CN112093675A - 垃圾发电全自动给料控制方法和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾发电全自动给料控制方法和控制系统，方法采用三维点云数据获取垃圾存储池内的垃圾状态，并获取垃圾存储池内的垃圾当前状态数据，通过垃圾当前状态数据获取最佳卸料门，在最佳卸料门与垃圾车之间建立引导路线并开启最佳卸料门进行卸料，实时获取投料口投料状态，缺料时智能调度给料起重机进行投料，系统为垃圾存储池上设置有上位机系统、给料起重机控制子系统、垃圾存储池卸料门控制子系统和视频监控装置，具有节省了人力，提高了工作效率的有益效果。

Description

垃圾发电全自动给料控制方法和控制系统

技术领域

本发明属于垃圾发电领域，尤其涉及一种垃圾发电全自动给料控制方法和控制系统。

背景技术

在社会经济快速发展的大背景下，大众的生活得到了极大改善，生活垃圾的产量也随之增多。垃圾的污染易对人体、环境、社会经济产生恶劣的影响，因此越来越多的垃圾的处理已经成为我国急需解决的一个问题。

我国的垃圾处理技术主要分为三种：填埋、焚烧和堆肥。

焚烧方式能够产生大量的热能，经由焚烧发电装置可将热量转为电能，使得能源充分利用，通过烟气净化装置可以避免焚烧产生的气体对环境造成污染，是一种减小垃圾体积的行之有效的方法。

垃圾给料系统是垃圾焚烧发电中的重要组成系统，主要承担生活垃圾的卸料、抓取、搅拌、分区发酵、投入焚烧炉等工作。目前国产采用的给料系统设备其控制方式多采用手动控制或半自动控制，其工作效率、运行稳定性和安全性都无法达到较高水平，而全自动控制的垃圾给料设备采用进口，价格昂贵。为了改善工作条件，提高工作效率，降低成本，如何实现垃圾焚烧给料系统的全自动化作业是一个重要的研究方向。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种垃圾发电全自动控制方法和控制系统。

垃圾发电全自动给料控制方法，包括如下步骤

步骤一：上位机系统在同一时间内获取垃圾存储池内的三维激光点云数据，并对获取的三维激光点云数据分类整理、三维建模和渲染成型，实现上位机系统对垃圾存储池内的垃圾状态和垃圾给料起重机实时监控；

步骤二：上位机系统对进入工作区域内的垃圾车进行识别，并同时实时获取垃圾存储池内垃圾当前状态数据，所述垃圾当前状态数据包括垃圾存储池上的每个卸料门处的垃圾高度、垃圾堆积时间、垃圾搅拌次数和每个卸料门与投料口的距离；

步骤三：上位机系统根据垃圾当前状态数据计算得到最佳卸料门，在最佳卸料门与识别成功的垃圾车之间建立引导路线，使所述垃圾车沿引导路线行至最佳卸料门处；

步骤四：上位机系统接收到卸料门发送的开启最佳卸料门请求，上位机系统判断垃圾存储池内的垃圾是否处于投料状态，若垃圾存储池未处于投料状态，上位机系统开启最佳卸料门，所述垃圾车进行卸料作业；若垃圾存储池处于投料状态，则上位机系统进行等待延时后，再次判断垃圾存储池内的垃圾是否处于投料状态；

步骤五：上位机系统接收到卸料门发送的关闭最佳卸料门请求，则上位机系统将最佳卸料门关闭；

步骤六：上位机系统实时获取垃圾存储池上投料口的投料状态判断投料口是否出现缺料，若出现缺料，则上位机系统进行投料智能调度，并对投料口进行补料作业；若未出现缺料，则上位机系统继续获取所述上料口的投料状态。

步骤一中，所述三维激光点云数据为设置在卸料门处的三维激光扫描器与垃圾存储池内的垃圾表面之间的坐标距离和设置在给料起重机上的三维激光扫描器与给料起重机运行机构之间的坐标距离；

所述分类整理为将三维激光点云数据按坐标进行分类整理。

步骤二中，所述上位机系统中预先存储有垃圾车的车辆识别信息，所述垃圾车的车辆识别信息为车牌号或驾驶员的人脸信息中的一种或两种；

步骤二中，垃圾堆积时间由卸料门此次打开时间减去上次卸料门关闭时间得到；

垃圾搅拌次数由垃圾存储池内的起重机抓斗动作次数减去起重机抓斗投料次数得到；

每个卸料门与投料口的距离通过测量得到且预先存储至上位机系统中；

每个卸料门处的垃圾高度的获取方法为

S1）:多个三维激光扫描器同一时间对每个卸料门处的垃圾进行扫描，多个三维激光扫描器输出不同坐标点的三维激光点云数据；

S2):上位机系统对不同坐标点的三维激光点云数据按坐标进行分类整理，得到每个三维激光扫描器距离垃圾存储池中垃圾表面的高度数据

，上位机系统中预先存储有每个三维激光扫描器在垃圾存储池中的安装高度

，上位机系统计算得到每个卸料门处的垃圾高度H为

。

步骤三中，所述最佳卸料门的确定方法为，上位机系统分别比较每个卸料门处的垃圾高度、垃圾堆积时间、垃圾搅拌次数和卸料门与投料口的距离；将垃圾高度最小、垃圾堆积时间最长、垃圾搅拌次数最多或卸料门与投料口距离最小的卸料门作为最佳卸料门；

步骤三中，引导路线的建立方法为，

在每个卸料门与垃圾车进入工作区域的入口处之间的通道上分别设置指引显示屏、指引路灯或语音提示设备中的一种或多种；

上位机系统计算得出最佳卸料门后，将最佳卸料门与垃圾车进入工作区域的入口处之间的通道上的指引显示屏或路灯点亮，语音提示设备进行语音指引提示。

步骤四中，垃圾存储池内的垃圾是否处于投料作业是上位机系统检测起重机抓斗是否处于抓料而判断的；所述上位机系统进行等待延时的时间为不超过六十秒。

步骤六中，上位机系统进行投料智能调度，并对投料口进行补料作业的方法包括如下步骤：

M1）：根据垃圾存储池内的多个给料起重机的运行区域将垃圾存储池分成相应的多个子区域；

M2）：上位机系统获取每个子区域内的给料起重机位置和垃圾状态点云数据；

M3）：上位机系统根据垃圾状态点云数据获取每个子区域内垃圾高度数据，并将每个子区域内的垃圾高度数据进行比对，将子区域内垃圾高度数据的最大值确定为取料点；

M4）：上位机系统判断每个子区域内的给料起重机是否正在进行投料作业，若均未进行投料作业，则上位机系统比对每个子区域内的给料起重机位置与取料点之间的距离，上位机系统调用给料起重机位置距离取料点最小的给料起重机进行取料作业，所述给料起重机取料称重后，将重量值传输至上位机系统，并将物料运输至投料口投料。

所述垃圾发电全自动给料控制方法还设置有故障预警方法，所述故障预警方法为：

T1）：上位机系统获取给料起重机的运行状态信号和运行参数；上位机系统获取卸料门的运行状态信号和运行参数；

给料起重机的运行状态信号为给料起重机上电动机的运行停止信号；

给料起重机的运行参数包括给料起重机的抓取料前后的荷载信号、给料起重机的起升高度信号、给料起重机上大车运行位置、给料起重机上小车运行位置、、给料起重机上电动机运行电流和电压、给料起重机上电动机运行频率；

卸料门的运行状态信号为卸料门停止信号、卸料门运行信号、卸料门打开到位信号和卸料门闭合到位信号；

卸料门的运行参数包括卸料门上电动机机超载信号；

T2）：上位机系统检测是否接收到给料起重机的运行状态信号或卸料门的运行状态信号，若为正常接收到，则上位机系统停止给料，并发出故障预警信号；

T3）：上位机系统判断获取的给料起重机的运行参数是否超出了给料起重机的正常工作的额定值或上位机系统判断获取的卸料门的运行参数是否超出了卸料门电动机工作的额定值，若超过，则上位机系统停止给料，并发出故障预警信号。

一种垃圾发电全自动控制控制系统，包括垃圾存储池，所述垃圾存储池上设置有上位机系统、给料起重机控制子系统、垃圾存储池卸料门控制子系统和视频监控装置，所述给料起重机控制子系统和垃圾存储池卸料门控制子系统为电气互锁连接，所述视频监控装置、给料起重机控制子系统和垃圾存储池卸料门控制子系统均与上位机系统电连接。

所述上位机系统为B/S架构，所述上位机系统为PC机或服务器中的一种或多种，所述上PC机或服务器上设置有综合监控管理平台，所述综合监控管理平台包括起始登录界面、参数监控界面、故障报警界面、三维可视化界面、监控报表界面和系统设置界面；

所述给料起重机控制子系统包括运行控制装置和起重机三维激光扫描定位装置，所述运行控制装置包括起重机PLC控制器、起重机传感器设备和交流变频驱动设备，所述三维激光扫描定位装置和起重机传感器设备均设置在给料起重机上，所述给料起重机通过起重机传感器设备和交流变频驱动设备与起重机PLC控制器电连接，所述起重机PLC控制器与上位机系统电连接，所述三维激光扫描定位装置与上位机系统电连接；

所述垃圾存储池卸料门控制子系统包括垃圾车引导系统、液压驱动装置、卸料门PLC及卸料门传感器设备，所述垃圾车引导系统与上位机系统电连接，所述卸料门上设置有卸料门传感器设备，所述卸料门通过液压驱动装置和卸料门传感设备与卸料门PLC电连接，所述卸料门PLC与上位机系统电连接。

所述视频监控装置包括多个防爆摄像头、硬盘录像机和显示器，所述多个防爆摄像头与显示器均与硬盘录像机电连接，所述硬盘录像机与上位机系统电连接。

所述三维激光扫描定位装置为三维激光扫描器，所述三维激光扫描器为多个，所述起重机传感器设备包括高度编码器、称重传感器和测距编码器；所述交流变频驱动设备为交流变频驱动器；

所述垃圾车引导系统包括识别摄像头和车辆引导指示装置，所述车辆引导指示装置为显示屏、路灯或喇叭中的一种或多种；

所述液压驱动装置为液压泵站和液压推杆，所述液压泵站通过液压推杆与卸料门活动连接；

所述卸料门传感设备包括激光防撞传感器和行程限位开关。

本发明公开了一种垃圾发电全自动给料控制方法和控制系统，所述控制方法采用三维点云数据获取垃圾存储池内的垃圾状态，并获取垃圾存储池内的垃圾当前状态数据，通过垃圾当前状态数据获取最佳卸料门，在最佳卸料门与垃圾车之间建立引导路线，完成垃圾车的智能引导和卸料，自动进行垃圾车的引导节省了人力，提高了工作效率，而且由于垃圾车每次进行卸料时均是在最佳卸料门处完成的，这样也可保证垃圾存储池内的垃圾分布较为均匀，减少了垃圾存储池内给料起重机对垃圾的搅拌工序，提升了工作效率，降低设备的运行成本，延长了设备使用寿命，此外，所述控制方法还可实时监控垃圾存储池上投料口的的投料状态，投料口的投料缺少时，可通过智能调度最优的给料起重机进行完成投料作业，由于每次驱动的给料起重机均是距离最小投料点的给料起重机，有效节约起重机的能耗，缩短了投料时间，进一步提升工作效率，而且，所述控制方法中还包括垃圾车识别和故障预警方法，提升了垃圾发电全自动给料控制的安全性，所述垃圾发电全自动给料控制系统采用系统模块化设计为全自动给料控制方法提供硬件支撑。

附图说明

图1是垃圾发电全自动给料控制方法的总体流程图。

图2是垃圾发电全自动给料控制系统的框架结构示意图。

图3是垃圾发电全自动给料控制系统的结构布局示意图。

图4是给料起重机结构的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施，而不是全部的实施，基于本发明的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，垃圾发电全自动给料控制方法，包括如下步骤：

步骤一：上位机系统在同一时间内获取垃圾存储池内的三维激光点云数据，并对获取的三维激光点云数据分类整理、三维建模和渲染成型，实现上位机系统对垃圾存储池内的垃圾状态和垃圾给料起重机实时监控；

步骤二：上位机系统对进入工作区域内的垃圾车进行识别，并同时实时获取垃圾存储池内垃圾当前状态数据，所述垃圾当前状态数据包括垃圾存储池上的每个卸料门处的垃圾高度、垃圾堆积时间、垃圾搅拌次数和每个卸料门与投料口的距离；

步骤三：上位机系统根据垃圾当前状态数据计算得到最佳卸料门，在最佳卸料门与识别成功的垃圾车之间建立引导路线，使所述垃圾车沿引导路线行至最佳卸料门处；

步骤四：上位机系统接收到卸料门发送的开启最佳卸料门请求，上位机系统判断垃圾存储池内的垃圾是否处于投料状态，若垃圾存储池未处于投料状态，上位机系统开启最佳卸料门，所述垃圾车进行卸料作业；若垃圾存储池处于投料状态，则上位机系统进行等待延时后，再次判断垃圾存储池内的垃圾是否处于投料状态；

步骤五：上位机系统接收到卸料门发送的关闭最佳卸料门请求，则上位机系统将最佳卸料门关闭；

步骤六：上位机系统实时获取垃圾存储池上投料口的投料状态判断投料口是否出现缺料，若出现缺料，则上位机系统进行投料智能调度，并对投料口进行补料作业；若未出现缺料，则上位机系统继续获取所述上料口的投料状态。

步骤一中，所述三维激光点云数据为设置在卸料门处的三维激光扫描器与垃圾存储池内的垃圾表面之间的坐标距离和设置在给料起重机上的三维激光扫描器与给料起重机运行机构之间的坐标距离；

所述分类整理为将三维激光点云数据按坐标进行分类整理。

步骤二中，所述上位机系统中预先存储有垃圾车的车辆识别信息，所述垃圾车的车辆识别信息为车牌号或驾驶员的人脸信息中的一种或多种；

步骤二中，垃圾堆积时间由卸料门此次打开时间减去上次卸料门关闭时间得到；

垃圾搅拌次数由垃圾存储池内的起重机抓斗动作次数减去起重机抓斗投料次数得到；

每个卸料门与投料口的距离通过测量得到且预先存储至上位机系统中；

每个卸料门处的垃圾高度的获取方法为

S1）:多个三维激光扫描器同一时间对每个卸料门处的垃圾进行扫描，多个三维激光扫描器输出不同坐标点的三维激光点云数据；

S2):上位机系统对不同坐标点的三维激光点云数据按坐标进行分类整理，得到每个三维激光扫描器距离垃圾存储池中垃圾表面的高度数据

，上位机系统中预先存储有每个三维激光扫描器在垃圾存储池中的安装高度

，上位机系统计算得到每个卸料门处的垃圾高度H为

。

步骤三中，所述最佳卸料门的确定方法为，上位机系统分别比较每个卸料门处的垃圾高度、垃圾堆积时间、垃圾搅拌次数和卸料门与投料口的距离；将垃圾高度最小、垃圾堆积时间最长、垃圾搅拌次数最多或卸料门与投料口距离最小的卸料门作为最佳卸料门。

步骤三中，引导路线的建立方法为，

在每个卸料门与垃圾车进入工作区域的入口处之间的通道上分别设置指引显示屏、指引路灯或语音提示设备中的一种或多种；

上位机系统计算得出最佳卸料门后，将最佳卸料门与垃圾车进入工作区域的入口处之间的通道上的指引显示屏或路灯点亮，语音提示设备进行语音指引提示。

步骤四中，垃圾存储池内的垃圾是否处于投料作业是上位机系统检测起重机抓斗是否处于抓料而判断的；所述上位机系统进行等待延时的时间为不超过六十秒。

步骤六中，上位机系统进行投料智能调度，并对投料口进行补料作业的方法包括如下步骤：

M1）：根据垃圾存储池内的多个给料起重机的运行区域将垃圾存储池分成相应的多个子区域；

M2）：上位机系统获取每个子区域内的给料起重机位置和垃圾状态点云数据；

M3）：上位机系统根据垃圾状态点云数据获取每个子区域内垃圾高度数据，并将每个子区域内的垃圾高度数据进行比对，将子区域内垃圾高度数据的最大值确定为取料点；

M4）：上位机系统判断每个子区域内的给料起重机是否正在进行投料作业，若均未进行投料作业，则上位机系统比对每个子区域内的给料起重机位置与取料点之间的距离，上位机系统调用给料起重机位置距离取料点最小的给料起重机进行取料作业，所述给料起重机取料称重后，将重量值传输至上位机系统，并将物料运输至投料口投料。

所述投料口安装有投料口开闭状态的传感器，所述投料口开闭状态的传感器优选为接近开关，在投料口的料斗上安装有料位传感器，所述料位传感器优选为物位计，用于检测料斗内料位的多少，判断是否缺料。

所述垃圾发电全自动给料控制方法还设置有故障预警方法，所述故障预警方法为：

T1）：上位机系统获取给料起重机的运行状态信号和运行参数；上位机系统获取卸料门的运行状态信号和运行参数；

给料起重机的运行状态信号为给料起重机上电动机的运行停止信号；

给料起重机的运行参数包括给料起重机的抓取料前后的荷载信号、给料起重机的起升高度信号、给料起重机上大车运行位置、给料起重机上小车运行位置、、给料起重机上电动机运行电流和电压、给料起重机上电动机运行频率；所述荷载信号也即是称重信号；

卸料门的运行状态信号为卸料门停止信号、卸料门运行信号、卸料门打开到位信号和卸料门闭合到位信号；

卸料门的运行参数包括卸料门上电动机机超载信号；

T2）：上位机系统检测是否接收到给料起重机的运行状态信号或卸料门的运行状态信号，若为正常接收到，则上位机系统停止给料，并发出故障预警信号；

T3）：上位机系统判断获取的给料起重机的运行参数是否超出了给料起重机的正常工作的额定值或上位机系统判断获取的卸料门的运行参数是否超出了卸料门电动机工作的额定值，若超过，则上位机系统停止给料，并发出故障预警信号。

给料起重机的常见故障包括起升超载故障和起重机大车故障，起升超载故障的判断分为抓取垃圾卡阻超载和机械故障卡阻超载，当上位机系统判断给料起重机的荷载信号超出正常荷载信号值时会进行报警，再根据起升机构的电流是否超出电机额定值，以及由三维点云数据判断给料起重机抓斗是处于垃圾面上还是悬空状态来判断是抓取垃圾卡阻超载，还是机械故障卡阻超载。若起重机抓斗在垃圾面上，且起升机构的电流超出电机额定值，则可判断为抓取垃圾卡阻超载；若起重机抓斗悬空，且起升机构的电流未超出电机额定值，则可判断为机械故障卡阻超载，根据故障判断进行设备的检修。

所述起重机大车故障是起重机大车的运行故障，是根据起重机大车上设置的限位传感器来进行判断的，起重机大车开始运行时，若起重机大车的制动器限位正常，起重机大车左右限位也正常，但起重机大车的位置数据未发送变化，则此时上位机系统会进行报警，并停止上料作业。

如图2至图3所示，一种垃圾发电全自动给料控制系统，包括垃圾存储池20，所述垃圾存储池20上设置有上位机系统1、给料起重机控制子系统3、垃圾存储池卸料门控制子系统14和视频监控装置18，所述给料起重机控制子系统3和垃圾存储池卸料门控制子系统14为电气互锁连接，所述视频监控装置18、给料起重机控制子系统3和垃圾存储池卸料门控制子系统14均与上位机系统1电连接。

所述电气互锁式保证在给料起重机控制子系统3在进行控制上料操作时，垃圾存储池卸料门控制子系统14不会向卸料门11发送开门指令。

所述电气互锁是将一个继电器的常闭触点接入另一个继电器的线圈控制回路里，这样一个继电器得电动作时，另一个继电器的控制回路会出现断路不能进行控制。

所述上位机系统1为B/S架构，所述上位机系统1为PC机或服务器中的一种或多种，所述上PC机或服务器上设置有综合监控管理平台2，所述综合监控管理平台2包括起始登录界面、参数监控界面、故障报警界面、三维可视化界面、监控报表界面和系统设置界面；

所述起始登录界面用于验证登录；

所述参数监控界面用于将获取的给料起重机的运行状态信号和运行参数、卸料门的运行状态信号和运行参数进行实时显示；

所述故障报警界面，用于显示故障信息；

所述三维可视化界面，是通过获取垃圾存储池内的三维激光点云数据并经过分类整理、三维建模和渲染成型来进行显示；

所述监控报表界面，是记录所述系统的设备运行状态和生成报表，如设备故障信息的记录，给料起重机投料次数、投料重量和投料时间的记录；

所述系统设置界面用于对系统中的传感器设备进行标定或校准。

所述给料起重机控制子系统3包括运行控制装置和三维激光扫描定位装置4，所述运行控制装置包括起重机PLC控制器8、起重机传感器设备5和交流变频驱动设备7，所述三维激光扫描定位装置4和起重机传感器设备5均设置在给料起重机6上，所述给料起重机6通过起重机传感器设备5和交流变频驱动设备7与起重机PLC控制器8电连接，所述起重机PLC控制器8与上位机系统1电连接，所述三维激光扫描定位装置4与上位机系统1电连接；

所述垃圾存储池卸料门控制子系统14包括垃圾车引导系统13、液压驱动装置9、卸料门PLC 10及卸料门传感器设备12，所述垃圾车引导系统13与上位机系统1电连接，所述卸料门11上设置有卸料门传感器设备12，所述卸料门11通过液压驱动装置9和卸料门传感设备12与卸料门PLC 10电连接，所述卸料门PLC 10与上位机系统1电连接。

所述视频监控装置18包括多个防爆摄像头15、硬盘录像机16和显示器17，所述多个防爆摄像头15与显示器17均与硬盘录像机16电连接，所述硬盘录像机16与上位机系统1电连接。所述多个防爆摄像头15可以获取垃圾存储池20内的视频信息，也可获取垃圾车与卸料门之间的引导路线的视频信息。

如图3至图4所示，所述给料起重机6包括起重机大车27、起重机小车26和起升机构24，所述起重机大车27与垃圾存储池20滑动连接，所述起重机小车26设置在起重机大车27上，起重机小车26与起重机大车27之间滑动连接，所述起重机小车26上设置有起升机构24，所述起重机大车27上设置有大车运行电机，所述起重机小车26上设置有小车运行电机，所述起升机构包括起升电机29、减速器30、卷筒31和抓斗28，所述起升电机29的输出轴通过减速器30与卷筒31转动连接，所述卷筒31通过钢丝绳33与抓斗28连接。

给料起重机上的大车运行电机、小车运行电机和起升电机上还设置有极限位置检测限位开关，以保障给料起重机的安全作业。

所述三维激光扫描定位装置4为三维激光扫描器，所述三维激光扫描器为多个，所述三维激光扫描定位装置4设置在给料起重机6上的起重机大车27上和起重机小车26上；垃圾存储池内在每个卸料门11的位置处也设置有多个三维激光器，用于检测每个卸料门11处的垃圾状态。

三维激光扫描器可以从不同方位对给料起重机6和垃圾存储池20进行三维激光扫描，形成三维激光点云数据，并将三维激光点云数据传输至上位机系统1中进行存储，综合监控管理平台2对采集的三维激光点云数据进行分类整理、三维建模和渲染成型以实现对给料起重机6和垃圾存储池20的三维实时监控。

所述起重机传感器设备5包括高度编码器23、称重传感器32和测距编码器25；所述高度编码器23设置在给料起重机6上的卷筒31的端部，用于记录卷筒31转的圈数，并根据卷筒31的截面周长将圈数转换为抓斗34提升的高度值；所述称重传感器32设置在卷筒端部的支撑架上。

称重传感器32将数据以4~20模拟量的形式传输至起重机PLC控制器8中，通过上位机系统1上的综合监控软件的系统设置界面对称重传感器32进行零点标定，以起升机构24空载为零点，即抓斗28未进行物料抓取，当抓斗28悬空时从称重传感器32读取的数据为抓斗28的自重，抓斗28完成物料抓取后，此时，从称重传感器32上读取的数据为抓斗28的自重加上物料的重量，经过减去抓斗28的自重后，所得的数据值即为抓取物料的重量，确定每次抓料的重量值，并将重量至传输至上位机系统1中记录存储，而后给料起重机进行投料作业。

所述测距编码器25分别设置在起重机大车27上的从动轮上和起重机小车26的从动轮上，以用于确定给料起重机的位置。

所述交流变频驱动设备7为交流变频驱动器；起重机PLC控制器8判定起重机传感器设备8运行正常，满足运行条件时，通过交流变频驱动设备7向给料起重机6输出控制命令，给料起重机6开始动作。

所述垃圾车引导系统13包括识别摄像头19和车辆引导指示装置22，所述车辆引导指示装置22为显示屏、路灯或喇叭中的一种或多种；所述识别摄像头19可将识别的车辆信息传输至上位机系统1中，并与上位机系统1中预先存储的车辆信息进行比对，若比对一致，则垃圾车识别成功。

垃圾车到达工作区域后，通过人工手动即由司机现地手动或上位机系统1自动向卸料门PLC10发出开启卸料门的申请，允许后方可开启卸料门11。

所述液压驱动装置为液压泵站和液压推杆，所述液压泵站通过液压推杆与卸料门活动连接。

所述卸料门传感设备12包括激光防撞传感器21和行程限位开关，所述行程限位开关设置在卸料门上。所述激光防撞传感器21可以检测垃圾车是否超出规定的引导路线范围。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.垃圾发电全自动给料控制方法，其特征在于，包括如下步骤

步骤一：上位机系统在同一时间内获取垃圾存储池内的三维激光点云数据，并对获取的三维激光点云数据分类整理、三维建模和渲染成型，实现上位机系统对垃圾存储池内的垃圾状态和垃圾给料起重机实时监控；

步骤二：上位机系统对进入工作区域内的垃圾车进行识别，并同时实时获取垃圾存储池内垃圾当前状态数据，所述垃圾当前状态数据包括垃圾存储池上的每个卸料门处的垃圾高度、垃圾堆积时间、垃圾搅拌次数和每个卸料门与投料口的距离；

步骤三：上位机系统根据垃圾当前状态数据计算得到最佳卸料门，在最佳卸料门与识别成功的垃圾车之间建立引导路线，使所述垃圾车沿引导路线行至最佳卸料门处；

步骤四：上位机系统接收到卸料门发送的开启最佳卸料门请求，上位机系统判断垃圾存储池内的垃圾是否处于投料状态，若垃圾存储池未处于投料状态，上位机系统开启最佳卸料门，所述垃圾车进行卸料作业；若垃圾存储池处于投料状态，则上位机系统进行等待延时后，再次判断垃圾存储池内的垃圾是否处于投料状态；

步骤五：上位机系统接收到卸料门发送的关闭最佳卸料门请求，则上位机系统将最佳卸料门关闭；

步骤六：上位机系统实时获取垃圾存储池上投料口的投料状态判断投料口是否出现缺料，若出现缺料，则上位机系统进行投料智能调度，并对投料口进行补料作业；若未出现缺料，则上位机系统继续获取所述上料口的投料状态。

2.根据权利要求1所述的垃圾发电全自动给料控制方法，其特征在于：步骤一中，所述三维激光点云数据为设置在卸料门处的三维激光扫描器与垃圾存储池内的垃圾表面之间的坐标距离和设置在给料起重机上的三维激光扫描器与给料起重机运行机构之间的坐标距离；

所述分类整理为将三维激光点云数据按坐标进行分类整理。

3.根据权利要求1所述的垃圾发电全自动给料控制方法，其特征在于：步骤二中，所述上位机系统中预先存储有垃圾车的车辆识别信息，所述垃圾车的车辆识别信息为车牌号或驾驶员的人脸信息中的一种或两种；

步骤二中，垃圾堆积时间由卸料门此次打开时间减去上次卸料门关闭时间得到；

垃圾搅拌次数由垃圾存储池内的起重机抓斗动作次数减去起重机抓斗投料次数得到；

每个卸料门与投料口的距离通过测量得到且预先存储至上位机系统中；

每个卸料门处的垃圾高度的获取方法为

S1）：多个三维激光扫描器同一时间对每个卸料门处的垃圾进行扫描，多个三维激光扫描器输出不同坐标点的三维激光点云数据；

S2)：上位机系统对不同坐标点的三维激光点云数据按坐标进行分类整理，得到每个三维激光扫描器距离垃圾存储池中垃圾表面的高度数据

,上位机系统中预先存储有每个三维激光扫描器在垃圾存储池中的安装高度

，上位机系统计算得到每个卸料门处的垃圾高度H为

。

4.根据权利要求1所述的垃圾发电全自动给料控制方法，其特征在于：步骤三中，所述最佳卸料门的确定方法为，上位机系统分别比较每个卸料门处的垃圾高度、垃圾堆积时间、垃圾搅拌次数和卸料门与投料口的距离；将垃圾高度最小、垃圾堆积时间最长、垃圾搅拌次数最多或卸料门与投料口距离最小的卸料门作为最佳卸料门；

步骤三中，引导路线的建立方法为，

在每个卸料门与垃圾车进入工作区域的入口处之间的通道上分别设置指引显示屏、指引路灯或语音提示设备中的一种或多种；

上位机系统计算得出最佳卸料门后，将最佳卸料门与垃圾车进入工作区域的入口处之间的通道上的指引显示屏或路灯点亮，语音提示设备进行语音指引提示。

5.根据权利要求1所述的垃圾发电全自动给料控制方法，其特征在于：步骤四中，垃圾存储池内的垃圾是否处于投料作业是上位机系统检测起重机抓斗是否处于抓料而判断的；所述上位机系统进行等待延时的时间为不超过六十秒。

6.根据权利要求1所述的垃圾发电全自动给料控制方法，其特征在于：步骤六中，上位机系统进行投料智能调度，并对投料口进行补料作业的方法包括如下步骤：

M1）：根据垃圾存储池内的多个给料起重机的运行区域将垃圾存储池分成相应的多个子区域；

M2）：上位机系统获取每个子区域内的给料起重机位置和垃圾状态点云数据；

M3）：上位机系统根据垃圾状态点云数据获取每个子区域内垃圾高度数据，并将每个子区域内的垃圾高度数据进行比对，将子区域内垃圾高度数据的最大值确定为取料点；

M4）：上位机系统判断每个子区域内的给料起重机是否正在进行投料作业，若均未进行投料作业，则上位机系统比对每个子区域内的给料起重机位置与取料点之间的距离，上位机系统调用给料起重机位置距离取料点最小的给料起重机进行取料作业，所述给料起重机取料称重后，将重量值传输至上位机系统，并将物料运输至投料口投料。

7.根据权利要求1所述的垃圾发电全自动给料控制方法，其特征在于：所述垃圾发电全自动给料控制方法还设置有故障预警方法，所述故障预警方法为：

T1）：上位机系统获取给料起重机的运行状态信号和运行参数；上位机系统获取卸料门的运行状态信号和运行参数；

给料起重机的运行状态信号为给料起重机上电动机的运行停止信号；

给料起重机的运行参数包括给料起重机的抓取料前后的荷载信号、给料起重机的起升高度信号、给料起重机上大车运行位置、给料起重机上小车运行位置、、给料起重机上电动机运行电流和电压、给料起重机上电动机运行频率；

卸料门的运行状态信号为卸料门停止信号、卸料门运行信号、卸料门打开到位信号和卸料门闭合到位信号；

卸料门的运行参数包括卸料门上电动机机超载信号；

T2）：上位机系统检测是否接收到给料起重机的运行状态信号或卸料门的运行状态信号，若为正常接收到，则上位机系统停止给料，并发出故障预警信号；

T3）：上位机系统判断获取的给料起重机的运行参数是否超出了给料起重机的正常工作的额定值或上位机系统判断获取的卸料门的运行参数是否超出了卸料门电动机工作的额定值，若超过，则上位机系统停止给料，并发出故障预警信号。

8.一种实现如权利要求1至7任一权利要求的垃圾发电全自动控制方法的控制系统，其特征在于：包括垃圾存储池，所述垃圾存储池上设置有上位机系统、给料起重机控制子系统、垃圾存储池卸料门控制子系统和视频监控装置，所述给料起重机控制子系统和垃圾存储池卸料门控制子系统为电气互锁连接，所述视频监控装置、给料起重机控制子系统和垃圾存储池卸料门控制子系统均与上位机系统电连接。

9.根据权利要求8所述的垃圾发电全自动给料控制系统，其特征在于：

所述上位机系统为B/S架构，所述上位机系统为PC机或服务器中的一种或多种，所述上PC机或服务器上设置有综合监控管理平台，所述综合监控管理平台包括起始登录界面、参数监控界面、故障报警界面、三维可视化界面、监控报表界面和系统设置界面；

所述给料起重机控制子系统包括运行控制装置和起重机三维激光扫描定位装置，所述运行控制装置包括起重机PLC控制器、起重机传感器设备和交流变频驱动设备，所述三维激光扫描定位装置和起重机传感器设备均设置在给料起重机上，所述给料起重机通过起重机传感器设备和交流变频驱动设备与起重机PLC控制器电连接，所述起重机PLC控制器与上位机系统电连接，所述三维激光扫描定位装置与上位机系统电连接；

所述垃圾存储池卸料门控制子系统包括垃圾车引导系统、液压驱动装置、卸料门PLC及卸料门传感器设备，所述垃圾车引导系统与上位机系统电连接，所述卸料门上设置有卸料门传感器设备，所述卸料门通过液压驱动装置和卸料门传感设备与卸料门PLC电连接，所述卸料门PLC与上位机系统电连接；

所述视频监控装置包括多个防爆摄像头、硬盘录像机和显示器，所述多个防爆摄像头与显示器均与硬盘录像机电连接，所述硬盘录像机与上位机系统电连接。

10.根据权利要求9所述的垃圾发电全自动给料控制系统，其特征在于：

所述三维激光扫描定位装置为三维激光扫描器，所述三维激光扫描器为多个，所述起重机传感器设备包括高度编码器、称重传感器和测距编码器；所述交流变频驱动设备为交流变频驱动器；

所述垃圾车引导系统包括识别摄像头和车辆引导指示装置，所述车辆引导指示装置为显示屏、路灯或喇叭中的一种或多种；

所述液压驱动装置为液压泵站和液压推杆，所述液压泵站通过液压推杆与卸料门活动连接；

所述卸料门传感设备包括激光防撞传感器和行程限位开关。

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