取样体转速C应越大。
综上所述，取样量M与物料横截面积S、取样体长度D以及取样体转速C的关系可以以下式（5）表示：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
（5）
其中，M为取样量，kg；
R为取样体长度，m；
C为取样体转速，r/h；
S为皮带机物料横截面积，m2；
K2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，控制所述取样装置取样体的长度和转速，并通过步骤140，控制所述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6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、取样体长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、取样体长度初始值和取样体转速初始值均属于本申请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（5），可由下式（6）确定物料横截面积标准值：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
（6）
其中，Mmin为最小取样量，kg；
R0为取样体初始长度，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；
K2为常数。
由上式（6）可知，当皮带机物料横截面积S等于S标准时，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长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长度调节系数和转速调节系数，对取样体进行长度调节和转速调节，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长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 129066DEST_PATH_IMAGE009
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长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长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长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、所述长度初始值以及所述转速调整值，生成控制模型。
具体地，本申请一些实施例按照图7所示步骤，控制所述取样装置取样体的长度和转速：
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，确定取样装置取样体的理论长度和理论转速；
步骤320，将取样装置取样体从当前长度调节至所述理论长度；
步骤330，将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，输出对应的长度调节系数和转速调节系数，根据长度调节系数和长度初始值得到理论长度，根据转速调节系数和转速初始值得到理论转速。取样装置取样后，无需回复到初始状态。确定取样体的理论长度和理论转速，直接将取样体从当前长度调节至所述理论长度，从当前转速调节至所述理论转速。例如下表所示。
Figure DEST_PATH_IMAGE010
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，对应不同的长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，即可查找到对应的长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8所示步骤，控制所述取样装置取样体的长度和转速：
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（7），确定皮带机当前的物料横截面积：
Figure 767858DEST_PATH_IMAGE011
（7）
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，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，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，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，确定所述取样装置取样体的长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长度调整系数和转速调整系数，根据长度调整系数，可以确定长度调整值；根据转速调整系数，可以确定转速调整值。
步骤440，根据所述长度调整值，控制所述取样装置取样体的长度增大，以及根据所述转速调整值，控制所述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，取样装置在初始状态下的取样量小于最小取样量Mmin。因此，如果想要使取样装置的取样量满足最小取样量，应控制取样体的长度增大、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，控制所述取样装置取样体的长度和转速不变。
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，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，因此控制取样体的长度和转速不变。
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，应当控制所述取样装置取样体的长度减小、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，控制所述取样装置取样体的长度和转速，从而控制取样量，避免取空样。
根据上述取样控制方法，本申请还提供一种取样控制系统，参阅图9，该系统包括皮带机物料运输系统、本申请提供的取样装置、以及，与所述取样装置200一体或独立设置的取样控制单元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；所述取样控制单元300分别与所述取样装置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，以及用于为所述取样控制单元300提供运行速度及物料运输流量数据；
所述取样控制单元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，控制所述取样装置取样体的长度和转速；
以及，控制所述取样装置执行取样动作。
在一些优选实施例中，所述取样控制单元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、取样体长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长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长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、所述长度初始值以及所述转速调整值，生成控制模型。
在一些优选实施例中，所述取样控制单元300，被进一步配置为，按照下述步骤，控制所述取样装置取样体的长度和转速：
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，确定取样装置取样体的理论长度和理论转速；
将取样装置取样体从当前长度调节至所述理论长度；
将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，所述取样控制单元300，被进一步配置为，按照下述步骤，控制所述取样装置取样体的长度和转速：
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，确定所述取样装置取样体的长度调整值和转速调整值；
根据所述长度调整值，控制所述取样装置取样体的长度增大，以及根据所述转速调整值，控制所述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，控制所述取样装置取样体的长度和转速不变。
在一些优选实施例中，所述取样控制单元300，被进一步配置为，执行下述程序步骤：记录并存储所述取样装置的取样时间。
在一些优选实施例中，所述取样控制单元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长度控制取样装置、取样控制方法及系统，其中，长度控制取样装置，包括旋转驱动机构、取样体、接样装置、机架以及传动组件；传动组件包括电机、转轴和齿轮；取样体包括第一取样部和第二取样部；第一取样部的一端与旋转驱动机构连接，另一端开设有凹口，设于第二取样部的凸出部与伸入所述凹口、与所述第一取样部滑动连接；所述凸出部上设有齿条；齿轮在凸出部上与齿条啮合。取样时，通过旋转驱动机构，使第一取样部和第二取样部由高位旋转至低位，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。再通过电机和转轴控制齿轮转动，从而带动齿条及凸出部在凹口内上下滑动，从而改变取样体长度，控制取样量。本申请取样控制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，控制所述取样装置取样体的长度和转速，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 (11)

1.一种皮带机运输物料长度控制取样装置，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）和所述取样体（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：
所述取样装置还包括传动组件（5）；所述传动组件（5）包括固定在所述机架（3）的电机（51）、与所述电机（51）连接的转轴（52），以及与所述转轴（52）连接的齿轮（53）；
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）的一端与所述旋转驱动机构（1）连接；
所述第一取样部（21）的另一端设有长形凹口（211）；所述第二取样部（22）靠近所述第一取样部（21）的一端设有长形凸出部（221）；所述凸出部（221）伸入所述凹口（211）、与所述第一取样部（21）滑动连接；
所述凸出部（221）上设有齿条；所述齿轮（53）设于所述凸出部（221）上、与所述齿条啮合连接；
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；
其中，当皮带机（4）的物料运输流量大于预设的执行阈值时，所述取样装置执行取样动作，所述取样装置被控制执行取样动作时，所述取样体（2）的长度和转速是根据皮带机（4）当前的运行速度、物料运输流量以及预先生成的控制模型进行控制的。
2.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于，所述第二取样部（22）的另一端设有取样斗（222）。
3.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于，所述凸出部（221）与所述第一取样部（21）的凹口（211）边缘通过滚珠或滚轮滑动连接。
4.一种取样控制方法，用于控制权利要求1所述的长度控制取样装置，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，控制所述取样装置取样体的长度和转速；
以及，控制所述取样装置执行取样动作。
5.根据权利要求4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、取样体长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长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长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、所述长度初始值以及所述转速调整值，生成控制模型。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，按照下述步骤，控制所述取样装置取样体的长度和转速：
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，确定取样装置取样体的理论长度和理论转速；
将所述取样装置的取样体从当前长度调节至所述理论长度；
将所述取样装置的取样体从当前转速调节至所述理论转速。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，按照下述步骤，控制所述取样装置取样体的长度和转速：
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，确定所述取样装置取样体的长度调整值和转速调整值；
根据所述长度调整值，控制所述取样装置取样体的长度增大，以及根据所述转速调整值，控制所述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，控制所述取样装置取样体的长度和转速不变。
8.根据权利要求4-7任一项所述的方法，其特征在于，还包括：记录并存储所述取样装置的取样时间。
9.根据权利要求4-7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。
10.一种取样控制系统，其特征在于，包括皮带机物料运输系统、权利要求1-3任一项所述的取样装置、以及，与所述取样装置一体或独立设置的取样控制单元；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；所述取样控制单元分别与所述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，以及用于为所述取样控制单元提供运行速度及物料运输流量数据；
所述取样控制单元，被配置为执行权利要求4-9任一项所述的取样控制方法。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述取样控制单元进一步被配置为执行下述步骤：
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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