CN115718458A - 高炉脱水槽放渣装车控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉脱水槽放渣装车控制系统，包括系统由车辆识别定位指示、放渣自动控制和视频监控三个子系统组成，车辆识别定位指示系统完成车辆识别、车辆位置检测、显示屏控制、语音提示，放渣自动控制完成放渣过程的全自动控制，视频监控系统相对独立，完成对整个放渣环节的全过程视频监控以及录像保存。本发明脱水槽放渣现场安装高频雷达、视频摄像头、LED显示屏、光幕、语音对讲等设备，并利用成熟的PLC控制技术实现现场相关设备远程集中控制的基础上，融合人工智能技术对高炉水渣车辆位置、车厢内装水渣高度等关键信息建模分析，建成脱水槽智能放渣控制系统，全面实现了高炉水渣自助全自动装车。

Description

高炉脱水槽放渣装车控制系统

技术领域

本发明属于冶炼附属设备技术领域，特别涉及一种高炉脱水槽放渣装车控制系统。

背景技术

高炉水渣脱水槽放料系统是高炉水渣运输的主要设备。该系统传统的装车方式，由于受到现场环境和工艺设备等因素的限制，采用手动控制完成，导致这种装车方式效率低下。同时，水渣运输装车工作现场粉尘大，噪音大，造成脱水槽放渣作业人员工作强度很大。

发明内容

为了解决高炉脱水槽放渣装车难题，本发明实施例公开了一种智能放渣控制系统，包括OPC服务器、以太网交换机、嵌入式采集设备、PLC控制终端系统，所述OPC服务器外接网络，并通过所述工厂控制网络分别与上位机和在线高频雷达、视频摄像头、LED显示屏、光幕、语音对讲操作站连接，所述PLC控制终端系统包含连接有控制器输入输出模块的现场设备与所述现场控制网络连接，所述工厂控制网络和现场控制网络通过以太网交换机网络相连实现双向数据通讯。所述OPC服务器上还配置有OPC客户端，可以通过嵌入式采集设备获取分布在所述现场设备上的实时采集信息，并在所述上位机的管理下操作所述现场设备上的控制器输入输出模块。

所述控制系统包括料位检测断料检测，通过采用高频雷达扫描以及激光对射检测合进行料位的检测和处理，通过高频雷达动态检测卡车货箱内货物的形状判断水渣的高度，并大致计算水渣的重量。另外在水渣出料口设置光幕激光对射，用于对水渣的料堆高度进行检测，料堆高度遮断了激光光束时，自动停止放渣。为确保及时检测到断料，在放渣口的轴线位置设置光幕激光对射，正常放料时激光对射的光束被遮断或者处于脉冲输出状态，当激光对射长时间处于接通状态时为断料报警。断料报警检测的另一个用途是漏料报警，即在非放渣状态下，如果激光对射检测到有动作，应发出漏料报警。

所述系统还包括车号识别系统，由RFID、牌照识别、LED显示屏以及广播系统组成，目前水渣运输车辆全部为白牌照车辆，车上粘贴有车辆识别电子标签，牌照的状况比较差，一般的牌照识别系统均无法识别白牌照车号，为此特别开发了专用于识别白牌照的车号识别软件进行识别，但由于白牌照的车况较差，即使专用白牌照识别软件的识别率也只能达到90％左右，而粘贴在玻璃窗上的电子标签也会因为玻璃破碎或者其他原因存在无法正常使用的概率，故采用RFID加牌照识别系统组合的方案来识别白牌照车辆提高识别正确率，目前经过长时间的调试，该组合牌照识别准确率已达到99％以上，已基本满足使用要求。

所述系统包括LED显示屏及广播系统，在脱水槽出口位置设置一套全彩LED显示屏，动态显示车辆在脱水槽内的位置、当前车号以及放渣口实时图像，司机不下车就能了解放渣的全过程。同时通过预先设置的语音提示信息以及LED显示屏上的动态文字提示告知司机水渣的运输去向，实现全过程不下车受渣作业。

所述系统的远程集中控制集中在智慧中心，将雷达扫描的3D影像集成到上位机组态界面，操作人员通过远程监控水渣的装车情况，操作上位机组态界面，从而实现远程装车。通过上位机进行操作，上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，一般是在在计算机屏幕上显示车辆信息，手自动切换按钮，料口闸板阀的开关控制等控制按钮，以及发送语音、响铃等提示司机，急停键以便现场异常情况时紧急关闭闸板。

本发明实施例公开了一种智能放渣控制系统，包括系统由车辆识别定位指示、放渣自动控制和视频监控三个子系统组成，车辆识别定位指示系统完成车辆识别、车辆位置检测、显示屏控制、语音提示，放渣自动控制完成放渣过程的全自动控制，视频监控系统相对独立，完成对整个放渣环节的全过程视频监控以及录像保存。本发明脱水槽放渣现场安装高频雷达、视频摄像头、LED显示屏、光幕、语音对讲等设备，并利用成熟的PLC控制技术实现现场相关设备远程集中控制的基础上，融合人工智能技术对高炉水渣车辆位置、车厢内装水渣高度等关键信息建模分析，建成脱水槽智能放渣控制系统，全面实现了高炉水渣自助全自动装车。

智能放渣控制系统通过对高炉脱水槽放渣现场安装高频雷达、视频摄像头、LED显示屏、光幕、语音对讲等设备，并利用成熟的PLC控制技术实现现场相关设备远程集中控制的基础上，融合人工智能技术对高炉水渣车辆位置、车厢内装水渣高度等关键信息建模分析，建成脱水槽智能放渣控制系统，全面实现了高炉水渣自助全自动装车。

本发明的智能放渣控制系统，通过智能放渣控制系统实融合人工智能技术对高炉水渣车辆位置、车厢内装水渣高度等关键信息建模分析，建成脱水槽智能放渣控制系统，全面实现了高炉水渣自助全自动装车。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

图1根据本发明实施例之一的高炉脱水槽智能放渣控制系统的结构示意图。

1——语音对讲，2——LED显示屏，3——摄像头，4——光幕，5——高频雷达，

6——嵌入式采集设备，7——硬盘录像机，8——OPC服务器，9——PLC控制系统，10——触摸屏，11——上位机，12——以太网交换机，13——放料阀，14——水渣仓，15——水渣车。

具体实施方式

根据一个或者多个实施例，一种高炉脱水槽放渣装车控制系统，包括OPC服务器、以太网交换机、嵌入式采集设备、PLC控制系统。所述OPC服务器外接网络，并通过所述工厂控制网络分别与上位机和在线高频雷达、视频摄像头、LED显示屏、光幕、语音对讲连接，所述PLC控制终端系统包含连接有控制器输入输出模块的现场设备与所述现场控制网络连接，所述工厂控制网络和现场控制网络通过以太网交换机网络相连实现双向数据通讯。OPC是OLE for Process Control的缩写。OPC服务器透过一组一组的接口提供服务。

所述OPC服务器可以通过嵌入式采集设备获取分布在所述现场设备上的实时采集信息，并在所述上位机的管理下操作所述现场设备上的控制器输入输出模块。

所述控制系统包括料位检测和断料检测，通过采用高频雷达扫描以及激光对射检测合进行料位的检测和处理，通过高频雷达动态检测卡车货箱内货物的形状判断水渣的高度，并大致计算水渣的重量。另外在水渣出料口设置光幕激光对射，用于对水渣的料堆高度进行检测，料堆高度遮断了激光光束时，自动停止放渣。

为确保及时检测到断料，在放渣口的轴线位置设置光幕激光对射，正常放料时激光对射的光束被遮断或者处于脉冲输出状态，当激光对射长时间处于接通状态时为断料报警。

断料报警检测的另一个用途是漏料报警，即在非放渣状态下，如果激光对射检测到有动作，应发出漏料报警。

高炉脱水槽放渣装车控制系统，还包括车号识别系统。所述车号识别系统由RFID、牌照识别、LED显示屏以及广播系统组成。目前水渣运输车辆全部为白牌照车辆，车上粘贴有的车辆识别电子标签，牌照的状况比较差，一般的牌照识别系统均无法识别白牌照车号，为此开发了专用于识别白牌照的车号识别软件进行识别。但由于白牌照的车况较差，即使专用白牌照识别软件的识别率也只能达到90％左右，而粘贴在玻璃窗上的电子标签也会因为玻璃破碎或者其他原因存在无法正常使用的概率，故采用RFID加牌照识别系统组合的方案来识别白牌照车辆提高识别正确率，目前经过长时间的调试，该组合牌照识别准确率已达到99％以上，已基本满足使用要求。

所述LED显示屏及广播系统，在脱水槽出口位置设置一套全彩LED显示屏，动态显示车辆在脱水槽内的位置、当前车号以及放渣口实时图像，司机不下车就能了解放渣的全过程。同时通过预先设置的语音提示信息以及LED显示屏上的动态文字提示告知司机水渣的运输去向，实现全过程不下车受渣作业。

所述远程集中控制集中在智慧中心，将雷达扫描的3D影像集成到上位机组态界面，操作人员通过远程监控水渣的装车情况，操作上位机组态界面，从而实现远程装车。通过上位机进行操作，上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，一般是在在计算机屏幕上显示车辆信息，手自动切换按钮，料口闸板阀的开关控制等控制按钮，以及发送语音、响铃等提示司机，急停键以便现场异常情况时紧急关闭闸板。

因此，本实施例的智能放渣控制系统的技术特点包括：

(1)采用PLC实现全自动排渣控制。

(2)采用视频和实时状态一体化操作监控系统，在全自动模式下操作人员只需要监控，在异常模式下操作人员可随时接管进行远程控制。

(3)采用车辆位置检测和指挥系统代替操作人员指挥受渣车辆进行停放和受渣作业。

(4)采用料位检测设备检测水渣装料情况，与定时处理逻辑组合实现排料自动控制。

(5)可以和资源再生系统整合，实现水渣转运作业从作业计划生成到车辆流向指挥直至作业实绩返回全程数据闭环。

根据一个或者多个实施例，一种高炉脱水槽放渣装车控制系统，如图1所示，包括OPC服务器8、以太网交换机12、嵌入式采集设备6、PLC控制系统9，所述OPC服务器8外接网络，并通过所述工厂控制网络分别与触摸屏10、上位机11和在线高频雷达5、视频摄像头3、LED显示屏2、光幕4、语音对讲1连接，所述PLC控制系统9包含连接有控制器输入输出模块的现场设备与所述现场控制网络连接，所述工厂控制网络和现场控制网络通过以太网交换机12网络相连实现双向数据通讯。当水渣车15到达指定水渣仓14位置后，智能放系统打开放料阀13放渣，

其中，采用高频雷达5实现料位识别功能，是利用了高频雷达5具有高穿透性。放渣过程中水雾严重，使用高频雷达5能穿透水雾，准确识别实时料位高度，同时该功能将检测放渣车内料位实时数据，通过分析将数据通讯到PLC控制系统9，达到料位识别的功能，使智能放渣实现成为可能。

对于水渣车15的车辆定位功能，通过安装横光幕与竖光幕，对车辆类型及位置进行定位，横光幕测量车尾到放渣口的距离，竖光幕测量车梆高度，用以判断车型，将测量数据通讯到PLC控制系统9，达到车辆定位识别功能，使智能放渣实现成为可能。

为了实现智能放渣功能，原来由现场控制MCC柜操作台进行操作，通过新增设备及PLC系统，将原有手动放渣工艺进行智能化改造，同时新增料位识别与车辆识别系统，最终实现智能放渣功能。

通过智慧中心实现远程控制功能，从高炉脱水槽通过光纤将控制及视频信号传送到智慧中心，并在此架设上位机、硬盘刻录机及语音对讲等，实现智慧中心远程智能放渣功能。

本实施例的高炉智能放渣控制系统的安装包括硬件安装和软件安装测试，具体操作如下：

由于旧有的系统由现场控制MCC柜操作台，操作空间有限，远程I/O柜安装位置不好确定，控制柜与I/O远程柜距离相对较远，同时场资料不全，设备老化，改造难度很大。其次，水渣温度较高，会产生大量的水蒸气，对测量精度要求高，可能影响高频雷达成像效果。因此设备安装及逻辑组态均需合理配置并规划设计。

在静态调试时全面测试，动态调试时整体完善。逐步打磨智能放渣系统，调节参数、画面优化及工艺控制，实现功能优化。

对于智慧中心的远程调试，包括从高炉脱水槽通过光纤将控制及视频信号传送到智慧中心，并在此架设上位机、硬盘刻录机及语音对讲等，实现智慧中心远程智能放渣功能。

对于智能放渣手动调试，包括：对智能放渣手动控制功能进行确认，车辆停放到指定位置，通过PLC控制箱进行操作，首先集水小车启动，然后操作料口1与料口2，在点击放料阀进行手动工作放渣，料位达到设定高度，点击停放料阀，集水小车停止，响铃提醒司机驶离。

对智能放渣半自动调试，包括：对智能放渣半自动控制功能进行确认，车辆停放到指定位置，通过触摸屏进行操作，选择半自动模式，点击启动按钮，经过15秒，集水小车自动启动，打开放料阀放渣，料位达到设定高度，自动关闭放料阀，集水小车停止，响铃提醒司机驶离；下辆车到达放渣位置后，在此点击启动按钮进行放渣。

对智能放渣自动调试，包括：对智能放渣自动控制功能进行确认，通过触摸屏进行操作，选择自动模式，点击启动按钮，自动状态实现设备全自动装车功能，当车辆到达指定位置后，设备自动运行，经过15秒后，自动下料。集水小车自动启动，打开放料阀放渣，料位达到设定高度，自动关闭放料阀，集水小车停止，响铃提醒司机驶离；下辆车到达放渣位置后，智能放渣系统能自动进行放渣，无需进行操作。

对于智能放渣远程调试，包括：对智能放渣自动控制功能进行确认，通过上位机进行操作，选择自动模式，点击启动按钮，自动状态实现设备全自动装车功能，当车辆到达指定位置后，设备自动运行，经过15秒后，自动下料。集水小车自动启动，打开放料阀放渣，料位达到设定高度，自动关闭放料阀，集水小车停止，响铃提醒司机驶离；下辆车到达放渣位置后，智能放渣系统能自动进行放渣，无需进行操作。

因此，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的智能放渣控制系统可以实现通过高频雷达进行料位识别，高频雷达穿透性能强，水雾环境中能准确识别实时料位；

通过判断水平光幕与垂直光幕遮挡区域与坐标点的位置进行车辆类型与位置准确识别；打通高炉与智慧中心通讯；

PLC根据工艺顺序进行逻辑及画面组态，同时车辆识别及料位判断信号通讯到PLC系统，通过自动控制放渣设备启停达到智能放渣功能；

通过敷设从高炉脱水槽到智慧中心光缆，实现智慧中心视频与语音对讲及智能放渣联动控制；

减量减负，大幅降低操作员劳动强度；系统代替人工操作台操作，实现智能放渣操作；

值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本发明创造的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (9)

1.一种高炉脱水槽放渣装车控制系统，其特征在于，在高炉水渣仓侧边高处设置面对水渣车车斗的高频雷达，用以获取位于水渣仓下方的水渣车车斗内已装载水渣的形状数据，通过判断水渣堆的高度计算已装载水渣的重量。

2.根据权利要求1所述的高炉脱水槽放渣装车控制系统，其特征在于，在所述高炉水渣仓出料口近侧设置第一激光光幕对射发生器，用以对水渣车内的水渣料堆高度进行检测。

3.根据权利要求2所述的高炉脱水槽放渣装车控制系统，其特征在于，当第一激光光幕对射发生器的激光对射一直处于接通状态时，则系统为水渣仓断料报警。

4.根据权利要求3所述的高炉脱水槽放渣装车控制系统，其特征在于，当水渣仓处于非放渣状态下，如果第一激光光幕对射发生器的激光对射出现断开状态时，系统发出漏料报警。

5.根据权利要求1所述的高炉脱水槽放渣装车控制系统，其特征在于，在所述水渣车位置设置有正对车辆拍照的摄像头，用于获取水渣车的车牌图像，又所述系统识别该水渣车的车辆牌照。

6.根据权利要求5所述的高炉脱水槽放渣装车控制系统，其特征在于，所述水渣车设置有RFID标签，供设置于水渣车近侧的RFID扫描器识别。

7.根据权利要求6所述的高炉脱水槽放渣装车控制系统，其特征在于，在所述水渣车侧边设置也有第二激光光幕对射发生器，该发生器发射的光幕包括横光幕与竖光幕，横光幕测量水渣车车尾到水渣仓放渣口的距离，竖光幕测量水渣车车梆高度，用以识别水渣车车辆类型及对水闸车位置进行定位。

8.根据权利要求1所述的高炉脱水槽放渣装车控制系统，其特征在于，在所述水渣车侧边，设置显示器，用于显示放渣过程状态信息。

9.根据权利要求1所述的高炉脱水槽放渣装车控制系统，其特征在于，水渣仓出料口设有放料阀，由系统中的PLC进行控制。

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