CN113291865B - 洗选分厂全自动装车系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种洗选分厂全自动装车系统及方法,包括设在塔楼内的定量仓、设在定量仓下端的溜槽、位于溜槽下方且能穿过塔楼的列车、设在塔楼内壁且沿列车运行方向依次布设的测速仪、第一激光雷达和第二激光雷达以及数据库及控制中心。本发明能根据列车的行车速度自动调节并确定落煤时车厢位置,完成全自动装车;实现全自动化,减少工作人员;能加快洗选分厂的装车效率,加快企业的生产效率。
Description
技术领域
本发明属于智能矿山技术领域,涉及一种洗选分厂全自动装车系统及方法。
背景技术
新形势对煤矿提出了新的要求,煤矿及煤炭相关的行业生产现场实现智能化以及自 动化作业。目前国内大型的洗选分厂部分流程实现了无人操控或人为干预作业,没有实现完全的自动化作业,例:洗选分厂装车站没有实现全自动化,采用的是人为干预进行 作业,工作效率低下,不符合现代煤矿的需求。
发明内容
针对现有技术中的缺陷和不足,本发明提供一种洗选分厂全自动装车系统及方法, 解决了现有洗选分厂装车站人工操作控制的现状,同时也解决了落煤时车厢位置点位置 动态确定的问题,能根据列车的行车速度自动调节和确定溜槽落煤点(落煤时车厢位置点)的位置,完成全自动装车。
为达到上述目的,本发明采取如下的技术方案:
一种洗选分厂全自动装车系统,包括设在塔楼内的定量仓、设在定量仓下端的溜槽、 位于溜槽下方且能穿过塔楼的列车、设在塔楼内壁且沿列车运行方向依次布设的测速仪、第一激光雷达和第二激光雷达以及数据库及控制中心;
所述测速仪靠近塔楼入口布设以能测量列车进入塔楼时的速度;所述第一激光雷达 位于溜槽后方以测量列车车厢形状尺寸;所述第二激光雷达设在溜槽前方以测量车厢装 车完的煤堆形状;
所述数据库及控制中心能与测速仪、第一激光雷达和第二激光雷达进行数据传输; 且在数据库及控制中心内包括以下数据信息:列车车厢型号、车厢装车完的标准煤堆形 状、列车运行速度、标准溜槽落煤时间以及标准定量仓落煤时间。
本发明还包括如下技术特征:
具体的,在定量仓下端和溜槽之间设有闸门。
具体的,所述定量仓还连有缓冲仓,定量仓能将备煤信息传输给缓冲仓以使缓冲仓 给定量仓输送煤。
具体的,所述标准溜槽落煤时间为:前期测得的煤从闸口经溜槽落到车厢内所用的 时间。
具体的,所述标准定量仓落煤时间为:前期测得的定量仓内的煤全部落入列车车厢 内所用的时间。
具体的,在塔楼内壁还设有广角摄像头,且广角摄像头位于第一激光雷达上方。
具体的,所述数据库及控制中心与测速仪、第一激光雷达和第二激光雷达之间通过 工业以太网、controlnet、devicenet、DH+/RIO、DH485/串口、第三方通信方式进行数据传输。
一种洗选分厂全自动装车方法,该方法通过所述的洗选分厂全自动装车系统实现, 包括以下步骤:
步骤1,当列车开始运行装煤时,测速仪首先将列车的运行速度上传至数据库及控制中心;
步骤2,列车行驶至未到达溜槽之前,第一激光雷达对列车车厢进行扫描,并将扫描的车厢数据上传至数据库及控制中心;所述车厢数据包括车厢形状尺寸;
步骤3,数据库及控制中心根据上传的运行速度、车厢数据匹配出数据库中储存的对应的列车运行速度、列车车厢型号及车厢装车完的标准煤堆形状;
步骤4,根据列车车厢型号与列车运行速度,及其对应的标准溜槽落煤时间计算得到标准溜槽落煤时间内列车能运行的距离,所述标准溜槽落煤时间内列车能运行的距离为落煤时车厢位置与溜槽之间的水平距离;
步骤5,数据库及控制中心将列车车厢型号输出给定量仓,定量仓根据列车车厢型号进行备煤,将备煤信息发送到缓冲仓,缓冲仓开始给定量仓输送煤,当达到所需的煤 量时,定量仓发送停止信号给缓冲仓停止供煤;
步骤6,当该节车厢运行至步骤4计算得到的落煤时车厢位置时,数据库及控制中心控制闸门打开,定量仓的煤沿着溜槽进入到列车车厢中,并记录实际溜槽落煤时间, 列车有序行驶;
步骤7,当实际溜槽落煤时间达到标准溜槽落煤时间时,闸门关闭;第二激光雷达对装车完的车厢进行扫描,并将扫描的煤堆信息上传到数据库及控制中心;所述煤堆信 息包括煤堆形状;
步骤8,将上传的煤堆信息与标准煤堆形状信息进行对比,若在误差范围内则循环作业直到整节列车装载完毕为止。
具体的,所述步骤4中,通过以下公式计算标准溜槽落煤时间内列车能运行的距离D:
上式中,s1为闸口到溜槽下端的垂直距离,单位m;s2为列车车厢深度,单位m; v2为列车运行速度,单位m/s。
更具体的,
上式中,s1为闸口到溜槽下端的垂直距离,单位m;s2为列车车厢深度,单位m; t1为煤从闸口落到溜槽下端口的时间,单位s;t2为煤从溜槽下端口落到车厢内底的时 间,单位s;标准溜槽落煤时间=t1+t2;v1为煤落至溜槽下端口时的速度,单位m/s。
本发明与现有技术相比,有益的技术效果是:
1、本发明洗选分厂装车系统实现全自动化,减少工作人员;
2、本发明能加快洗选分厂的装车效率,加快企业的生产效率;同时还能减少装车站的工作人员,达到目前企业减员增效的要求。
附图说明
图1为本发明洗选分厂装车站正视图。
图2为本发明洗选分厂装车站A-A截面视图。
图3为本发明洗选分厂装车站左视图。
图4为本发明列车装煤后的效果图,(a)正视图,(b)左视图。
图5为本发明方法流程图。
图6为本发明步骤4计算过程对应示意图。
附图标记含义:
1.塔楼,2.定量仓,3.溜槽,4.列车,5.测速仪,6.第一激光雷达,7.第二激光雷达,8.广角摄像头。
以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明做具体说明。
具体实施方式
遵从上述技术方案,以下给出本发明的具体实施例,需要说明的是本发明并不局限 于以下具体实施例,凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1:
本实施例提供一种洗选分厂全自动装车系统,包括设在塔楼1内的定量仓2、设在定量仓2下端的溜槽3、位于溜槽3下方且能穿过塔楼1的列车4、设在塔楼1内壁且 沿列车运行方向依次布设的测速仪5、第一激光雷达6和第二激光雷达7以及数据库及 控制中心。
测速仪5靠近塔楼1入口布设以能测量列车4进入塔楼1时的速度;第一激光雷达 6位于溜槽3后方以测量列车4车厢形状尺寸;第二激光雷达7设在溜槽3前方以测量 车厢装车完的煤堆形状。
数据库及控制中心能与测速仪5、第一激光雷达6和第二激光雷达7进行数据传输;且在数据库及控制中心内包括以下数据信息:列车车厢型号、车厢装车完的标准煤堆形状、列车运行速度、标准溜槽落煤时间以及标准定量仓落煤时间。
在定量仓2下端和溜槽3之间设有闸门。
定量仓2还连有缓冲仓,定量仓2能将备煤信息传输给缓冲仓以使缓冲仓给定量仓2输送煤。
标准溜槽落煤时间为:前期测得的煤从闸口经溜槽3落到车厢内所用的时间。
标准定量仓落煤时间为:前期测得的定量仓2内的煤全部落入列车车厢内所用的时 间。
在塔楼1内壁还设有广角摄像头8,且广角摄像头8位于第一激光雷达6上方。
数据库及控制中心与测速仪5、第一激光雷达6、第二激光雷达7和广角摄像头8 之间通过工业以太网、controlnet、devicenet、DH+/RIO、DH485/串口或第三方通信方式 进行数据传输。
本发明数据库的数据是在系统组建前期搭建在装车站服务器上进行收集的数据,主 要通过光栅和其他辅助传感器进行采集列车空载车厢的所有信息(三维尺寸)、满载后列车和煤堆的形状等数据,将采集后的数据进行处理规划形成一个标准信息(车厢类型,煤堆形状),同时应用测速仪记录列车在装煤过程中速度的变化范围。
实施例2:
本实施例公开一种洗选分厂全自动装车方法,该方法通过实施例1中的洗选分厂全 自动装车系统实现,包括以下步骤:
步骤1,当列车开始运行装煤时,测速仪首先将列车的运行速度上传至数据库及控制中心;
步骤2,列车行驶至未到达溜槽之前,第一激光雷达对列车车厢进行扫描,并将扫描的车厢数据上传至数据库及控制中心;车厢数据包括车厢形状尺寸;
步骤3,数据库及控制中心根据上传的运行速度、车厢数据匹配出数据库中储存的对应的列车运行速度、列车车厢型号及车厢装车完的标准煤堆形状;
步骤4,根据列车车厢型号与列车运行速度,及其对应的标准溜槽落煤时间计算得到标准溜槽落煤时间内列车能运行的距离,标准溜槽落煤时间内列车能运行的距离为落煤时车厢位置与溜槽之间的水平距离;落煤时车厢位置为闸口开始落煤时列车车厢前端所处位置;步骤4中,通过以下公式计算标准溜槽落煤时间内列车能运行的距离D:
上式中,s1为闸口到溜槽下端的垂直距离,单位m;s2为列车车厢深度,单位m; v2为列车运行速度,单位m/s。
上式中,s1为闸口到溜槽下端的垂直距离,单位m;s2为列车车厢深度,单位m; t1为煤从闸口落到溜槽下端口的时间,单位s;t2为煤从溜槽下端口落到车厢内底的时 间,单位s;标准溜槽落煤时间=t1+t2;v1为煤落至溜槽下端口时的速度,单位m/s。
步骤5,数据库及控制中心将列车车厢型号输出给定量仓,定量仓根据列车车厢型号进行备煤,将备煤信息发送到缓冲仓,缓冲仓开始给定量仓输送煤,当达到所需的煤 量时,定量仓发送停止信号给缓冲仓停止供煤;
根据上一节车厢装车后的时间得到该节车厢相对于溜槽的位置(得到该节车厢运行 的位置,溜槽根据该节车厢不断变化的位置信息进行控制溜槽下降),第一激光雷达也可以辅助提供即将装车的该节车厢的相对位置(第一激光雷达与溜槽位置固定,车厢信 息已知,可以测出相对位置即该节车厢相对于溜槽的位置);
步骤6,当该节车厢运行至步骤4计算得到的落煤时车厢位置时,数据库及控制中心控制闸门打开,定量仓的煤沿着溜槽进入到列车车厢中,并记录实际溜槽落煤时间, 列车有序行驶;(以与标准溜槽落煤时间对比从而确定定量仓内的煤落完;溜槽和列车 进行相对运动,溜槽不动,列车持续运行);
步骤7,当实际溜槽落煤时间达到标准溜槽落煤时间时,闸门关闭;第二激光雷达对装车完的车厢进行扫描,并将扫描的煤堆信息上传到数据库及控制中心;煤堆信息包 括煤堆形状;
步骤8,将上传的煤堆信息与标准煤堆形状信息进行对比,若在误差范围内则循环作业直到整节列车装载完毕为止。若误差值不在设定的范围内,则下一节车厢的落煤时 车厢位置需要进行调整(需提前或滞后),直至满足误差要求后循环作业直到整节列车 装载完毕为止。
Claims (1)
1.一种洗选分厂全自动装车方法,其特征在于,该方法通过洗选分厂全自动装车系统实现,该系统包括设在塔楼(1)内的定量仓(2)、设在定量仓(2)下端的溜槽(3)、位于溜槽(3)下方且能穿过塔楼(1)的列车(4)、设在塔楼(1)内壁且沿列车运行方向依次布设的测速仪(5)、第一激光雷达(6)和第二激光雷达(7)以及数据库及控制中心;
所述测速仪(5)靠近塔楼(1)入口布设以能测量列车(4)进入塔楼(1)时的速度;所述第一激光雷达(6)位于溜槽(3)后方以测量列车(4)车厢形状尺寸;所述第二激光雷达(7)设在溜槽(3)前方以测量车厢装车完的煤堆形状;
所述控制中心能与测速仪(5)、第一激光雷达(6)和第二激光雷达(7)进行数据传输;且在数据库内包括以下数据信息:列车车厢型号、车厢装车完的标准煤堆形状、列车运行速度、标准溜槽落煤时间以及标准定量仓落煤时间;
在定量仓(2)下端和溜槽(3)之间设有闸门;
所述定量仓(2)还连有缓冲仓,定量仓(2)能将备煤信息传输给缓冲仓以使缓冲仓给定量仓(2)输送煤;
所述标准溜槽落煤时间为:前期测得的煤从闸口经溜槽(3)落到车厢内所用的时间;
所述标准定量仓落煤时间为:前期测得的定量仓(2)内的煤全部落入列车车厢内所用的时间;
在塔楼(1)内壁还设有广角摄像头(8),且广角摄像头(8)位于第一激光雷达(6)上方;
所述数据库及控制中心与测速仪(5)、第一激光雷达(6)、第二激光雷达(7)和广角摄像头(8)之间通过工业以太网、controlnet、devicenet、DH+/RIO、DH485/串口或第三方通信方式进行数据传输;
该方法包括以下步骤:
步骤1,当列车开始运行装煤时,测速仪首先将列车的运行速度上传至数据库及控制中心;
步骤2,列车行驶至未到达溜槽之前,第一激光雷达对列车车厢进行扫描,并将扫描的车厢数据上传至数据库及控制中心;所述车厢数据包括车厢形状尺寸;
步骤3,数据库及控制中心根据上传的运行速度、车厢数据匹配出数据库中储存的对应的列车运行速度、列车车厢型号及车厢装车完的标准煤堆形状;
步骤4,根据列车车厢型号与列车运行速度,及其对应的标准溜槽落煤时间计算得到标准溜槽落煤时间内列车能运行的距离,所述标准溜槽落煤时间内列车能运行的距离为落煤时车厢位置与溜槽之间的水平距离;
步骤5,数据库及控制中心将列车车厢型号输出给定量仓,定量仓根据列车车厢型号进行备煤,将备煤信息发送到缓冲仓,缓冲仓开始给定量仓输送煤,当达到所需的煤量时,定量仓发送停止信号给缓冲仓停止供煤;
步骤6,当该节车厢运行至步骤4计算得到的落煤时车厢位置时,数据库及控制中心控制闸门打开,定量仓的煤沿着溜槽进入到列车车厢中,并记录实际溜槽落煤时间,列车有序行驶;
步骤7,当实际溜槽落煤时间达到标准定量仓落煤时间时,闸门关闭;第二激光雷达对装车完的车厢进行扫描,并将扫描的煤堆信息上传到数据库及控制中心;所述煤堆信息包括煤堆形状;
步骤8,将上传的煤堆信息与标准煤堆形状信息进行对比,若在误差范围内则循环作业直到整节列车装载完毕为止;
所述步骤4中,通过以下公式计算标准溜槽落煤时间内列车能运行的距离D:
公式1
上式中,s1为闸口到溜槽下端的垂直距离,单位m;s2为列车车厢深度,单位m;v2为列车运行速度,单位m/s;
公式2
公式3
上式中,s1为闸口到溜槽下端的垂直距离,单位m;s2为列车车厢深度,单位m;t1为煤从闸口落到溜槽下端口的时间,单位s;t2为煤从溜槽下端口落到车厢内底的时间,单位s;标准溜槽落煤时间=t1+t2;v1为煤落至溜槽下端口时的速度,单位m/s。
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