CN112382190B - 一种智能化选煤模拟实验室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化选煤模拟实验室，其包括：用于模拟工业设备的设备模拟装置和用于控制、管理设备模拟装置的实验室管理平台；实验室管理平台包括数据采集装置和控制主机，数据采集装置与设备模拟装置相连接且用于采集设备模拟装置自身数据和外部数据，控制主机与数据采集装置相连接且用于收集数据采集装置采集的数据并对数据进行处理。本发明利用工业设备模拟装置供学生间接接触选煤工业现场，让学生提前得到充分的现代工业现场体验感，增强知识与应用的结合，从而提高教学质量。

Description

一种智能化选煤模拟实验室

技术领域

本发明涉及实验室系统技术领域，特别是涉及一种智能化选煤模拟实验室。

背景技术

智能化选煤是指通过智能化技术在选煤行业的应用，依托选煤大数据与专家知识库，形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能系统，全面实现选煤厂的智能控制、智能管理、智能决策，最终实现智能化选煤厂的安全、高效、节能与环保。目前，多数选煤厂已开展智能化建设，但各个选煤厂建设程度及所要建设内容均不相同，缺乏类比性，因此，如果有相应的比较完善的智能化选煤模拟实验室，则可进行有价值的参考，做到有的放矢。

教育教学中获取知识的途径除了老师面授讲解以外，还有一个重要的途径就是实践学习。实践学习通过做实验的方式来获取和加深对理论知识的认知和理解，是目前比较快捷、安全和有效的方法。现有的实验室大多是为了理论研究、理论验证而设计建造，缺乏理论应用部分，不能够使学生亲身体验教学中的理论在现代工业中的应用，毕业后理论清楚，应用模糊，知识与应用结合能力差。目前，智能化选煤厂建设多在工业工厂进行，学生很难参与其中，所学习的理论知识与工业应用之间缺乏一个实践的中间环节。

发明内容

发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供了一种智能化选煤模拟实验室，其利用工业设备模拟装置供学生间接接触工业现场，让学生提前得到充分的现代工业现场体验感，增强知识与应用的结合，从而提高教学质量。

为实现上述目的，发明采用的技术方案是：一种智能化选煤模拟实验室，其特征在于，包括：用于模拟工业设备的设备模拟装置和用于控制、管理设备模拟装置的实验室管理平台；

所述实验室管理平台包括数据采集装置和控制主机，所述数据采集装置与设备模拟装置相连接且用于采集设备模拟装置自身数据和外部数据，所述控制主机与数据采集装置相连接且用于收集数据采集装置采集的数据并对数据进行处理。

上述的智能化选煤模拟实验室，其特征在于，所述设备模拟装置为模拟胶带输送机；

所述模拟胶带输送机包括第一传送带、第二传送带、第三传送带、第四传送带、视觉识别装置、自动分拣装置和控制柜，所述第一传送带、第二传送带、第三传送带、第四传送带依次首尾相接且围成一个矩形框，所述视觉识别装置设置在第三传送带的上方，所述自动分拣装置设置在第三传送带的上方，

所述第一传送带、第二传送带、第三传送带和第四传送带上均设置有胶带输送机保护装置和控制模拟胶带输送机停止的拉线开关；

所述胶带输送机保护装置包括防滑保护装置、堆煤保护装置、防跑偏保护装置、温度保护装置、烟雾保护装置、超温自动洒水保护装置、张紧力下降保护装置、防撕裂保护装置；

所述控制柜分别与第一传送带、第二传送带、第三传送带和第四传送带相连接且用于控制第一传送带、第二传送带、第三传送带和第四传送带单动或者联动，所述控制柜与视觉识别装置相连接且用于控制视觉识别装置对传送带上的物料进行识别，所述控制柜与自动分拣装置相连接且用于控制自动分拣装置对传送带上的物料进行分拣。

上述的智能化选煤模拟实验室，其特征在于，所述数据采集装置与模拟胶带输送机连接且用于采集模拟胶带输送机自身数据和外部数据，

所述模拟胶带输送机的自身数据包括：模拟胶带输送机电机的电流电压及温度信息、胶带输送机保护装置的保护信息、控制柜的控制指令信息和视觉识别装置采集的物量信息，

所述模拟胶带输送机的外部数据包括：模拟胶带输送机周边环境的温度信息、噪音信息，模拟胶带输送机的震动信息，

所述周边环境的温度信息和噪音信息通过固定设置在模拟胶带输送机周边环境中的温度传感器和噪音传感器采集或者通过设置在可行走机器人身上的温度传感器和噪音传感器采集，

所述模拟胶带输送机的震动信息通过设置在模拟胶带输送机上的震动传感器采集。

上述的智能化选煤模拟实验室，其特征在于，所述设备模拟装置为煤水实验装置；

所述煤水实验装置包括混合桶、储水桶、泵、输送管道、第一压力传感器、第二压力传感器、流量计、重力分选管、入料阀、第一返水阀和第二返水阀，

所述混合桶的出料口通过输送管道与泵的进水口相连通，所述泵的出水口通过输送管道分别与重力分选管的进料口相连通、与储水桶相连通、与混合桶相连通，所述重力分选管的轻质物料出口和重质物料出口均通过输送管道与混合桶的入料口相连通，所述重力分选管的出水口通过输送管道与储水桶相连通，所述入料阀设置在混合桶与泵的进水口之间的输送管道上，所述第一返水阀设置在泵与储水桶之间的输送管道上，所述第二返水阀设置在泵出水口与混合桶之间的输送管道上，所述第一压力传感器和第二压力传感器依次设置在泵与重力分选管之间的输送管道上，所述流量计设置在重力分选管与储水桶之间的输送管道上，所述混合桶和储水桶上均设置有液位计；

所述入料阀、第一返水阀和第二返水阀均为电动阀门；

所述混合桶内的物料为水和用于模拟选煤厂原煤的不同大小的塑料颗粒，所述塑料颗粒模的密度大于水。

上述的智能化选煤模拟实验室，其特征在于，所述设备模拟装置为用于模拟浮选机的浮沉实验装置和或自动搬运及分拣装载装置。

上述的智能化选煤模拟实验室，其特征在于，所述设备模拟装置为智能仓储装置，所述智能仓储装置包括：仓储管理主机、报警推送模块、识别标签和扫描仪，所述识别标签设置在需要仓储的物料上，所述扫描仪与仓储管理主机连接且用于通过扫描识别标签获取识别标签对应的物料信息并对物料信息做进库或出库标记，所述报警推送模块用于读取仓储管理主机内存储的物料信息，当物料数量低于或高于报警推送模块内的预设值时，报警推送模块发出报警信息并将报警信息推送给控制主机，所述控制主机与仓储管理主机连接且用于读取仓储管理主机内的物料信息和物料对应的位置信息。

上述的智能化选煤模拟实验室，其特征在于，所述设备模拟装置为自动装载装置，所述自动装载装置包括火车模型、运行平台、车号识别器、视觉识别、自动装载装置控制器和触摸屏控制界面，所述火车模型设置在运行平台上，所述运行平台上设置有模拟车站，所述车号识别器和视觉识别设置在所述模拟车站上且用于对进出所述模拟车站的火车模型进行识别，所述自动装载装置控制器与火车模型连接用于控制火车模型在运行平台运行，所述自动装载装置控制器与车号识别器及视觉识别连接用于获取车号识别器和视觉识别识别的火车模型进出所述模拟车站的信息并将获取的进出站信息生产报表，所述触摸屏控制界面与自动装载装置控制器连接用于将触摸屏控制界面接收的用户控制指令传输给自动装载装置控制器，自动装载装置控制器按照指令控制火车模型进出所述模拟车站及装载。

上述的智能化选煤模拟实验室，其特征在于，所述设备模拟装置为UWB定位装置，所述UWB定位装置包括：UWB基站、定位标签和定位控制主机，所述UWB基站设置在实验室室内的天花板上，所述定位标签设置在实验人员身上和设置在设备模拟装置上，所述定位控制主机与UWB基站连接且定位控制主机通过UWB基站获取定位区域内的所有定位标签的位置信息并记录定位标签的移动轨迹，所述定位控制主机对对应定位标签设置有电子安全围栏，对应定位标签的位置超出所述电子安全围栏时，定位控制主机发出报警信息。

上述的智能化选煤模拟实验室，其特征在于，所述设备模拟装置为巡检机器人装置，所述巡检机器人装置包括机器人、磁条导线，所述磁条导线设置在实验室的地上，所述机器人内部设置有用于监测周围环境温度、湿度和噪音的环境监测模块、用于确定位置和行走轨迹的定位模块、与磁条导线配合的行走引导模块、通讯模块和执行机构，所述定位模块与UWB基站连接用于确定机器人位置，所述巡检机器人装置通过通讯模块与控制主机通讯连接，所述执行机构为机械手臂且用于送电关电操作。

上述的智能化选煤模拟实验室，其特征在于，所述智能化选煤模拟实验室还包括移动控制端、云服务器和显示装置，所述移动控制端与控制主机通讯连接用于通过控制主机控制设备模拟装置和获取数据采集装置采集的数据，所述移动控制端与云服务器通讯连接用于发送控制请求，所述控制主机与云服务器通讯连接用于将设备模拟装置运行信息和数据采集装置采集的数据传递给云服务器进行备份和分析，所述显示装置与云服务器通讯连接用于将数据和数据分析结果显示给用户；

所述数据采集装置还包括对实验人员人脸信息、指纹信息、学号信息、进入实验室体温信息、离开实验室体温信息、进入实验室时间信息和实验室停留时间信息的采集；

所述控制主机还包括考勤管理模块、安全管理模块和做业务管理模块，所述考勤管理模块通过数据采集装置获取的实验人员人脸信息、指纹信息、学号信息、进入实验室体温信息、离开实验室体温信息、进入实验室时间信息和实验室停留时间信息对实验人员进行考勤管理并生成报表，所述安全管理模块与UWB定位装置连接获取定位控制主机发出报警信息并根据报警信息控制设备模拟装置停止，所述做业务管理模块与云服务器连接将实验作业过程的数据传输给云服务器备份存储。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明利用工业设备模拟装置供学生间接接触工业现场，让学生提前得到充分的现代工业现场体验感，增强知识与应用的结合，从而提高教学质量。

2、本发明能够模拟胶带输送机、采用重力分选的煤水实验装置、浮沉实验装置及自动装载装置，整个过程包含从煤的采集后的运输、分选，再到装车运输，使学生能够亲身体验，开采后煤炭的皮带运输，分选，最后到装车的整个过程。

3、本发明通过数据采集装置将设备模拟装置、实验室环境信息传递给控制主机，控制主机再与云服务器连接，充分利用了：工业自动化、互联网技术、物联网技术、大数据分析技术、云计算等技术，结合选煤智能化理念，以平板电脑、手机、PC、智能可穿戴设备等终端为载体，实现机器与机器之间、人与人之间、人与机器之间的互联，实现信息化管理及智能化过程控制。

下面通过附图和实施例，对发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的结构连接框图。

图2为本发明实验室的平面布置图。

图3为本发明模拟胶带输送机的结构位置关系图。

图4为本发明煤水实验装置的管路连接示意图。

图5为本发明UWB定位装置设置的位置示意图。

图6为本发明设备模拟装置与移动控制端、控制主机及云服务器通讯的连接关系示意图。

附图标记说明:

100—设备模拟装置； 110—模拟胶带输送机；

111—第一传送带； 112—第二传送带； 113—第三传送带；

114—第四传送带； 115—视觉识别装置； 116—自动分拣装置；

117—控制柜； 118—胶带输送机保护装置；

119—拉线开关； 120—煤水实验装置； 121—混合桶；

122—储水桶； 123—泵； 124—输送管道；

125-1—第一压力传感器； 125-2—第二压力传感器；

126—流量计； 127—重力分选管； 128—入料阀；

129-1—第一返水阀； 129-2—第二返水阀； 131—液位计；

140—浮沉实验装置； 150—智能仓储装置； 160—自动装载装置；

170—UWB定位装置； 171—UWB基站；

172—定位标签； 173—定位控制主机；

180—巡检机器人装置； 181—机器人；

182—磁条导线； 200—实验室管理平台；

210—数据采集装置； 220—控制主机； 300—移动控制端；

310—云服务器； 320—显示装置。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。

需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

如图1和图2所示，本发明公开了一种智能化选煤模拟实验室，其包括：用于模拟工业设备的设备模拟装置100和用于控制、管理设备模拟装置100的实验室管理平台200；

所述实验室管理平台200包括数据采集装置210和控制主机220，所述数据采集装置210与设备模拟装置100相连接且用于采集设备模拟装置100自身数据和外部数据，所述控制主机220与数据采集装置210相连接且用于收集数据采集装置210采集的数据并对数据进行处理。

本实施例中，通过设备模拟装置100模拟工业生产中的实际设备，将工业生产设置模拟装置引进教学时间中，学生可以亲身接触和操作这些设备模拟装置，曾强了体验感，提高了教学质量，加强了学生知识与应用的结合。

如图1至图3所示，所述设备模拟装置100为模拟胶带输送机110；

所述模拟胶带输送机110包括第一传送带111、第二传送带112、第三传送带113、第四传送带114、视觉识别装置115、自动分拣装置116和控制柜117，所述第一传送带111、第二传送带112、第三传送带113、第四传送带114依次首尾相接且围成一个矩形框，所述视觉识别装置115设置在第三传送带113的上方，所述自动分拣装置116设置在第三传送带113的上方，

所述第一传送带111、第二传送带112、第三传送带113和第四传送带114上均设置有胶带输送机保护装置118和控制模拟胶带输送机110停止的拉线开关119；

所述胶带输送机保护装置118包括防滑保护装置、堆煤保护装置、防跑偏保护装置、温度保护装置、烟雾保护装置、超温自动洒水保护装置、张紧力下降保护装置、防撕裂保护装置；

所述控制柜117分别与第一传送带111、第二传送带112、第三传送带113和第四传送带114相连接且用于控制第一传送带111、第二传送带112、第三传送带113和第四传送带114单动或者联动，所述控制柜117与视觉识别装置115相连接且用于控制视觉识别装置115对传送带上的物料进行识别，所述控制柜117与自动分拣装置116相连接且用于控制自动分拣装置116对传送带上的物料进行分拣。

本实施例中，设备模拟装置100为模拟胶带输送机110用于模拟胶带输送机，此装置使用四条传送带，可以模拟胶带输送机的联动、互锁等运行情况，并且传送带还安装了胶带输送机保护装置118，完全可以达到模仿选煤厂输送机正常运行和故障现象。

实验时，学生通过控制柜117启动胶带机，胶带机将会按照逻辑程序，首先自检各大保护，满足条件后运行，发生故障或需要紧急停车时，学生可以拉动拉线开关119或者执行控制器的停止。传送带上面的视觉识别装置115，识别胶带机上的物料粒度，降设定超标的物体，自动分拣装置116会自动拣出超标物。

本实施例中，所述数据采集装置210与模拟胶带输送机110连接且用于采集模拟胶带输送机110自身数据和外部数据，

所述模拟胶带输送机110的自身数据包括：模拟胶带输送机110电机的电流电压及温度信息、胶带输送机保护装置118的保护信息、控制柜117的控制指令信息和视觉识别装置115采集的物量信息，

所述模拟胶带输送机110的外部数据包括：模拟胶带输送机110周边环境的温度信息、噪音信息，模拟胶带输送机110的震动信息，

所述周边环境的温度信息和噪音信息通过固定设置在模拟胶带输送机110周边环境中的温度传感器和噪音传感器采集或者通过设置在可行走机器人身上的温度传感器和噪音传感器采集，

所述模拟胶带输送机110的震动信息通过设置在模拟胶带输送机110上的震动传感器采集。

如图4所示，所述设备模拟装置100为煤水实验装置120，

所述煤水实验装置120包括混合桶121、储水桶122、泵123、输送管道124、第一压力传感器125-1、第二压力传感器125-2、流量计126、重力分选管127、入料阀128、第一返水阀129-1和第二返水阀129-2，所述混合桶121的出料口通过输送管道124与泵123的进水口相连通，所述泵123的出水口通过输送管道124分别与重力分选管127的进料口相连通、与储水桶122相连通、与混合桶121相连通，所述重力分选管127的轻质物料出口和重质物料出口均通过输送管道124与混合桶121的入料口相连通，所述重力分选管127的出水口通过输送管道124与储水桶122相连通，所述入料阀128设置在混合桶121与泵123的进水口之间的输送管道124上，所述第一返水阀129-1设置在泵123与储水桶122之间的输送管道124上，所述第二返水阀129-2设置在泵123出水口与混合桶121之间的输送管道124上，所述第一压力传感器125-1和第二压力传感器125-2依次设置在泵123与重力分选管127之间的输送管道124上，所述流量计126设置在重力分选管127与储水桶122之间的输送管道124上，所述混合桶121和储水桶122上均设置有液位计131；

所述入料阀128、第一返水阀129-1和第二返水阀129-2均为电动阀门；

所述混合桶121内的物料为水和用于模拟选煤厂原煤的不同大小的塑料颗粒，所述塑料颗粒模的密度大于水。

本实施例中，通过煤水实验装置120模拟煤厂的选煤设置。该装置中，使用密度大于水的不同塑料颗粒模拟选煤厂原煤，使用压差方式运行，分离出不同密度大小的轻重颗粒，最后水自动流回储水桶122，轻重颗粒也流回混合桶121，这样的循环流程，也可让学生能亲自调节密度，进行模拟密度控制分选。当实验完毕后，储水桶中的水可以通过关闭入料阀128，打开第一返水阀129-1和第二返水阀129-2，由泵123抽回混合桶121，从而让水循环利用。

本实施例中，所述设备模拟装置100为用于模拟浮选机的浮沉实验装置140。

本实施例中，通过浮沉实验装置140模拟煤矿生产中的浮选机。该装置主要由原料桶、筛篮、提升泵、控制柜管道，和安装支架组成。其通过把采样回来的煤，加入浮选槽筛篮中，再通过模拟真实的上升流、水平流，调节密度控制，分离出每个密度下的煤料，最后对分选数据进行统计。

本实施例中所述自动搬运及分拣装载装置主要包括移动AGV搬运机器人、充电平台、机械手臂、控制器、视觉识别系统、电气控制系统。移动AGV搬运机器人通过5G网络或wifi网络与控制主机220连接，以获取控制指令、位置信息等，移动AGV搬运机器人上设置有导航标签，实时将行进路径信息通过网络传输给控制主机220，控制主机220实时监控、规划移动AGV搬运机器人的行进路线。通过对需要操作的物体自动搬运/拣，实现无人化操作功能，避免生产中一些人为产生的安全事故，从而实现减人增效的效果。分拣装载装置是在行走机器人身上增加了机械手臂，其通过无线网络与控制主机220连接，这里的无线网络可以是5G网络或wifi网络。通过机械手臂，分拣装载装置可以对现场故障进行简单的检修，如打开配电柜们、拧动阀门、切断开关等轻量级的简单工作。自动搬运及分拣装载装置为目前较为常见装置。

如图1所示，所述设备模拟装置100为智能仓储装置150，所述智能仓储装置150包括：仓储管理主机、报警推送模块、识别标签和扫描仪，所述识别标签设置在需要仓储的物料上，所述扫描仪与仓储管理主机连接且用于通过扫描识别标签获取识别标签对应的物料信息并对物料信息做进库或出库标记，所述报警推送模块用于读取仓储管理主机内存储的物料信息，当物料数量低于或高于报警推送模块内的预设值时，报警推送模块发出报警信息并将报警信息推送给控制主机220，所述控制主机220与仓储管理主机连接且用于读取仓储管理主机内的物料信息和物料对应的位置信息。

本实施例中智能仓储装置150的仓储管理主机与控制主机220连接搭建仓库中的物资和备件数据实时联动，达到当设备故障后，直接显示仓储检修备件的真实信息，并且库存设有上下限报警与推送。盘库也是自动生成库存实时报表，解决人工清点产生的问题。

当现场有一个设备故障后，控制主机220收到故障信息，同时辨别出此故障大概因为什么而导致，检修时需要哪些备件，智能仓储装置150会自动分配相应提示信息推送出来，推送出来的备件信息有仓库名、仓库位置、货架、排号等具体信息，方便检修工第一时间找到库房中的备件，大大缩短检修时间，从而提高实验效率。

如图1所示，所述设备模拟装置100为自动装载装置160，所述自动装载装置160包括火车模型、运行平台、车号识别器、视觉识别、自动装载装置控制器和触摸屏控制界面，所述火车模型设置在运行平台上，所述运行平台上设置有模拟车站，所述车号识别器和视觉识别设置在所述模拟车站上且用于对进出所述模拟车站的火车模型进行识别，所述自动装载装置控制器与火车模型连接用于控制火车模型在运行平台运行，所述自动装载装置控制器与车号识别器及视觉识别连接用于获取车号识别器和视觉识别识别的火车模型进出所述模拟车站的信息并将获取的进出站信息生产报表，所述触摸屏控制界面与自动装载装置控制器连接用于将触摸屏控制界面接收的用户控制指令传输给自动装载装置控制器，自动装载装置控制器按照指令控制火车模型进出所述模拟车站及装载。

本实施例中，自动装载装置160可模拟火车进出站车号自动识别功能和自动装卸载功能，并通过自动装载装置控制器与控制主机220连接，进而实现与实验室其他系统联动控制。

模型火车进入模拟车站时，车号识别器和视觉识别会通过视觉识别和射频识别的方式，识别到每节火车上的标签信息，并且生成进车报表；模拟装载完车厢后，出站经过出站检测区，将对车辆进行称重和识别，最终把数据跟入站进行对比。另外操作台上设有触摸屏控制界面，当需要手动配置各项装载参数时，学生可以实现手动控制，增加学生的体验感。

如图2和图5所示，所述设备模拟装置100为UWB定位装置170，所述UWB定位装置170包括：UWB基站171、定位标签172和定位控制主机173，所述UWB基站171设置在实验室室内的天花板上，所述定位标签172设置在实验人员身上和设置在设备模拟装置100上，所述定位控制主机173与UWB基站171连接且定位控制主机173通过UWB基站171获取定位区域内的所有定位标签172的位置信息并记录定位标签172的移动轨迹，所述定位控制主机173对对应定位标签172设置有电子安全围栏，对应定位标签172的位置超出所述电子安全围栏时，定位控制主机173发出报警信息。

本实施例中，UWB基站171设置在室内天花板上，采用均匀布设的方式。6套UWB基站，为精确定位每一个标签，可不知多套UWB基站171，图5中布置了6套UWB基站。同时，定位控制主机173设有安全围栏和SOS急救，当学生进入违规设定线路后，后台可报警显示，保证人员的安全。管理平台可实现实时轨迹查看、历史轨迹回放等功能。

本实施例中，所述设备模拟装置100为巡检机器人装置180，所述巡检机器人装置180包括机器人181、磁条导线182，所述磁条导线182设置在实验室的地上，所述机器人181内部设置有用于监测周围环境温度、湿度和噪音的环境监测模块、用于确定位置和行走轨迹的定位模块、与磁条导线182配合的行走引导模块、通讯模块和执行机构，所述定位模块与UWB基站171连接用于确定机器人181位置，所述巡检机器人装置180通过通讯模块与控制主机220通讯连接，所述执行机构为机械手臂且用于送电关电操作。

本实施例中，通过设定时间间隔使机器人181定时自动巡检，并把数据实时上传至控制主机220，进行自动分析巡检数据；也能根据现场实时采集的数据进行被动巡检，当一处需要巡检时，机器人会自动运行到相应位置，进行实时巡视，并把数据跟执行前的数据进行比较和统计。

本实施例中，所述设备模拟装置100可以是模拟胶带输送机110、煤水实验装置120、浮沉实验装置140、自动搬运及分拣装载装置、智能仓储装置150、自动装载装置160、UWB定位装置170和巡检机器人装置180中的一种或者多种的组合，如图2所述的实验室是模拟胶带输送机110、煤水实验装置120、浮沉实验装置140、自动搬运及分拣装载装置、智能仓储装置150、自动装载装置160、UWB定位装置170和巡检机器人装置180组合成的一个组合性实验室。

如图6所示，所述智能化选煤模拟实验室还包括移动控制端300、云服务器310和显示装置320，所述移动控制端300与控制主机220通讯连接用于通过控制主机220控制设备模拟装置100和获取数据采集装置210采集的数据，所述移动控制端300与云服务器310通讯连接用于发送控制请求，所述控制主机220与云服务器310通讯连接用于将设备模拟装置100运行信息和数据采集装置210采集的数据传递给云服务器310进行备份和分析，所述显示装置320与云服务器310通讯连接用于将数据和数据分析结果显示给用户；

所述数据采集装置210还包括对实验人员人脸信息、指纹信息、学号信息、进入实验室体温信息、离开实验室体温信息、进入实验室时间信息和实验室停留时间信息的采集；

所述控制主机220还包括考勤管理模块、安全管理模块和做业务管理模块，所述考勤管理模块通过数据采集装置210获取的实验人员人脸信息、指纹信息、学号信息、进入实验室体温信息、离开实验室体温信息、进入实验室时间信息和实验室停留时间信息对实验人员进行考勤管理并生成报表，所述安全管理模块与UWB定位装置170连接获取定位控制主机173发出报警信息并根据报警信息控制设备模拟装置100停止，所述做业务管理模块与云服务器310连接将实验作业过程的数据传输给云服务器310备份存储。

本实施例中，数据采集装置210可对实验人员人脸信息、指纹信息、学号、进入实验室体温、离开实验室体温、进入实验室时间和实验室停留时间进行采集。当实验人员进入实验室时，进口安装的人脸/指纹/红外测温一体识别仪会自动识别学生的信息，并且同时对应学号生成实验考勤，当遇见有体温高或者信息不符(如无学号)时，后台会实时提示报警，并做好识别记录。当实验结束后，实验室出口会自动对离开学生进行检测，同时做好出勤记录。所以采集记录，跟随人员定位系统联动，云服务器310形成实时和历史记录、备份。所有同时被其他装置和系统调用。

同时，数据采集装置210可以对模拟胶带输送机110运行中电机温度、环境温度、噪音信息、振动信息、物料粒度等信息进行采集。在模拟胶带输送机110验运行过程中，通过对胶带机的各项保护(欠速、拉绳、跑偏、打滑、堆堵、撕裂、烟雾、温度)进行实时监控；电机的温度和振动同步实时采集，当任一项数据超过安全值范围，系统并认为是故障，胶带机将立即停止，同时此信息同步推送给实验人员的移动控制端300，让故障信息在第一时间得到判断。并且所有数据通过控制主机220实时上传至云服务器310进行大数据备份与分析。

同时，数据采集装置210可以实验室内的电表、流量计值、管道压力传感器值、液位计值、电表电量值等数据进行采集，

远程采集24小时记录电表的用电量，不管何台实验装置启停，他都会把数据无线传输给后台，后台进行分析；

煤水实验装置120和浮沉实验装置140运行时，产生的水流量和管道压力数据也会通过有线或无线传送给控制器，此数据不但能统计生产消耗量，而且可以联动控制程序，在设定规约中进行安全实验。如当管道压力过高或者水流量过大、液位数据不准确时，实验平台会报警或立即停止对应系统，保证学生的实验安全。并且所有数据通过控制主机220实时上传至云服务器310进行大数据备份与分析。

同时，数据采集装置210可以采集实验室的现场温度、湿度、PM2.5、噪音等信息，通过控制主机220实时将实验室的现场温度、湿度、PM2.5、噪音实时上传至云服务器310，当值未达标时，报警系统会实时语音报警；视觉识别系统会通过摄像头采集室内人流量进行数据分析，当出现拥挤或者人员越过危险防护栏时，系统发出语言报警；固定设备被移动后，系统也发出报警。以上环境数据会同步实验室所有数据进行分析判断，保证实验安全。并且所有数据实时上传至私有云进行大数据备份与分析。

本实施例中的考勤管理模块是通过每个实验人员进入实验室都会由签到台上的人脸识别仪记录信息，同时安装在天花板上的视觉识别探头也同步进行身份识别，如果记录在系统的人员，则符合进入实验室，若进入人员不在系统记录档案中，则无法进行身份认证，3次识别未成功，平台报警系统会发出声光报警提示。此时进入需要上级认证录入身份信息后，方可进入实验室，才能消除报警提示。实验完毕后每个在出口通过自动识别仪识别，说明实验结束，并生成实验数据，上传至云服务器310存档、备份。

本实施例中的安全管理模块是实验人员进入实验室身份识别认证成功后，携带定位标签172或移动端(Pad或对讲机)进入实验现场。考勤管理软件在记录人员进入信息时，UWB定位系统也同步跟踪每一个携带定位标签的人员，记录行动轨迹，精确度10厘米左右；人员定位系统对每个实验装置划分了安全光栅，当人员越过光栅，运行装置将立即停机，和上位报警。在线点检系统和视觉识别系统也同步进行安全监控，当设备出现违规运行时，将立即停机，保证学生安全。

本实施例中的做业务管理模块是通过学生在操作现场实验装置时，服务器实时记录其操作过程，并且配合人员信息，自动生成每个人的实验报表，做到了无纸化实验。当学生操作过程中出现“创新”“便捷”的步骤时，后台会排名分配，并且自动备注其操作优化项，进行实时在线评分，所有数据实时上传至私有云进行大数据备份与分析，最终实现大数据评分。

同时，针对实验室所有设定程序，学生在实验过程中发现可优化的地方，可通过上级授权，输入创新优化步骤或方案，让智能化实验室一步步升级。

本实施例中的移动控制端300主要是PAD(平板电脑)和数字对讲机，根据实验人员的权限进行分组，PAD上可以实现移动控制，数字对讲机可以实现配电申请和推送。

学生需要远程操作实验设备时，可以手持有PAD，登录具有控制权限的客户端，将可以对设备进行控制，实现的功能等同于PC上位机。当需要执行申请时，可以用对讲机登录自己账号，进行申请或信息上传。在整个过程中，如果上级有命令，或设备发生故障时，后台将对应的信息推送给移动端。服务器报表系统同时记录所以信息，对降移动端的操作信息和存储的大数据进行对比/校验，最终生成一个最近整改方案推送给客户端。学生收到信息后就可以第一时间对推送信息进行处理。智能化实验室里面所有数据和控制设备都是相互相连的，整个一个闭环网络。

本实施例中显示装置320为安装在实验室墙面上的三个智能显示屏，中间的“可视化大屏”具备实验室所有数据的监控功能，可以管理所有信息；左边的“报表展示屏”专门用来显示实验报表，让每一个实验数据一目了然；右边的“智能配电屏”有配电系统申请和确认功能，当需要系统停送电，或检修信息上报时，可以用此屏进行实时操作。每个屏的数据在私有云后台都是同步相通的，只有因权限不同，而产生显示不同或控制功能不同。

以上所述，仅是发明的较佳实施例，并非对发明作任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于发明技术方案的保护范围内。

Claims (2)

1.一种智能化选煤模拟实验室，其特征在于，包括：用于模拟工业设备的设备模拟装置（100）和用于控制、管理设备模拟装置（100）的实验室管理平台（200）；

所述实验室管理平台（200）包括数据采集装置（210）和控制主机（220），所述数据采集装置（210）与设备模拟装置（100）相连接且用于采集设备模拟装置（100）自身数据和外部数据，所述控制主机（220）与数据采集装置（210）相连接且用于收集数据采集装置（210）采集的数据并对数据进行处理；

所述设备模拟装置（100）为模拟胶带输送机（110）；

所述模拟胶带输送机（110）包括第一传送带（111）、第二传送带（112）、第三传送带（113）、第四传送带（114）、视觉识别装置（115）、自动分拣装置（116）和控制柜（117），所述第一传送带（111）、第二传送带（112）、第三传送带（113）、第四传送带（114）依次首尾相接且围成一个矩形框，所述视觉识别装置（115）设置在第三传送带（113）的上方，所述自动分拣装置（116）设置在第三传送带（113）的上方，

所述第一传送带（111）、第二传送带（112）、第三传送带（113）和第四传送带（114）上均设置有胶带输送机保护装置（118）和控制模拟胶带输送机（110）停止的拉线开关（119）；

所述胶带输送机保护装置（118）包括防滑保护装置、堆煤保护装置、防跑偏保护装置、温度保护装置、烟雾保护装置、超温自动洒水保护装置、张紧力下降保护装置、防撕裂保护装置；

所述控制柜（117）分别与第一传送带（111）、第二传送带（112）、第三传送带（113）和第四传送带（114）相连接且用于控制第一传送带（111）、第二传送带（112）、第三传送带（113）和第四传送带（114）单动或者联动，所述控制柜（117）与视觉识别装置（115）相连接且用于控制视觉识别装置（115）对传送带上的物料进行识别，所述控制柜（117）与自动分拣装置（116）相连接且用于控制自动分拣装置（116）对传送带上的物料进行分拣；

所述数据采集装置（210）与模拟胶带输送机（110）连接且用于采集模拟胶带输送机（110）自身数据和外部数据，

所述模拟胶带输送机（110）的自身数据包括：模拟胶带输送机（110）电机的电流电压及温度信息、胶带输送机保护装置（118）的保护信息、控制柜（117）的控制指令信息和视觉识别装置（115）采集的物量信息，

所述模拟胶带输送机（110）的外部数据包括：模拟胶带输送机（110）周边环境的温度信息、噪音信息，模拟胶带输送机（110）的震动信息，

所述周边环境的温度信息和噪音信息通过固定设置在模拟胶带输送机（110）周边环境中的温度传感器和噪音传感器采集或者通过设置在可行走机器人身上的温度传感器和噪音传感器采集，

所述模拟胶带输送机（110）的震动信息通过设置在模拟胶带输送机（110）上的震动传感器采集；

所述设备模拟装置（100）为煤水实验装置（120）；

所述煤水实验装置（120）包括混合桶（121）、储水桶（122）、泵（123）、输送管道（124）、第一压力传感器（125-1）、第二压力传感器（125-2）、流量计（126）、重力分选管（127）、入料阀（128）、第一返水阀（129-1）和第二返水阀（129-2），

所述混合桶（121）的出料口通过输送管道（124）与泵（123）的进水口相连通，所述泵（123）的出水口通过输送管道（124）分别与重力分选管（127）的进料口相连通、与储水桶（122）相连通、与混合桶（121）相连通，所述重力分选管（127）的轻质物料出口和重质物料出口均通过输送管道（124）与混合桶（121）的入料口相连通，所述重力分选管（127）的出水口通过输送管道（124）与储水桶（122）相连通，所述入料阀（128）设置在混合桶（121）与泵（123）的进水口之间的输送管道（124）上，所述第一返水阀（129-1）设置在泵（123）与储水桶（122）之间的输送管道（124）上，所述第二返水阀（129-2）设置在泵（123）出水口与混合桶（121）之间的输送管道（124）上，所述第一压力传感器（125-1）和第二压力传感器（125-2）依次设置在泵（123）与重力分选管（127）之间的输送管道（124）上，所述流量计（126）设置在重力分选管（127）与储水桶（122）之间的输送管道（124）上，所述混合桶（121）和储水桶（122）上均设置有液位计（131）；

所述入料阀（128）、第一返水阀（129-1）和第二返水阀（129-2）均为电动阀门；

所述混合桶（121）内的物料为水和用于模拟选煤厂原煤的不同大小的塑料颗粒，所述塑料颗粒的密度大于水；

所述设备模拟装置（100）为用于模拟煤炭浮沉实验的浮沉实验装置（140）和或自动搬运及分拣装载装置，

所述设备模拟装置（100）为智能仓储装置（150），所述智能仓储装置（150）包括：仓储管理主机、报警推送模块、识别标签和扫描仪，所述识别标签设置在需要仓储的物料上，所述扫描仪与仓储管理主机连接且用于通过扫描识别标签获取识别标签对应的物料信息并对物料信息做进库或出库标记，所述报警推送模块用于读取仓储管理主机内存储的物料信息，当物料数量低于或高于报警推送模块内的预设值时，报警推送模块发出报警信息并将报警信息推送给控制主机（220），所述控制主机（220）与仓储管理主机连接且用于读取仓储管理主机内的物料信息和物料对应的位置信息；

所述设备模拟装置（100）为自动装载装置（160），所述自动装载装置（160）包括火车模型、运行平台、车号识别器、视觉识别、自动装载装置控制器和触摸屏控制界面，所述火车模型设置在运行平台上，所述运行平台上设置有模拟车站，所述车号识别器和视觉识别设置在所述模拟车站上且用于对进出所述模拟车站的火车模型进行识别，所述自动装载装置控制器与火车模型连接用于控制火车模型在运行平台运行，所述自动装载装置控制器与车号识别器及视觉识别连接用于获取车号识别器和视觉识别识别的火车模型进出所述模拟车站的信息并将获取的进出站信息生产报表，所述触摸屏控制界面与自动装载装置控制器连接用于将触摸屏控制界面接收的用户控制指令传输给自动装载装置控制器，自动装载装置控制器按照指令控制火车模型进出所述模拟车站及装载；

所述设备模拟装置（100）为UWB定位装置（170），所述UWB定位装置（170）包括：UWB基站（171）、定位标签（172）和定位控制主机（173），所述UWB基站（171）设置在实验室室内的天花板上，所述定位标签（172）设置在实验人员身上和设置在设备模拟装置（100）上，所述定位控制主机（173）与UWB基站（171）连接且定位控制主机（173）通过UWB基站（171）获取定位区域内的所有定位标签（172）的位置信息并记录定位标签（172）的移动轨迹，所述定位控制主机（173）对对应定位标签（172）设置有电子安全围栏，对应定位标签（172）的位置超出所述电子安全围栏时，定位控制主机（173）发出报警信息；

所述设备模拟装置（100）为巡检机器人装置（180），所述巡检机器人装置（180）包括机器人（181）、磁条导线（182），所述磁条导线（182）设置在实验室的地上，所述机器人（181）内部设置有用于监测周围环境温度、湿度和噪音的环境监测模块、用于确定位置和行走轨迹的定位模块、与磁条导线（182）配合的行走引导模块、通讯模块和执行机构，所述定位模块与UWB基站（171）连接用于确定机器人（181）位置，所述巡检机器人装置（180）通过通讯模块与控制主机（220）通讯连接，所述执行机构为机械手臂且用于送电关电操作。

2.按照权利要求1所述的智能化选煤模拟实验室，其特征在于，所述智能化选煤模拟实验室还包括移动控制端（300）、云服务器（310）和显示装置（320），所述移动控制端（300）与控制主机（220）通讯连接用于通过控制主机（220）控制设备模拟装置（100）和获取数据采集装置（210）采集的数据，所述移动控制端（300）与云服务器（310）通讯连接用于发送控制请求，所述控制主机（220）与云服务器（310）通讯连接用于将设备模拟装置（100）运行信息和数据采集装置（210）采集的数据传递给云服务器（310）进行备份和分析，所述显示装置（320）与云服务器（310）通讯连接用于将数据和数据分析结果显示给用户；

所述数据采集装置（210）还包括对实验人员人脸信息、指纹信息、学号信息、进入实验室体温信息、离开实验室体温信息、进入实验室时间信息和实验室停留时间信息的采集；

所述控制主机（220）还包括考勤管理模块、安全管理模块和做业务管理模块，所述考勤管理模块通过数据采集装置（210）获取的实验人员人脸信息、指纹信息、学号信息、进入实验室体温信息、离开实验室体温信息、进入实验室时间信息和实验室停留时间信息对实验人员进行考勤管理并生成报表，所述安全管理模块与UWB定位装置（170）连接获取定位控制主机（173）发出报警信息并根据报警信息控制设备模拟装置（100）停止，所述做业务管理模块与云服务器（310）连接将实验作业过程的数据传输给云服务器（310）备份存储。

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