CN112649064A - 仓位检测装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种仓位检测装置及系统，涉及选煤厂设备技术领域。其中的仓位检测装置包括安装支架、旋转机构、保护罩和料位传感器，其中：安装支架安装于煤仓内壁的设定位置处；旋转机构设置于安装支架上，且旋转机构可绕其设置位置转动；保护罩设置于旋转机构上，保护罩内设置料位传感器，料位传感器以及保护罩在旋转机构的带动下转动，且料位传感器在转动的过程中对煤仓内的仓位进行扫描检测以得到仓位扫描结果。本发明的方案将料位传感器与旋转机构进行组合，通过旋转机构带动料位传感器旋转至不同角度，实时地对仓位表面的多个检测位置点进行扫描，通过采集到物料表面多个检测位置点的数据信息准确反馈料仓内料位高度。
Description
技术领域
本发明涉及选煤厂设备技术领域，具体地，涉及一种仓位检测装置及系统。
背景技术
在选煤厂中，煤仓有着存储、缓冲、转载煤料等重要作用，并且煤仓中仓位高低的检测结果是调节生产和销售的重要参考数据，但因为煤仓具有顶部不断入料，底部不断排料的动态特性，会导致煤仓内部的物料高低起伏不平，导致仓位检测有一定的困难。
现有煤仓的仓位测量主要有两种方式，一种是基于重锤原理设计的机械结构来进行测量，一种是利用雷达或传感器技术进行远距离测量。机械结构式的测量成本较低，但只能测量垂直向下位置的料位高度，如果要多点测量需要在煤仓顶部安装多台设备，但是受到煤仓内部空间和数据采集周期的限制，设备一般仅能安装2到3个点位。雷达或激光传感器的检测反馈数据较快，可实现倾角测量，但煤仓内部环境较为复杂，为避免检测到横梁、仓壁造成错误数据，传感器检测方式也采用垂直检测或固定的小角度检测仓位，也即只能检测有限点位的数据。
因此，现有的煤仓仓位检测方式仅依靠多台检测装置获取不同检测位置的仓位数据，获得的仓位数据都是独立的、无关联的检测数据，导致仓储物料的检测结果并不准确。
发明内容
本发明旨在提供一种仓位检测装置及系统，以解决现有技术中的仓位检测结果不准确的技术问题。
为此，本发明一部分实施例提供一种仓位检测装置，包括安装支架、旋转机构、保护罩和料位传感器，其中：
所述安装支架安装于煤仓内壁的设定位置处；所述旋转机构设置于所述安装支架上，且所述旋转机构可绕其设置位置转动；所述保护罩设置于所述旋转机构上，所述保护罩内设置所述料位传感器，所述料位传感器以及所述保护罩在所述旋转机构的带动下转动，且所述料位传感器在转动的过程中对煤仓内的仓位进行扫描检测以得到仓位扫描结果。
本发明一部分实施例提供的仓位检测装置中，所述旋转机构包括第一方向旋转轴和第二方向旋转轴，所述第二方向旋转轴设置于所述第一方向旋转轴上，且所述第二方向旋转轴可绕其设置位置转动；所述第一方向和所述第二方向垂直。
本发明一部分实施例提供的仓位检测装置中，所述第一方向为竖直方向，所述第二方向为水平方向；
所述安装支架包括第一方向安装板和第二方向安装板，所述第一方向安装板设置于所述煤仓的内壁上，所述第一方向旋转轴可旋转地设置于所述第二方向安装板上。
本发明一部分实施例提供的仓位检测装置中，所述旋转机构为电控云台；所述料位传感器为激光或雷达传感器。
本发明一部分实施例还提供一种仓位检测系统，包括以上任一项所述的仓位检测装置以及上位机，其中：
所述上位机控制所述仓位检测装置中的旋转机构旋转至不同的检测位置点；所述上位机接收所述仓位检测装置中的料位传感器发送的各检测位置点处的仓位扫描结果；
所述上位机根据各检测位置点处的仓位扫描结果得到仓位高度。
本发明一部分实施例的仓位检测系统中，所述上位机根据煤仓形状以及所述料位传感器的安装位置，建立空间坐标系，所述空间坐标系的原点为所述料位传感器的安装位置；
所述上位机根据所述旋转机构的旋转角度以及所述料位传感器发送的仓位扫描结果得到检测位置点与原点之间的空间位置关系，进而得到检测位置点在所述空间坐标系中的坐标；根据各检测位置点在所述空间坐标系内的坐标拟合得到所述仓位高度。
本发明一部分实施例的仓位检测系统中，所述上位机根据所述仓位高度确定所述旋转机构的旋转角度；其中，所述仓位高度越高所述旋转机构的旋转角度越大。
本发明一部分实施例的仓位检测系统中，所述上位机控制所述旋转机构旋转，使检测位置点的连线所围成的区域覆盖煤仓的整个横截面。
本发明一部分实施例的仓位检测系统中，所述上位机，根据不同时间点接收到的仓位扫描结果拟合得到仓位扫描结果曲线，根据所述仓位扫描结果曲线结合煤料添加流量预估得到下一时间点的仓位预估值；
所述上位机在所述下一时间点接收到所述料位传感器发送的仓位扫描结果后，根据所述仓位预估值判断仓位扫描结果是否异常，若仓位扫描结果异常则将其剔除。
本发明一部分实施例的仓位检测系统中，所述上位机，根据所述仓位高度以及煤料的堆密度和堆积角拟合得到仓位料型面，根据所述仓位料型面得到煤仓中的物料体积。
与现有技术相比，本发明实施例提供的上述技术方案至少具有以下有益效果：
本发明实施例提供的仓位检测装置及系统，将料位传感器与旋转机构进行组合，通过旋转机构带动料位传感器旋转至不同角度，实时地对仓位表面的多个检测位置点进行扫描，通过采集到物料表面多个检测位置点的数据信息准确反馈料仓内料位高度。
附图说明
图1为本发明一个实施例所述仓位检测装置的结构示意图；
图2为本发明一个实施例所述仓位检测装置在煤仓内的安装结构示意图；
图3为本发明一个实施例所述检测点空间位置计算的原理示意图；
图4为本发明一个实施例所述仓位检测系统的结构框图；
图5为本发明一个实施例所述仓位料型面的拟合结果示意图。
具体实施方式
下面将结合附图进一步说明本发明实施例。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明中提供的以下实施例中的各个技术方案，除非彼此之间相互矛盾，否则不同技术方案之间可以相互组合，其中的技术特征可以相互替换。
本实施例提供一种仓位检测装置，包括安装支架、旋转机构、保护罩和料位传感器，如图1至图3所述，所述安装支架103适于安装于煤仓内壁的设定位置处；所述旋转机构设置于所述安装支架103上，且所述旋转机构可绕其设置位置转动；所述保护罩设置于所述旋转机构上，所述保护罩内设置所述料位传感器100，所述料位传感器100以及所述保护罩在所述旋转机构的带动下转动，且所述料位传感器100在转动的过程中对煤仓内的仓位进行扫描检测以得到仓位扫描结果。安装支架可以采用图中所示的L形结构，也可以根据安装支架的实际设置位置对其结构进行调整。无论是哪种形状的安装支架，都能够确定其具体的尺寸。由于旋转机构在安装支架上的位置也是可以确定的，保护罩中的料位传感器的与安装支架之间的位置关系也可以确定，本实施例中的整个装置安装在煤仓内壁之后，就能够确定料位传感器在煤仓内部的具体位置。所述料位传感器100为激光或雷达传感器，如图2和图3所示，所述料位传感器100可以发射处扫描信号S，扫描信号S经过煤料的表面反射后能够被所述料位传感器100接收，所述料位传感器100能够根据扫描信号的发射时间和反射回来的时间确定时间差，根据扫描信号的频率以及时间差就能够确定出煤料表面于所述料位传感器100的信号发射面之间的距离，结合旋转机构的角度就能够确定出料位传感器100所扫描的位置以及该位置相对于所述料位传感器100的位置。通过调整旋转机构的旋转角度，就能够扫描到煤仓内任意位置。
采用上述方案，将料位传感器100与旋转机构进行组合，通过旋转机构带动料位传感器100旋转至不同角度，实时地对仓位表面的多个检测位置点进行扫描，通过采集到物料表面多个检测位置点的数据信息准确反馈料仓内料位高度。即便是入口处不断的添加煤料，出口处不断地放煤至运输皮带200，依然能够通过本方案中的装置实时检测到准确的仓位高度。
优选地，上述的仓位检测装置中，如图所示，所述旋转机构包括第一方向旋转轴101和第二方向旋转轴102，所述第二方向旋转轴102设置于所述第一方向旋转轴101上，且所述第二方向旋转轴102可绕其设置位置转动；所述第一方向和所述第二方向垂直。如图所示，所述第一方向为竖直方向，所述第二方向为水平方向；所述安装支架为L形结构，其包括第一方向安装板和第二方向安装板，所述第一方向安装板设置于所述煤仓的内壁上，所述第一方向旋转轴101可旋转地设置于所述第二方向安装板上。所述第一方向旋转轴101可以通过一旋转气缸设置在第二方向安装板上，其可以绕着安装位置进行360度的旋转，旋转气缸还能够在任意角度下维持静止状态，从而带动料位传感器100扫描水平方向上的任意角度。相应地，所述第二方向旋转轴102可以通过另一旋转气缸设置在所述第一方向旋转轴101上，旋转气缸可以绕着安装位置进行360度的旋转也同样能够在任意角度下维持静止状态，从而带动料位传感器100扫描竖直方向上的任意角度。通过第一方向旋转轴101和第二方向旋转轴102的配合，就能控制料位传感器100扫描煤仓内任意方向的检测点了。
进一步地，上述方案中的所述旋转机构为电控云台，电控云台可以接收上位机发送的控制信号后旋转至任意角度，以调整料位传感器100的扫描角度。
在本发明的另一部分实施例中提供一种仓位检测系统，包括以上任一项所述的仓位检测装置以及上位机，如图4所述，所述上位机300控制所述仓位检测装置中的旋转机构中的第一方向旋转轴101/第二方向旋转轴102旋转，从而使料位传感器100朝向不同的检测位置点；所述上位机300接收所述仓位检测装置中的料位传感器100发送的各检测位置点处的仓位扫描结果；所述上位机300根据各检测位置点处的仓位扫描结果得到仓位高度。上位机300可以设置于选煤厂的控制系统中。
结合图2和图3所述的结构，料位传感器100的安装位置以及煤仓的内部形状是确定的，所述上位机300根据煤仓形状以及所述料位传感器100的安装位置，建立空间坐标系，所述空间坐标系的原点为所述料位传感器100的安装位置；所述上位机300根据所述旋转机构的旋转角度∠a以及所述料位传感器100发送的仓位扫描结果得到检测位置点与原点之间的空间位置关系，进而得到检测位置点在所述空间坐标系中的坐标；根据各检测位置点在所述空间坐标系内的坐标拟合得到所述仓位高度。
优选地，所述上位机300根据所述仓位高度确定所述旋转机构的旋转角度；其中，所述仓位高度越高所述旋转机构的旋转角度越大。也即，进行多点采集时，不同的仓位高度需要进行不同的采集策略以避免出现过多的无效数据，由此选择高仓位时采集角度大于低仓位时的采集角度，采集点尽可能遍布整个煤仓横截面。例如，可以基于(但不限于)垂直的单点检测值来设置采集角度，每次的数据采集开始于基准距离Lz的测算，根据基准距离值运行采集策略。如果检测点位置与料位传感器之间的距离为L，检测点位置所对应的扫描线与基准线之间的夹角为∠a，就能够确定出检测点位置于基准点位置之间的相对位置关系。
进一步地，所述上位机300控制所述旋转机构旋转，使检测位置点的连线所围成的区域覆盖煤仓的整个横截面。由于已经确定了煤仓内部空间的坐标系，因此能够确定出煤仓内壁在坐标系中的具体坐标，在此基础上，能够根据扫描区域的边缘是否涵盖了煤仓内壁的坐标来判断采集点是否遍布了整个煤仓横截面。
进一步优选地，上述方案中，所述上位机300根据不同时间点接收到的仓位扫描结果拟合得到仓位扫描结果曲线，根据所述仓位扫描结果曲线结合煤料添加流量预估得到下一时间点的仓位预估值；所述上位机在所述下一时间点接收到所述料位传感器发送的仓位扫描结果后，根据所述仓位预估值判断仓位扫描结果是否异常，若仓位扫描结果异常则将其剔除。在煤料添加过程中，添加煤料的流量是已知的，上位机可以根据添加煤料的流量和煤仓内部的空间预估得到仓位的大概变化值，如果实际扫描的结果与预估值之间的偏差不大，则保留，否则说明检测结果异常，应当排除。例如，正常情况下仓位肯定是越来越高的，如果突然检测到仓位高度值降低了，那一定是异常值了，则将其剔除。
进一步地，所述上位机300根据所述仓位高度以及煤料的堆密度和堆积角拟合得到仓位料型面，根据所述仓位料型面得到煤仓中的物料体积。如图5所示为上位机300拟合得到的仓位料型面的结果。由于煤仓中的煤料是要通过输送皮带200进行转运或者是直接装入运煤车辆中的，因此对煤料的体积或者煤料量的获取过程是非常重要的。当确定好煤料的品质或者热值之后，就能够确定煤料的堆密度和堆积角，在此情况下，即便是没有将煤料表面的所有位置都扫描到，也能够模拟出仓位料型面进而得到煤料量。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种仓位检测装置，其特征在于，包括安装支架、旋转机构、保护罩和料位传感器，其中：
所述安装支架安装于煤仓内壁的设定位置处；所述旋转机构设置于所述安装支架上，且所述旋转机构可绕其设置位置转动；所述保护罩设置于所述旋转机构上，所述保护罩内设置所述料位传感器，所述料位传感器以及所述保护罩在所述旋转机构的带动下转动，且所述料位传感器在转动的过程中对煤仓内的仓位进行扫描检测以得到仓位扫描结果。
2.根据权利要求1所述的仓位检测装置，其特征在于：
所述旋转机构包括第一方向旋转轴和第二方向旋转轴，所述第二方向旋转轴设置于所述第一方向旋转轴上，且所述第二方向旋转轴可绕其设置位置转动；所述第一方向和所述第二方向垂直。
3.根据权利要求2所述的仓位检测装置，其特征在于：
所述第一方向为竖直方向，所述第二方向为水平方向；
所述安装支架包括第一方向安装板和第二方向安装板，所述第一方向安装板设置于所述煤仓的内壁上，所述第一方向旋转轴可旋转地设置于所述第二方向安装板上。
4.根据权利要求2或3所述的仓位检测装置，其特征在于：
所述旋转机构为电控云台；所述料位传感器为激光或雷达传感器。
5.一种仓位检测系统，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的仓位检测装置以及上位机，其中：
所述上位机控制所述仓位检测装置中的旋转机构旋转至不同的检测位置点；所述上位机接收所述仓位检测装置中的料位传感器发送的各检测位置点处的仓位扫描结果；
所述上位机根据各检测位置点处的仓位扫描结果得到仓位高度。
6.根据权利要求5所述的仓位检测系统，其特征在于：
所述上位机根据煤仓形状以及所述料位传感器的安装位置，建立空间坐标系，所述空间坐标系的原点为所述料位传感器的安装位置；
所述上位机根据所述旋转机构的旋转角度以及所述料位传感器发送的仓位扫描结果得到检测位置点与原点之间的空间位置关系，进而得到检测位置点在所述空间坐标系中的坐标；根据各检测位置点在所述空间坐标系内的坐标拟合得到所述仓位高度。
7.根据权利要求6所述的仓位检测系统，其特征在于：
所述上位机根据所述仓位高度确定所述旋转机构的旋转角度；其中，所述仓位高度越高所述旋转机构的旋转角度越大。
8.根据权利要求5-7任一项所述的仓位检测系统，其特征在于：
所述上位机控制所述旋转机构旋转，使检测位置点的连线所围成的区域覆盖煤仓的整个横截面。
9.根据权利要求8所述的仓位检测系统，其特征在于：
所述上位机，根据不同时间点接收到的仓位扫描结果拟合得到仓位扫描结果曲线，根据所述仓位扫描结果曲线结合煤料添加流量预估得到下一时间点的仓位预估值；
所述上位机在所述下一时间点接收到所述料位传感器发送的仓位扫描结果后，根据所述仓位预估值判断仓位扫描结果是否异常，若仓位扫描结果异常则将其剔除。
10.根据权利要求9所述的仓位检测系统，其特征在于：
所述上位机，根据所述仓位高度以及煤料的堆密度和堆积角拟合得到仓位料型面，根据所述仓位料型面得到煤仓中的物料体积。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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