CN112441814A - 一种煤矸石页岩烧结砖制造系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矸石页岩烧结砖制造系统，包括环境监测模块、控制器、环境调节模块、搅拌监控模块、烧结监控模块以及数据存储模块；环境监测模块用于实时监测生产车间内部的实时环境信息，控制器用于将实时环境信息与正常运行环境信息进行比对并在实时环境信息超出或低于正常运行环境信息时自动驱动控制环境调节模块进行环境调节，使工作人员有一个舒适的工作环境，提高工作效率；搅拌监控模块用于监测存浆罐中的工作环境信息，并对存浆罐中的工作环境信息进行调整，根据搅拌系数得到对应的搅拌方案，提高搅拌效率，有助于提高石砖质量；烧结监控模块用于监测隧道窑的烧结温度，防止砖坯烧结不均匀，影响石砖质量。

Description

一种煤矸石页岩烧结砖制造系统

技术领域

本发明涉及生产制造技术领域，尤其涉及一种煤矸石页岩烧结砖制造系统。

背景技术

随着社会的发展，石砖的需求量不断的增加，在过去的几年中，大量地使用粘土生产建筑用砖人为地破坏了很多良田耕地，在城市和城乡建设中，砖瓦在与新型建筑材料的竞争中，仍然是重要的建筑材料。我国每年排放的大量煤矸石，随意堆放占用土地，不仅污染环境，而且造成资源浪费。目前为了妥善处理煤矸石，建筑材料生产厂家开始采用煤矸石制造烧结砖，但此种烧结砖在制作过程中烧结不充分，会产生烧结砖的颜色不均匀的问题。

公布号CN107459340A的文件公开了一种煤矸石烧结砖的制造方法，步骤1：将组份含量为:煤矸石粉20-30份、水泥5-10份、铝粉3-8份、石膏3-5份、刚玉莫来石2-5份、皂角粉3-5份、细沙20-25份、石灰8-12份和膨胀珍珠岩8-12份的原料颗粒进行破碎成粉碎物；步骤2：按组成原料的重量份称取各原料，然后将煤矸石兑水和石膏一起制浆,再打到存浆罐中,再将石灰、水泥、铝粉、皂角粉、细沙、刚玉莫来石和膨胀珍珠岩浇铸进去搅拌，获得砖坯原料；步骤3：再将步骤2制成的砖坯原料经液压机挤出成型的方式压制成砖坯，然后送入隧道窑进行烧结，得到成品砖。该方法配方合理，具有工艺设计合理、操作简单、节省能源、废物综合利用等特点。

但是上述方案不能对石砖加工的具体过程进行监测调节，也没有对石砖加工过程中的污染进行处理；所以上述方案仍需进一步改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种煤矸石页岩烧结砖制造系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种煤矸石页岩烧结砖制造系统，包括环境监测模块、控制器、环境调节模块、搅拌监控模块、烧结监控模块以及数据存储模块；

所述环境监测模块设置于生产车间内部用于实时监测生产车间内部的实时环境信息，所述环境监测模块用于将实时环境信息通过Zigbee无线网络传输到控制器，所述控制器用于将实时环境信息与正常运行环境信息进行比对并在实时环境信息超出或低于正常运行环境信息时自动驱动控制环境调节模块进行环境调节；所述实时环境信息包括温度信息、湿度信息以及气体成分信息；

所述控制器用于将实时环境信息传输至数据存储模块进行存储；

所述搅拌监控模块用于监测存浆罐中的工作环境信息，并对存浆罐中的工作环境信息进行分析，获取得到搅拌系数；所述搅拌监控模块用于将搅拌系数传输至控制器；

所述控制器用于接收搅拌系数并根据搅拌系数从数据存储模块自动获取对应的预设搅拌方案，并控制存浆罐内设置的搅拌轴按照对应的预设搅拌方案进行搅拌；

所述烧结监控模块用于监测隧道窑的烧结温度，所述烧结监控模块为若干个分布在隧道窑内部各处的温度传感器组，用于实时获取隧道窑内部各处的温度信息组；所述温度传感器带有位置标识，具体监测步骤为：

V1：首先将采集到的温度信息组标记为Ti，i＝1，...，n；对应温度传感器的位置标识标记为Wi，i＝1...n；Ti和Wi一一对应；

V2：若Ti超出或低于标准烧结温度范围，则控制器控制温度调节单元将烧结温度调节到标准烧结温度范围，同时记录烧结温度调节的时间；

V3：通过烧结监控模块将烧结温度调节的时间发送至数据存储模块。

进一步地，所述搅拌监控模块的具体工作步骤为：

S1：实时获取存浆罐外部的实时环境信息，并将存浆罐外部的温度值标记为WT1，存浆罐外部的湿度值标记为WE1；

S2：通过存浆罐内部设置的若干温度传感器实时获取内部温度值，并标记为搅拌温度NTi；若NTi低于标准搅拌温度范围，则控制器控制温度调节单元对存浆罐进行加热，将搅拌温度调节到标准搅拌温度范围，同时记录搅拌温度调节的时间；

S3：当NTi处于标准搅拌温度范围内，则控制器控制存浆罐内设置的搅拌轴转动，从而对砖坯原材料进行搅拌；具体步骤为：

S31：按照标准差计算公式获取得到NTi的标准差，并标记为内部温度标准差β；

按照平均值计算公式获取得到NTi的平均值，并标记为内部温度平均值WT2；

S32：通过存浆罐内部设置的若干湿度传感器实时获取内部湿度值，并根据内部湿度值获取内部湿度平均值，并将存浆罐内部湿度平均值标记为WE2；

S33：通过公式

获取得到搅拌系数Wx，其中A1、A2均为预设系数因子。

进一步地，所述控制器控制存浆罐内设置的搅拌轴按照对应的预设搅拌方案进行搅拌，具体步骤为：

S4：将搅拌系数Wx与预设搅拌系数阈值相比较，所述预设搅拌系数阈值包括L2和L3；其中L2<L3；

S41：当搅拌系数Wx≥L3时，则判定存浆罐中的砖坯原材料需要进行高频率搅拌，控制器控制存浆罐内设置的搅拌轴按照高频率方案进行搅拌；

S42：当搅拌系数L2≤Wx<L3时，则判定存浆罐中的砖坯原材料需要进行中频率搅拌，控制器控制存浆罐内设置的搅拌轴按照中频率方案进行搅拌；

S42：当搅拌系数Wx<L2时，则判定存浆罐中的砖坯原材料需要进行低频率搅拌，控制器控制存浆罐内设置的搅拌轴按照低频率方案进行搅拌；

所述高频率方案、中频率方案和低频率方案均为预设搅拌方案，所述预设搅拌方案存储于数据存储模块；所述高频率方案是以频率P1连续搅拌PT1分钟，所述中频率方案是以频率P2连续搅拌PT2分钟；所述低频率方案是以频率P3连续搅拌PT3分钟；其中P1、P2和P3均为预设频率阈值，且P1>P2>P3；PT1、PT2和PT3均为预设时间阈值，且PT1＝2×PT2＝4×PT3。

进一步地，步骤V2中控制器控制温度调节单元将烧结温度调节到标准烧结温度范围，具体包括：

V21：按照标准差计算公式得到实时Ti信息组的标准差并标记为α，若α大于预设标准差阈值，则控制器控制隧道窑内设置的通风管打开进行通风，从而使隧道窑内的烧结温度均匀稳定，防止砖坯烧结不均匀，影响石砖质量；

V22：继续关注标准差α，当α小于等于预设标准差阈值，处于待验证状态：

V23：当处于待验证状态时，按照平均值计算公式得到实时Ti信息组的平均值并标记为WA；将平均值WA与标准烧结温度范围相比较；

若WA处于标准烧结温度范围且WA处于标准烧结温度范围的时间超过预设时长，则判定隧道窑内部已经完成通风，通过控制器控制隧道窑内的通风管关闭。

本发明的有益效果是：

1、本发明中环境监测模块设置于生产车间内部用于实时监测生产车间内部的实时环境信息，所述控制器用于将实时环境信息与正常运行环境信息进行比对并在实时环境信息超出或低于正常运行环境信息时自动驱动控制环境调节模块进行环境调节；使工作人员有一个舒适的工作环境，提高工作效率；

2、本发明中搅拌监控模块用于监测存浆罐中的工作环境信息，并对存浆罐中的工作环境信息进行调整，通过存浆罐内部设置的若干温度传感器实时获取内部温度值，并标记为搅拌温度NTi；若NTi低于标准搅拌温度范围，则控制器控制温度调节单元对存浆罐进行加热，将搅拌温度调节到标准搅拌温度范围；当NTi处于标准搅拌温度范围内，则控制器控制存浆罐内设置的搅拌轴转动，从而对砖坯原材料进行搅拌，结合实时环境信息中温度信息、湿度信息、内部湿度平均值、内部温度平均值和内部温度标准差获取得到搅拌系数Wx，将搅拌系数Wx与预设搅拌系数阈值相比较，得到对应的搅拌方案，提高搅拌效率，有助于提高石砖质量；

3、本发明中烧结监控模块用于监测隧道窑的烧结温度，通过若干个分布在隧道窑内部各处的温度传感器组实时获取隧道窑内部各处的温度信息组，若Ti超出或低于标准烧结温度范围，则控制器控制温度调节单元将烧结温度调节到标准烧结温度范围，同时记录烧结温度调节的时间；按照标准差计算公式得到实时Ti信息组的标准差并标记为α，若α大于预设标准差阈值，则控制器控制隧道窑内设置的通风管打开进行通风，从而使隧道窑内的烧结温度均匀稳定，防止砖坯烧结不均匀，影响石砖质量。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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，一种煤矸石页岩烧结砖制造系统，包括环境监测模块、控制器、环境调节模块、搅拌监控模块、烧结监控模块以及数据存储模块；

所述环境监测模块设置于生产车间内部用于实时监测生产车间内部的实时环境信息，所述环境监测模块用于将实时环境信息通过Zigbee无线网络传输到控制器，所述控制器用于将实时环境信息与正常运行环境信息进行比对并在实时环境信息超出或低于正常运行环境信息时自动驱动控制环境调节模块进行环境调节；所述实时环境信息包括温度信息、湿度信息以及气体成分信息；使工作人员有一个舒适的工作环境，提高工作效率；

所述控制器用于将实时环境信息传输至数据存储模块进行存储；

所述搅拌监控模块用于监测存浆罐中的工作环境信息，并对存浆罐中的工作环境信息进行调整，具体调整步骤为：

S1：实时获取存浆罐外部的实时环境信息，并将存浆罐外部的温度值标记为WT1，存浆罐外部的湿度值标记为WE1；存浆罐外部的实时环境信息即为生产车间内部的实时环境信息；

S2：通过存浆罐内部设置的若干温度传感器实时获取内部温度值，并标记为搅拌温度NTi；若NTi低于标准搅拌温度范围，则控制器控制温度调节单元对存浆罐进行加热，将搅拌温度调节到标准搅拌温度范围，同时记录搅拌温度调节的时间；

S3：当NTi处于标准搅拌温度范围内，则控制器控制存浆罐内设置的搅拌轴转动，从而对砖坯原材料进行搅拌；具体步骤为：

S31：按照标准差计算公式获取得到NTi的标准差，并标记为内部温度标准差β；

按照平均值计算公式获取得到NTi的平均值，并标记为内部温度平均值WT2；

S32：通过存浆罐内部设置的若干湿度传感器实时获取内部湿度值，并根据内部湿度值获取内部湿度平均值，并将存浆罐内部湿度平均值标记为WE2；

S33：通过公式

获取得到搅拌系数Wx，其中A1、A2均为预设系数因子；

所述搅拌监控模块用于将搅拌系数传输至控制器；所述控制器用于接收搅拌系数并根据搅拌系数从数据存储模块自动获取对应的预设搅拌方案，并控制存浆罐内设置的搅拌轴按照对应的预设搅拌方案进行搅拌；具体步骤为：

S4：将搅拌系数Wx与预设搅拌系数阈值相比较，所述预设搅拌系数阈值包括L2和L3；其中L2<L3；

S41：当搅拌系数Wx≥L3时，则判定存浆罐中的砖坯原材料需要进行高频率搅拌，控制器控制存浆罐内设置的搅拌轴按照高频率方案进行搅拌；

S41：当搅拌系数L2≤Wx<L3时，则判定存浆罐中的砖坯原材料需要进行中频率搅拌，控制器控制存浆罐内设置的搅拌轴按照中频率方案进行搅拌；

S41：当搅拌系数Wx<L2时，则判定存浆罐中的砖坯原材料需要进行低频率搅拌，控制器控制存浆罐内设置的搅拌轴按照低频率方案进行搅拌；

所述高频率方案、中频率方案和低频率方案均为预设搅拌方案，所述预设搅拌方案存储于数据存储模块；所述高频率方案是以频率P1连续搅拌PT1分钟，所述中频率方案是以频率P2连续搅拌PT2分钟；所述低频率方案是以频率P3连续搅拌PT3分钟；其中P1、P2和P3均为预设频率阈值，且P1>P2>P3；PT1、PT2和PT3均为预设时间阈值，且PT1＝2×PT2＝4×PT3；

所述烧结监控模块用于监测隧道窑的烧结温度，所述烧结监控模块为若干个分布在隧道窑内部各处的温度传感器组，用于实时获取隧道窑内部各处的温度信息组；所述温度传感器带有位置标识，具体监测步骤为：

V1：首先将采集到的温度信息组标记为Ti，i＝1，...，n；对应温度传感器的位置标识标记为Wi，i＝1...n；Ti和Wi一一对应；

V2：若Ti超出或低于标准烧结温度范围，则控制器控制温度调节单元将烧结温度调节到标准烧结温度范围，同时记录烧结温度调节的时间；具体包括：

V21：按照标准差计算公式得到实时Ti信息组的标准差并标记为α，若α大于预设标准差阈值，则控制器控制隧道窑内设置的通风管打开进行通风，从而使隧道窑内的烧结温度均匀稳定，防止砖坯烧结不均匀，影响石砖质量；

V22：继续关注标准差α，当α小于等于预设标准差阈值，处于待验证状态：

V23：当处于待验证状态时，按照平均值计算公式得到实时Ti信息组的平均值并标记为WA；将平均值WA与标准烧结温度范围相比较；

若WA处于标准烧结温度范围且WA处于标准烧结温度范围的时间超过预设时长，则判定隧道窑内部已经完成通风，通过控制器控制隧道窑内的通风管关闭；

V3：通过烧结监控模块将烧结温度调节的时间发送至数据存储模块。

本发明的工作原理：

一种煤矸石页岩烧结砖制造系统，在工作时，环境监测模块设置于生产车间内部用于实时监测生产车间内部的实时环境信息，所述控制器用于将实时环境信息与正常运行环境信息进行比对并在实时环境信息超出或低于正常运行环境信息时自动驱动控制环境调节模块进行环境调节；使工作人员有一个舒适的工作环境，提高工作效率；搅拌监控模块用于监测存浆罐中的工作环境信息，并对存浆罐中的工作环境信息进行调整，通过存浆罐内部设置的若干温度传感器实时获取内部温度值，并标记为搅拌温度NTi；若NTi低于标准搅拌温度范围，则控制器控制温度调节单元对存浆罐进行加热，将搅拌温度调节到标准搅拌温度范围；当NTi处于标准搅拌温度范围内，则控制器控制存浆罐内设置的搅拌轴转动，从而对砖坯原材料进行搅拌，结合实时环境信息中温度信息、湿度信息、内部湿度平均值、内部温度平均值和内部温度标准差获取得到搅拌系数Wx，将搅拌系数Wx与预设搅拌系数阈值相比较，得到对应的搅拌方案，提高搅拌效率，有助于提高石砖质量；

烧结监控模块用于监测隧道窑的烧结温度，通过若干个分布在隧道窑内部各处的温度传感器组实时获取隧道窑内部各处的温度信息组，若Ti超出或低于标准烧结温度范围，则控制器控制温度调节单元将烧结温度调节到标准烧结温度范围，同时记录烧结温度调节的时间；按照标准差计算公式得到实时Ti信息组的标准差并标记为α，若α大于预设标准差阈值，则控制器控制隧道窑内设置的通风管打开进行通风，从而使隧道窑内的烧结温度均匀稳定，防止砖坯烧结不均匀，影响石砖质量。

上述公式均是由采集大量数据进行软件模拟及相应专家进行参数设置处理，得到与真实结果符合的公式。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种煤矸石页岩烧结砖制造系统，其特征在于，包括环境监测模块、控制器、环境调节模块、搅拌监控模块、烧结监控模块以及数据存储模块；

所述环境监测模块设置于生产车间内部用于实时监测生产车间内部的实时环境信息，所述环境监测模块用于将实时环境信息通过Zigbee无线网络传输到控制器，所述控制器用于将实时环境信息与正常运行环境信息进行比对并在实时环境信息超出或低于正常运行环境信息时自动驱动控制环境调节模块进行环境调节；所述实时环境信息包括温度信息、湿度信息以及气体成分信息；

所述控制器用于将实时环境信息传输至数据存储模块进行存储；

所述搅拌监控模块用于监测存浆罐中的工作环境信息，并对存浆罐中的工作环境信息进行分析，获取得到搅拌系数；所述搅拌监控模块用于将搅拌系数传输至控制器；

所述控制器用于接收搅拌系数并根据搅拌系数从数据存储模块自动获取对应的预设搅拌方案，并控制存浆罐内设置的搅拌轴按照对应的预设搅拌方案进行搅拌；

所述烧结监控模块用于监测隧道窑的烧结温度，所述烧结监控模块为若干个分布在隧道窑内部各处的温度传感器组，用于实时获取隧道窑内部各处的温度信息组；所述温度传感器带有位置标识，具体监测步骤为：

V1：首先将采集到的温度信息组标记为Ti，i＝1，...，n；对应温度传感器的位置标识标记为Wi，Ti和Wi一一对应；

V2：若Ti超出或低于标准烧结温度范围，则控制器控制温度调节单元将烧结温度调节到标准烧结温度范围，同时记录烧结温度调节的时间；

V3：通过烧结监控模块将烧结温度调节的时间发送至数据存储模块。

2.根据权利要求1所述的一种煤矸石页岩烧结砖制造系统，其特征在于，所述搅拌监控模块的具体工作步骤为：

S1：实时获取存浆罐外部的实时环境信息，并将存浆罐外部的温度值标记为WT1，存浆罐外部的湿度值标记为WE1；

S2：通过存浆罐内部设置的若干温度传感器实时获取内部温度值，并标记为搅拌温度NTi；若NTi低于标准搅拌温度范围，则控制器控制温度调节单元对存浆罐进行加热，将搅拌温度调节到标准搅拌温度范围，同时记录搅拌温度调节的时间；

S3：当NTi处于标准搅拌温度范围内，则控制器控制存浆罐内设置的搅拌轴转动，从而对砖坯原材料进行搅拌；具体步骤为：

S31：按照标准差计算公式获取得到NTi的标准差，并标记为内部温度标准差β；

按照平均值计算公式获取得到NTi的平均值，并标记为内部温度平均值WT2；

S32：通过存浆罐内部设置的若干湿度传感器实时获取内部湿度值，并根据内部湿度值获取内部湿度平均值，并将存浆罐内部湿度平均值标记为WE2；

S33：通过公式

获取得到搅拌系数Wx，其中A1、A2均为预设系数因子。

3.根据权利要求1所述的一种煤矸石页岩烧结砖制造系统，其特征在于，所述控制器控制存浆罐内设置的搅拌轴按照对应的预设搅拌方案进行搅拌，具体步骤为：

S4：将搅拌系数Wx与预设搅拌系数阈值相比较，所述预设搅拌系数阈值包括L2和L3；其中L2<L3；

S41：当搅拌系数Wx≥L3时，则判定存浆罐中的砖坯原材料需要进行高频率搅拌，控制器控制存浆罐内设置的搅拌轴按照高频率方案进行搅拌；

S42：当搅拌系数L2≤Wx<L3时，则判定存浆罐中的砖坯原材料需要进行中频率搅拌，控制器控制存浆罐内设置的搅拌轴按照中频率方案进行搅拌；

S42：当搅拌系数Wx<L2时，则判定存浆罐中的砖坯原材料需要进行低频率搅拌，控制器控制存浆罐内设置的搅拌轴按照低频率方案进行搅拌；

所述高频率方案、中频率方案和低频率方案均为预设搅拌方案，所述预设搅拌方案存储于数据存储模块；所述高频率方案是以频率P1连续搅拌PT1分钟，所述中频率方案是以频率P2连续搅拌PT2分钟；所述低频率方案是以频率P3连续搅拌PT3分钟；其中P1、P2和P3均为预设频率阈值，且P1>P2>P3；PT1、PT2和PT3均为预设时间阈值，且PT1＝2×PT2＝4×PT3。

4.根据权利要求1所述的一种煤矸石页岩烧结砖制造系统，其特征在于，步骤V2中控制器控制温度调节单元将烧结温度调节到标准烧结温度范围，具体包括：

V21：按照标准差计算公式得到实时Ti信息组的标准差并标记为α，若α大于预设标准差阈值，则控制器控制隧道窑内设置的通风管打开进行通风，从而使隧道窑内的烧结温度均匀稳定，防止砖坯烧结不均匀，影响石砖质量；

V22：继续关注标准差α，当α小于等于预设标准差阈值，处于待验证状态：

V23：当处于待验证状态时，按照平均值计算公式得到实时Ti信息组的平均值并标记为WA；将平均值WA与标准烧结温度范围相比较；

若WA处于标准烧结温度范围且WA处于标准烧结温度范围的时间超过预设时长，则判定隧道窑内部已经完成通风，通过控制器控制隧道窑内的通风管关闭。

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