CN117775789A - 一种物料装船控制方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种一种物料装船控制方法、装置和系统，其中方法包括：计算物料的运送时间，所述运送时间为所述物料从取料机取料并经过送料设备到达装船机溜筒的时间；计算所述装船机的移舱完成时间；根据所述运送时间以及所述移舱完成时间，确定所述取料机的取料时间；控制所述取料机根据所述取料时间执行取料动作，在所述取料机执行取料动作时，启动计时动作，并控制至少一个料流检测装置验证料流通过时间；根据所述料流检测装置的位置、所述料流通过时间、所述运送时间和移舱完成时间，控制继续传送所述物料或暂停传送所述物料。本公开提升物料装船作业效率，降低设备能耗。

Description

一种物料装船控制方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及港口装船技术领域，特别地涉及一种物料装船控制方法、装置和系统。

背景技术

散货港口在装卸散杂货时通常采用取料机与装船机协同作业的作业模式，通过取料机取料，将散货物料沿皮带线路依次输送给各条皮带后供给装船机，通过装船机装入船舱。

在装船作业过程中，移舱是装船作业中的重要环节，通常需要频繁的进行移舱操作，现有技术中一般在移舱前需要料流源头取料机停止取料，等待料流传送到装船机溜筒后，方可开始移舱操作。每次移舱过程结束后，司机手动给移舱完成指令，此时取料机开始恢复取料。由于各个皮带之间的转接较多且移舱操作较多，每次等到移舱完成后再开始取料，容易造成皮带空转的时间长，作业效率无法提升，导致能源浪费。

发明内容

本公开实施例提供了一种物料装船控制方法、装置和系统，可以提升物料装船作业效率，降低设备能耗。

根据本公开的一方面，提供了一种物料装船控制方法，包括：

计算物料的运送时间，所述运送时间为所述物料从取料机取料并经过送料设备到达装船机溜筒的时间；

计算所述装船机的移舱完成时间；

根据所述运送时间以及所述移舱完成时间，确定所述取料机的取料时间；

控制所述取料机根据所述取料时间执行取料动作，在所述取料机执行取料动作时，启动计时动作，并控制至少一个料流检测装置验证料流通过时间；

根据所述料流检测装置的位置、所述料流通过时间、所述运送时间和移舱完成时间，控制继续传送所述物料或暂停传送所述物料。

在一种实施方式中，所述至少一个料流检测装置设置在所述送料设备的送料皮带位置，所述送料皮带位置包括送料皮带头部位置和送料皮带尾部位置；和/或，

所述至少一个料流检测装置设置在所述装船机的装船机皮带位置，所述装船机皮带位置包括装船机皮带头部位置；和/或，

所述至少一个料流检测装置设置在装船机尾车皮带位置。

在一种实施方式中，所述根据所述料流检测装置的位置、所述料流通过时间、所述运送时间和移舱完成时间，控制继续传送所述物料或暂停传送所述物料，包括：

根据所述料流检测装置的位置，确定物料到达所述料流检测装置位置处的标准料流通过时间；

通过所述料流检测装置检测物料的实际料流通过时间；

根据所述标准料流通过时间与所述实际料流通过时间，控制继续传送所述物料或暂停传送所述物料；或，根据所述标准料流通过时间、所述实际料流通过时间、所述运送时间和移舱完成时间，控制继续传送所述物料或暂停传送所述物料。

在一种实施方式中，所述根据所述标准料流通过时间与所述实际料流通过时间，控制继续传送所述物料或暂停传送所述物料，包括：

在所述实际料流通过时间大于或等于所述标准料流通过时间时，控制继续传送所述物料；

在所述实际料流通过时间小于所述标准料流通过时间时，控制暂停传送所述物料，并计算第一时间差，在等待第一时间差后，控制继续传送所述物料。

在一种实施方式中，所述根据所述标准料流通过时间、所述实际料流通过时间、所述运送时间和移舱完成时间，控制继续传送所述物料或暂停传送所述物料，包括：

根据所述实际料流通过时间、所述运送时间，计算剩余送料时间；

根据移舱开始时间和所述移舱完成时间，计算剩余移舱时间；

根据所述剩余送料时间和所述剩余移舱时间，在所述剩余移舱时间小于或等于所述剩余送料时间时，控制继续传送所述物料；在所述剩余移舱时间大于所述剩余送料时间时，控制暂停传送所述物料，并计算第二时间差，在等待第二时间差后，控制继续传送所述物料。

在一种实施方式中，所述计算物料的运送时间包括：

根据取料机悬臂皮带到取料机漏斗转接点的长度和取料机悬臂皮带的第一运行速度，计算第一运送时间；

根据取料机地面皮带长度、取料机位于所述取料机地面皮带上的当前位置、所述取料机地面皮带的第二运行速度，计算第二运送时间；

根据送料皮带长度和所述送料皮带的第三运行速度，计算第三运送时间；

根据装船机皮带长度、装船机位于装船机皮带上的当前位置以及所述装船机皮带的第四运行速度，计算第四运送时间；

根据装船机尾车皮带到装船机溜筒之间的长度和第五运行速度，计算第五运送时间；

根据所述第一运送时间、第二运送时间、第三运送时间、第四运送时间、第五运送时间，计算所述物料的运送时间。

在一种实施方式中，所述计算所述装船机的移舱完成时间，包括：

计算连接装船机溜筒的装船机俯仰臂向上抬离当前船舱的抬臂时间；

根据目标船舱与当前船舱之间的行走距离，以及行走速度或行走加速度，计算换舱行走时间；

计算所述装船机俯仰臂下降至目标船舱放料位置的降臂时间；

根据所述抬臂时间、所述换舱行走时间和所述降臂时间，得到所述装船机的移舱完成时间。

在一种实施方式中，所述计算连接装船机溜筒的装船机俯仰臂向上抬离当前船舱的抬臂时间，包括：

根据所述装船机俯仰臂当前俯仰角度、抬离当前船舱的目标俯仰角度和装船机俯仰臂的俯仰速度，得到所述抬臂时间，其中，所述目标俯仰角度根据船舶甲板与地面之间的高度差、船舶当前船舱挡板高度、装船机溜筒长度、装船机俯仰臂转动点至地面的高度、装船机俯仰臂的长度计算获得。

在一种实施方式中，通过三维激光扫描仪与船舶姿态检测仪获得所述船舶甲板与地面之间的高度差、船舶的船舱挡板高度、船舶的船舱长度。

在一种实施方式中，所述根据所述运送时间以及所述移舱完成时间，确定所述取料机的取料时间，包括：

在所述运送时间大于所述移舱完成时间时，在所述装船机执行移舱动作的同时，控制所述取料机取料；

在所述运送时间小于或等于所述移舱完成时间时，根据所述运送时间与所述移舱完成时间，确定空载时间，在所述装船机执行移舱动作起间隔所述空载时间后控制所述取料机取料。

根据本公开的另一方面，提供了一种物料装船控制装置，包括：

运送时间计算模块，用于计算物料的运送时间，所述运送时间为所述物料从取料机取料并经过送料设备到达装船机溜筒的时间；

移舱完成时间计算模块，用于计算所述装船机的移舱完成时间；

取料控制模块，用于根据所述运送时间以及所述移舱完成时间，确定所述取料机的取料时间；

验证模块，用于控制所述取料机根据所述取料时间执行取料动作，并在所述取料机执行取料动作时，启动计时动作，并控制至少一个料流检测装置验证料流通过时间；

物料传送控制模块，用于根据所述料流检测装置的位置、所述料流通过时间、所述运送时间和移舱完成时间，控制继续传送所述物料或暂停传送所述物料。

根据本公开的又一方面，提供了一种物料装船控制系统，包括取料机、送料设备、装船机、皮带线路和前述根据本公开的另一方面的物料装船控制装置，所述皮带线路至少包括送料皮带、装船机皮带。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。

本公开实施例中提供的一个或多个技术方案，根据物料的运送时间以及移舱完成时间，确定取料机的取料时间，使得取料机可以提前取料，减少皮带空转时间，提升物料装船作业效率，降低设备能耗；另外，在取料机执行取料动作时，启动计时动作，并控制料流检测装置验证料流通过时间，并结合料流检测装置的位置、运送时间和移舱完成时间，控制物料在运送过程中继续传送或暂停传送，为物料传送过程提供安全保证。

附图说明

在下面结合附图对于示例性实施例的描述中，本公开的更多细节、特征和优点被公开，在附图中：

图1示出了根据本公开示例性实施例的一种物料装船控制方法的流程示意图；

图2示出了根据本公开示例性实施例的一种物料装船控制方法中物料的运行示意图；

图3示出了根据本公开示例性实施例的一种物料装船控制方法中计算物料的运送时间的流程示意图；

图4示出了根据本公开示例性实施例的一种物料装船控制方法中计算装船机的移舱完成时间的流程示意图；

图5示出了根据本公开示例性实施例的一种物料装船控制方法中装船机、船舶和船舱的位置示意图；

图6示出了根据本公开示例性实施例的一种物料装船控制方法中移舱结构示意图；

图7示出了根据本公开示例性实施例的一种物料装船控制装置的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开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公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本公开中提及的“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。

需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

以下参照附图描述本公开实施例的方案。

本公开实施例提供一种物料装船控制方法，如图1所示，图1示出了根据本公开示例性实施例的一种物流装船控制方法的流程示意图，该方法包括：

S101，计算物料的运送时间，运送时间为物料从取料机取料并经过送料设备到达装船机溜筒的时间；

S102，计算装船机的移舱完成时间；

S103，根据运送时间以及移舱完成时间，确定取料机的取料时间；

S104，控制取料机根据取料时间执行取料动作，并在取料机执行取料动作时，启动计时动作，并控制至少一个料流检测装置验证料流通过时间；

S105，根据料流检测装置的位置、料流通过时间、运送时间和移舱完成时间，控制继续传送物料或暂停传送物料。

如图2所示，图2示出了物料从取料机取料并经过送料设备到达装船机的装船机溜筒，进而装入船舱的运行示意图。取料机21一般从斗轮开始取料，取料结束后，物料经过取料机地面皮带24转接到送料设备的送料皮带22，再转接到装船机皮带26，进而到达装船机23，并通过装船机23的装船机溜筒将物料送入船舱27。

本公开实施例搭建了取料机与装船机协同作业的方式，根据物料的运送时间以及移舱完成时间，确定取料机的取料时间，使得取料机可以提前取料，减少皮带空转时间，提升物料装船作业效率，降低设备能耗；另外，在取料机执行取料动作时，启动计时动作，并控制料流检测装置验证料流通过时间，并结合料流检测装置的位置、运送时间和移舱完成时间，控制物料在运送过程中继续传送或暂停传送，为物料传送过程提供安全保证。

在本公开的一些实施例中，物料的运送时间可以根据各个皮带的长度以及各个皮带的运行速度进行计算。为了提高物料运送时间计算的准确性，本公开示例性实施例中，如图3所示，计算物料的运送时间包括：

S301，根据取料机悬臂皮带到取料机漏斗转接点的长度和取料机悬臂皮带的第一运行速度，计算第一运送时间；

S302，根据取料机地面皮带长度、取料机位于取料机地面皮带上的当前位置、取料机地面皮带的第二运行速度，计算第二运送时间；

S303，根据送料皮带长度和送料皮带的第三运行速度，计算第三运送时间；

S304，根据装船机皮带长度、装船机位于装船机皮带上的当前位置以及装船机皮带的第四运行速度，计算第四运送时间；

S305，根据装船机尾车皮带到装船机溜筒之间的长度和第五运行速度，计算第五运送时间；

S306，根据第一运送时间、第二运送时间、第三运送时间、第四运送时间、第五运送时间，计算物料的运送时间。

取料机从斗轮开始取料，取料机悬臂皮带到取料机漏斗转接点的长度设为L_Q，取料机悬臂皮带的第一运行速度设为V_B1，则第一运送时间T_Q1的计算式为：

继续参照图2，物料到达取料机漏斗转接点后，取料机21停止取料，此时物料沿取料机地面皮带24运行，设取料机地面皮带长度24(即取料机地面皮带总长度)为L_BQ，定义取料机地面皮带24的第一起始点为与皮带运行方向相反侧的端部位置，则根据取料机位于取料机地面皮带24上的当前位置，可以获知从取料机地面皮带24的第一起始点到取料机当前位置的距离，设为L_QT，则取料机21上的物料从取料机21的当前位置运行到取料机地面皮带终点的皮带长度L_BQ1＝L_BQ-L_QT，再结合取料机地面皮带24的第二运行速度V_B2，可以计算得到第二运送时间的计算式为

物料从取料机21转接到送料皮带22，送料皮带22可以包括多个送料子皮带25，各个送料子皮带25之间可进行物料的转接。定义送料子皮带25的长度分别为L_BJ1、L_BJ2乃至L_BJm，其中m为送料子皮带的条数，则送料皮带长度(即送料皮带总长度)为L_BJ1、L_BJ2直至L_BJm的总和。根据送料皮带的第三运行速度V_B3，即可计算得到第三运行时间的计算式为

物料从送料皮带22转接至装船机皮带26上，进而运送到装船机23，装船机23具有装船机尾车皮带，物料转接到装船机23上的装船机尾车皮带上，进而通过装船机溜筒到达船舱27。假设装船机皮带长度(即装船机皮带的总长度)为L_BM，定义装船机皮带26的第二起始点为与装船机皮带26运行方向相同侧的端部位置，则根据装船机23位于装船机皮带26上的当前位置，可以获知从装船机皮带26的第二起始点到装船机当前位置的距离，设为L_QZ，则物料从送料皮带22转接到装船机皮带26并送料至装船机26的当前位置的皮带长度为L_BM-L_QZ，再结合装船机皮带26的第四运行速度V_B4，可以计算得到第四运送时间的计算式为

物料到达装船机23上后，进入到装船机尾车皮带，假设装船机尾车皮带到装船机溜筒的长度为L_Z，装船机尾车皮带的速度为第五运行速度V_B5，则可以计算得到第五运送时间的计算式为

根据上述第一运送时间T_Q1、第二运送时间T_Q2、第三运送时间T_Q3、第四运送时间T_Q4、第五运送时间T_Q5，即可计算得到物料的运送时间

T_Q＝T_Q1+T_Q2+T_Q3+T_Q4+T_Q5。

通过精确计算物料的运送时间，可以减少皮带空转时间，提高工作效率。

需要说明的是，在一种可行的方式中，计算第二运送时间时，也可以不关注取料机位于取料机地面皮带上的当前位置，直接采用取料机地面皮带的总长度除以取料机地面皮带的第二运行速度，来粗略的预估第二运送时间，这种方式也是可行的，只是运送时间没有做到更精确，第四运送时间的计算方式类似，也可以不考虑装船机位于装船机皮带上的当前位置。

在确定取料机位于取料机地面皮带上的当前位置时，示例性的，可以通过在取料机上设置定位装置进行实时定位，并将取料机定位信息发送给物料装船控制装置，由该物料装船控制装置根据取料机定位信息对物料的运送时间进行精确计算。类似的，装船机位于装船机皮带上的当前位置也可以通过设置在其上的定位装置进行定位。当然，其它定位方式可以，比如红外定位等，在各个起始点安装红外装置，实现红外定位，本公开实施例不做限定。

在本公开的一些实施例中，如图4所示，计算装船机的移舱完成时间，可以包括：

S401，计算连接装船机溜筒的装船机俯仰臂向上抬离当前船舱的抬臂时间；

S402，根据目标船舱与当前船舱之间的行走距离，以及行走速度或行走加速度，计算换舱行走时间；

S403，计算装船机俯仰臂下降至目标船舱放料位置的降臂时间；

S404，根据抬臂时间、换舱行走时间和降臂时间，得到装船机的移舱完成时间。

装船机进行移舱或换舱动作时(移舱或换舱，指装船机俯仰臂从当前船舱转移到目标船舱)，一般需要将装船机俯仰臂先抬离当前船舱，考虑到船舱与船舱之间会有挡板，因此抬离的高度至少超过该挡板。当装船机俯仰臂抬起后，然后再进行下一步的行走动作，即行走到目标船舱所在位置，行走的过程中，可以同时对装船机俯仰臂进行伸缩动作，该伸缩动作结合实际场景自动进行，因此，本公开实施例针对行走过程中，只计算换舱行走时间。行走到目标船舱后，再对装船机俯仰臂进行降臂动作，即将装船机俯仰臂下降到该目标船舱适当的放料位置，便于物料装载。

具体的，计算连接装船机溜筒的装船机俯仰臂向上抬离当前船舱的抬臂时间，可以包括：根据装船机俯仰臂当前俯仰角度、抬离当前船舱的目标俯仰角度和装船机俯仰臂的俯仰速度，得到抬臂时间，其中，目标俯仰角度根据船舶甲板与地面之间的高度差、船舶当前船舱挡板高度、装船机溜筒长度、装船机俯仰臂转动点至地面的高度、装船机俯仰臂的长度计算获得。

当前俯仰角度、目标俯仰角度为相对于第一平面作为参考坐标系的角度，第一平面指平行于地面的平面或者直接采用地面参考坐标系。以该第一平面作为平面参考坐标系，可以建立装船机、船舶、船舱的系统坐标。如图5所示，图5示出了装船机51、船舶52和船舱53的位置示意图。装船机51位于地面，装船机俯仰臂转动点56至地面的高度为h₃；装船机俯仰臂的长度为l₁+l₂，考虑到装船机俯仰臂包括装船机悬臂和装船机伸缩臂，设装船机悬臂长度为l₁，装船机伸缩臂长度为l₂，则装船机俯仰臂长度为l₁+l₂；装船机溜筒54的长度为h₂，考虑到装船机溜筒下方一般会安装大铲，该长度h₂指包含大铲的整个装船机溜筒的长度；船舶52的船舶甲板与地面之间的高度差为Δh，船舶当前船舱挡板高度为h。

在一种可行的方式中，上述装船机、船舶、船舱的具体数据可以预先设置。在本公开示例性实施例中，为了提高船舶的通用性以及计算的智能化，通过三维激光扫描仪与船舶姿态检测仪来获得船舶甲板与地面之间的高度差、船舶的船舱挡板高度、船舶的船舱长度等船舶的各项基础数据。示例性的，三维激光扫描仪可以安装在装船机的固定高度位置，如装船机的固定臂架高处，装船机行走时可以对整个船舶扫描建模，可以通过扫描得到船舶基础信息，如船舱长度、宽度、船舱挡板高度、相邻船舱之间的距离、船舱深度、船舱数量、船舱甲板与地面之间的高度差等。船舶姿态检测仪可以放置于船舶甲板中心处，内置惯导装置和定位装置，可将船舶姿态信息与位置信息无线传输给装船机，或者发送给物料装船控制装置，装船机上三维激光扫描仪扫描的数据也可发送给物料装船控制装置，由物料装船控制装置进行统一的计算。

不同船舶的船舱数量一般不同，有3/5/7/9个不等，装船机换舱或移舱的顺序可按照船方设定执行，在输入顺序后，再结合三维激光扫描仪与船舶姿态检测仪检测并计算的数据，以及装船机的固定参数，如装船机溜筒长度、装船机俯仰臂转动点至地面的高度、装船机俯仰臂的长度等，计算出从当前船舱到目标船舱每次的移舱完成时间。

参照图5和图6，以船舱二换到船舱五为例，先确定移舱的当前船舱的位置以及目标船舱的位置。通过计算船舶相对于地面坐标系的位置关系，可以换算出装船机行走距离、伸缩距离。装船机俯仰臂的俯仰角度可以通过船舱挡板等来确定。

首先，记录装船机俯仰臂当前俯仰角度θ₁，并计算连接装船机溜筒的装船机俯仰臂向上抬离当前船舱的抬臂高度Z，并记录该抬臂高度下的目标俯仰角度θ₂。

继续参照图5，抬臂高度Z需保证装船机溜筒能够顺利通过当前船舱挡板，因此，本公开示例性实施例为了保证抬臂的安全可靠，增加一个安全高度阈值h₄，则抬臂高度Z＝h+Δh+h₄。另外，根据抬臂高度下的目标俯仰角度θ₂，可知，Z＝h₃+(l₁+l₂)sinθ₂-h₂，因此，综合该两计算式，可计算得出θ₂。

根据装船机俯仰臂当前俯仰角度θ₁、抬离当前船舱的目标俯仰角度θ₂和装船机俯仰臂的俯仰速度V₁，可以得到抬臂时间T_L1的计算式：

然后，根据目标船舱与当前船舱之间的行走距离，以及行走速度或行走加速度，计算换舱行走时间。假设船舱的长度均为m₀，两船舱之间的距离为l₃，当前船舱的舱号为C₁(如图6中的船舱二)，目标船舱的舱号为C₂(如图6中的船舱五)，则可以得到目标船舱和当前船舱之间的行走距离L＝|C₁-C₂|*(m₀+l₃)。在另一种可行的方式中，也可以直接定位当前船舱的位置和目标船舱的位置，直接通过定位的位置，计算距离，进而得到目标船舱和当前船舱之间的行走距离。

行走过程的加速路程l_T1，已知加速度a₁与加速时间t₂，则有行走过程的减速路程l_T2，已知减速度a₂和减速时间t₃，则有/>行走匀速路程l_T，已知行走匀速路程的速度V_T，则有l_T＝L-l_T1-l_T2；进而可以得到换舱行走时间t_T，有/>行走过程中可以全部匀速行走，也可以预设加速路程段、减速路程段和匀速路程段，本公开实施例不做限定。

其次，计算装船机俯仰臂下降至目标船舱放料位置的降臂时间，降臂时间的计算方式与抬臂时间的计算方式类似。一般的，移舱过程中，装船机俯仰臂先抬臂再降臂后，溜筒到达的高度一致，因此可以默认降臂时间即入舱时间与抬臂时间即出舱时间相同，即降臂时间T_L2＝T_L1。

最后，根据抬臂时间、换舱行走时间和降臂时间，即得到装船机的移舱完成时间T_Z＝T_L1+t_T+T_L2。

在计算获得物料的运送时间和移舱完成时间后，即可根据运送时间T_Q以及移舱完成时间T_Z，确定取料机的取料时间，示例性的，可以包括：在运送时间大于移舱完成时间时，在装船机执行移舱动作的同时，控制取料机取料；在运送时间小于或等于移舱完成时间时，根据运送时间与移舱完成时间，确定空载时间，在装船机执行移舱动作起间隔空载时间后控制取料机取料。

在运送时间大于移舱完成时间时，让取料机在装船机执行移舱动作的同时，直接取料，在物料运行的过程中，移舱操作就能完成，等物料到达装船机，直接进行装载，实现了提前上料。在运送时间小于或等于移舱完成时间时，设置一个空载时间ΔT，ΔT≥T_Z-T_Q，此时，取料机需等待一个空载时间ΔT后，方可取料，以保证物料到达装船机前或装船机溜筒前，移舱操作已经完成。

根据前述，由于对物料的运送时间和移舱完成时间做了精确的计算，为了保证提前上料的安全性，本公开实施例设置了至少一个料流检测装置来验证料流通过时间。至少一个料流检测装置可以设置在物料传送过程中的任何皮带位置，示例性的，料流检测装置设置在送料设备的送料皮带位置或装船机皮带位置，或者设置在装船机尾车皮带位置，或者送料皮带位置、装船机皮带位置、装船机尾车皮带位置均设置。

优选的，为了方便根据送料皮带的位置，确定物料流经该送料皮带位置处时的标准料流通过时间，可以在送料皮带头部位置(即转接到送料皮带的起始点位置)设置第一料流检测装置，在送料皮带尾部位置(即送料皮带的终点位置)设置第二料流检测装置。此时，流经第一料流检测装置的第一标准料流通过时间即为前述第一运送时间T_Q1和第二运送时间T_Q2之和，流经第二料流检测装置的第二标准料流通过时间即为第一运送时间T_Q1、第二运送时间T_Q2、第三运送时间T_Q3之和。

相类似的，也可以在装船机的装船机皮带位置设置至少一个料流检测装置，为方便计算，也可以设置在装船机皮带头部位置(即从送料皮带向装船机皮带转接的位置)和装船机皮带的转接装船机的位置处，或者设置在装船机尾车皮带位置，示例性的，在装船机皮带头部位置设置第三料流检测装置，在装船机皮带的转接装船机的位置处设置第四料流检测装置，如图2中的第三料流检测装置28和第四料流检测装置29。此时，流经第三料流检测装置的第三标准料流通过时间即为第一运送时间T_Q1、第二运送时间T_Q2、第三运送时间T_Q3之和，流经第四料流检测装置的第四标准料流通过时间即为第一运送时间T_Q1、第二运送时间T_Q2、第三运送时间T_Q3、第四运送时间T_Q4之和。

当然，也可以同时设置第一料流检测装置和第二料流检测装置，或者同时设置第三料流检测装置和第四料流检测装置，或者四个同时安装。通过料流检测装置可以检测物料到达时间的准确性或时间计算的准确性，保证提前取料安全可靠。多个料流检测装置可以相互验证料流的准确性，也可以在其中一台料流检测装置出现故障时，保证验证的正常进行，出现故障的料流检测装置可以通过警报的方式提醒工作人员及时检修。

在本公开的一些实施例中，根据料流检测装置的位置、料流通过时间、运送时间和移舱完成时间，控制继续传送物料或暂停传送物料，可以包括：根据料流检测装置的位置，确定物料到达料流检测装置位置处的标准料流通过时间；通过料流检测装置检测物料的实际料流通过时间；根据标准料流通过时间与实际料流通过时间，控制继续传送物料或暂停传送物料。

控制继续传送物料或暂停传送物料，可以在确定该标准料流通过时间和实际料流通过时间后，直接进行判断，示例性的，在实际料流通过时间大于或等于标准料流通过时间时，控制继续传送物料；在实际料流通过时间小于标准料流通过时间时，控制暂停传送物料，并计算第一时间差，在等待第一时间差后，控制继续传送物料。实际料流通过时间大于或等于标准料流通过时间，说明物料实际通过该料流检测装置时，相比自动计算的标准料流通过时间稍晚了些，此时不影响后续运送，可以直接控制继续传送物料。在实际料流通过时间小于标准料流通过时间时，说明物料提早到达了料流检测装置处，此时，可以进一步计算实际料流通过时间和标准料流通过时间的第一时间差，控制暂停传送物料，等待该第一时间差后再继续传送物料。

在本公开的一些实施例中，根据料流检测装置的位置、料流通过时间、运送时间和移舱完成时间，控制继续传送物料或暂停传送物料，还可以为：根据料流检测装置的位置，确定物料到达料流检测装置位置处的标准料流通过时间；通过料流检测装置检测物料的实际料流通过时间；根据标准料流通过时间、实际料流通过时间、运送时间和移舱完成时间，控制继续传送物料或暂停传送物料。

具体的，根据实际料流通过时间、运送时间，计算剩余送料时间；根据移舱开始时间(移舱开始时间，可以在移舱开始执行移舱动作时也进行计时来实现)和移舱完成时间，计算剩余移舱时间；根据剩余送料时间和剩余移舱时间，在剩余移舱时间小于或等于剩余送料时间时，控制继续传送物料；在剩余移舱时间大于剩余送料时间时，控制暂停传送物料，并计算第二时间差，在等待第二时间差后，控制继续传送物料。此处，当物料到达料流检测装置时，通过计算料流从该料流检测装置到达装船机溜筒的剩余送料时间，以及计算剩余移舱时间，将两者做对比，能进一步保证物料运送的安全性。

料流检测装置用于检测皮带正上方是否有物料通过，示例性的，可以采用漫反射超声波传感器，为了提高准确度，也可以采用物料检测模型来进行检测，本公开实施例不做限定。

本公开实施例通过精确计算物料的运行时间和移舱完成时间，为提前上料做准备，精确的计算，能有效减少皮带空转时间，提升作业效率，避免能源浪费；装船机俯仰臂抬起角度、抬臂高度的准确计算，为移舱完成时间的准确定提供了保障；利用三维激光扫描仪与船舶姿态检测仪检测船舶数据和装船机数据，并自动计算出移舱完成时间，可以适用不同船型，给自动作业和自动控制提供了准确的数据；通过料流检测装置对物料运行时间进行验证，不仅能验证计算的准确性，也能验证物料运行时间的准确性，保证了提前上料的安全性。

本公开实施例还提供一种物料装船控制装置，参照图7，图7示出了本公开示例性实施例的一种物料装船控制装置的示意性框图，该装置包括：

运送时间计算模块701，用于计算物料的运送时间，运送时间为物料从取料机取料并经过送料设备到达装船机溜筒的时间；

移舱完成时间计算模块702，用于计算装船机的移舱完成时间；

取料控制模块703，用于根据运送时间以及移舱完成时间，确定取料机的取料时间；

验证模块704，用于控制取料机根据取料时间执行取料动作，并在取料机执行取料动作时，启动计时动作，并控制至少一个料流检测装置验证料流通过时间；

物料传送控制模块705，用于根据料流检测装置的位置、料流通过时间、运送时间和移舱完成时间，控制继续传送物料或暂停传送物料。

本公开实施例搭建了取料机与装船机协同作业的方式，根据物料的运送时间以及移舱完成时间，确定取料机的取料时间，使得取料机可以提前取料，减少皮带空转时间，提升物料装船作业效率，降低设备能耗；另外，在取料机执行取料动作时，启动计时动作，并控制料流检测装置验证料流通过时间，并结合料流检测装置的位置、运送时间和移舱完成时间，控制物料在运送过程中继续传送或暂停传送，为物料传送过程提供安全保证。

在本公开的一些实施例中，运送时间计算模块701用于：根据取料机悬臂皮带到取料机漏斗转接点的长度和取料机悬臂皮带的第一运行速度，计算第一运送时间；根据取料机地面皮带长度、取料机位于取料机地面皮带上的当前位置、取料机地面皮带的第二运行速度，计算第二运送时间；根据送料皮带长度和送料皮带的第三运行速度，计算第三运送时间；根据装船机皮带长度、装船机位于装船机皮带上的当前位置以及装船机皮带的第四运行速度，计算第四运送时间；根据装船机尾车皮带到装船机溜筒之间的长度和第五运行速度，计算第五运送时间；根据第一运送时间、第二运送时间、第三运送时间、第四运送时间、第五运送时间，计算物料的运送时间。

在本公开的一些实施例中，移舱完成时间计算模块702用于：计算连接装船机溜筒的装船机俯仰臂向上抬离当前船舱的抬臂时间；根据目标船舱与当前船舱之间的行走距离，以及行走速度或行走加速度，计算换舱行走时间；计算装船机俯仰臂下降至目标船舱放料位置的降臂时间；根据抬臂时间、换舱行走时间和降臂时间，得到装船机的移舱完成时间。

在本公开的一些实施例中，移舱完成时间计算模块702用于：根据装船机俯仰臂当前俯仰角度、抬离当前船舱的目标俯仰角度和装船机俯仰臂的俯仰速度，得到抬臂时间，其中，目标俯仰角度根据船舶甲板与地面之间的高度差、船舶当前船舱挡板高度、装船机溜筒长度、装船机俯仰臂转动点至地面的高度、装船机俯仰臂的长度计算获得。

在本公开的一些实施例中，通过三维激光扫描仪与船舶姿态检测仪获得船舶甲板与地面之间的高度差、船舶的船舱挡板高度、船舶的船舱长度。

在本公开的一些实施例中，取料控制模块703，在运送时间大于移舱完成时间时，在装船机执行移舱动作的同时，控制取料机取料；在运送时间小于或等于移舱完成时间时，根据运送时间与移舱完成时间，确定空载时间，在装船机执行移舱动作起间隔空载时间后控制取料机取料。

在本公开的一些实施例中，至少一个料流检测装置设置在送料设备的送料皮带位置，送料皮带位置包括送料皮带头部位置和送料皮带尾部位置。

在本公开的一些实施例中，至少一个料流检测装置设置在装船机的装船机皮带位置，装船机皮带位置包括装船机皮带头部位置和装船机尾车皮带位置。

在本公开的一些实施例中，物料传送控制模块705，根据料流检测装置的位置，确定物料到达料流检测装置位置处的标准料流通过时间；通过料流检测装置检测物料的实际料流通过时间；根据标准料流通过时间与实际料流通过时间，控制继续传送物料或暂停传送物料；或，根据标准料流通过时间、实际料流通过时间、运送时间和移舱完成时间，控制继续传送物料或暂停传送物料。

在本公开的一些实施例中，物料传送控制模块705，在实际料流通过时间大于或等于标准料流通过时间时，控制继续传送物料；在实际料流通过时间小于标准料流通过时间时，控制暂停传送物料，并计算第一时间差，在等待第一时间差后，控制继续传送物料。

在本公开的一些实施例中，物料传送控制模块705，根据实际料流通过时间、运送时间，计算剩余送料时间；根据移舱开始时间和移舱完成时间，计算剩余移舱时间；根据剩余送料时间和剩余移舱时间，在剩余移舱时间小于或等于剩余送料时间时，控制继续传送物料；在剩余移舱时间大于剩余送料时间时，控制暂停传送物料，并计算第二时间差，在等待第二时间差后，控制继续传送物料。

本公开实施例通过精确计算物料的运行时间和移舱完成时间，为提前上料做准备，精确的计算，能有效减少皮带空转时间，提升作业效率，避免能源浪费；装船机俯仰臂抬起角度、抬臂高度的准确计算，为移舱完成时间的准确定提供了保障；利用三维激光扫描仪与船舶姿态检测仪检测船舶数据和装船机数据，并自动计算出移舱完成时间，可以适用不同船型，给自动作业和自动控制提供了准确的数据；通过料流检测装置对物料运行时间进行验证，不仅能验证计算的准确性，也能验证物料运行时间的准确性，保证了提前上料的安全性。

本公开实施例提供的物料装船控制装置的相关内容与上述物料装船控制方法相对应，其未尽事宜具体可参照前述物料装船控制方法的相关描述，在此不再赘述。

本公开实施例还提供一种物料装船控制系统，包括取料机、送料设备、装船机、皮带线路和前述本公开示例性实施例的物料装船控制装置，皮带线路包括送料皮带、装船机皮带、装船机尾车皮带、取料机悬臂皮带、取料机地面皮带等。

取料机从斗轮开始取料，取料结束后，物料经过取料机地面皮带转接到送料设备的送料皮带，送料皮带对物料进行传送，到达装船机皮带，装船机皮带进一步对物料进行传送，进而到达装船机，装船机获取到物料后，经装船机尾车皮带送至装船机溜筒，经装船机溜筒将物料送入船舱。物料装船控制装置在整个物料的传送过程中，计算物料的运送时间、装船机的移舱完成时间，并结合运送时间和移舱完成时间计算取料时间，并控制取料机进行取料，物料运送过程中，物料装船控制装置还监测物料通过料流检测装置的时间来验证料流通过时间，进而结合料流检测装置的位置、料流通过时间、运送时间和移舱完成时间，来自动精确的控制继续物料的继续传送或等待一段时间后再继续传送，实现了装船机物料装载过程的精确化、自动化和智能化。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (12)

1.一种物料装船控制方法，其特征在于，包括：

计算物料的运送时间，所述运送时间为所述物料从取料机取料并经过送料设备到达装船机溜筒的时间；

计算所述装船机的移舱完成时间；

根据所述运送时间以及所述移舱完成时间，确定所述取料机的取料时间；

控制所述取料机根据所述取料时间执行取料动作，在所述取料机执行取料动作时，启动计时动作，并控制至少一个料流检测装置验证料流通过时间；

根据所述料流检测装置的位置、所述料流通过时间、所述运送时间和移舱完成时间，控制继续传送所述物料或暂停传送所述物料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个料流检测装置设置在所述送料设备的送料皮带位置，所述送料皮带位置包括送料皮带头部位置和送料皮带尾部位置；和/或，

所述至少一个料流检测装置设置在所述装船机的装船机皮带位置，所述装船机皮带位置包括装船机皮带头部位置；和/或，

所述至少一个料流检测装置设置在装船机尾车皮带位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述料流检测装置的位置、所述料流通过时间、所述运送时间和移舱完成时间，控制继续传送所述物料或暂停传送所述物料，包括：

根据所述料流检测装置的位置，确定物料到达所述料流检测装置位置处的标准料流通过时间；

通过所述料流检测装置检测物料的实际料流通过时间；

根据所述标准料流通过时间与所述实际料流通过时间，控制继续传送所述物料或暂停传送所述物料；或，根据所述标准料流通过时间、所述实际料流通过时间、所述运送时间和移舱完成时间，控制继续传送所述物料或暂停传送所述物料。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述标准料流通过时间与所述实际料流通过时间，控制继续传送所述物料或暂停传送所述物料，包括：

在所述实际料流通过时间大于或等于所述标准料流通过时间时，控制继续传送所述物料；

在所述实际料流通过时间小于所述标准料流通过时间时，控制暂停传送所述物料，并计算第一时间差，在等待第一时间差后，控制继续传送所述物料。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述标准料流通过时间、所述实际料流通过时间、所述运送时间和移舱完成时间，控制继续传送所述物料或暂停传送所述物料，包括：

根据所述实际料流通过时间、所述运送时间，计算剩余送料时间；

根据移舱开始时间和所述移舱完成时间，计算剩余移舱时间；

根据所述剩余送料时间和所述剩余移舱时间，在所述剩余移舱时间小于或等于所述剩余送料时间时，控制继续传送所述物料；在所述剩余移舱时间大于所述剩余送料时间时，控制暂停传送所述物料，并计算第二时间差，在等待第二时间差后，控制继续传送所述物料。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算物料的运送时间包括：

根据取料机悬臂皮带到取料机漏斗转接点的长度和取料机悬臂皮带的第一运行速度，计算第一运送时间；

根据取料机地面皮带长度、取料机位于所述取料机地面皮带上的当前位置、所述取料机地面皮带的第二运行速度，计算第二运送时间；

根据送料皮带长度和所述送料皮带的第三运行速度，计算第三运送时间；

根据装船机皮带长度、装船机位于装船机皮带上的当前位置以及所述装船机皮带的第四运行速度，计算第四运送时间；

根据装船机尾车皮带到装船机溜筒之间的长度和第五运行速度，计算第五运送时间；

根据所述第一运送时间、第二运送时间、第三运送时间、第四运送时间、第五运送时间，计算所述物料的运送时间。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述装船机的移舱完成时间，包括：

计算连接装船机溜筒的装船机俯仰臂向上抬离当前船舱的抬臂时间；

根据目标船舱与当前船舱之间的行走距离，以及行走速度或行走加速度，计算换舱行走时间；

计算所述装船机俯仰臂下降至目标船舱放料位置的降臂时间；

根据所述抬臂时间、所述换舱行走时间和所述降臂时间，得到所述装船机的移舱完成时间。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述计算连接装船机溜筒的装船机俯仰臂向上抬离当前船舱的抬臂时间，包括：

根据所述装船机俯仰臂当前俯仰角度、抬离当前船舱的目标俯仰角度和装船机俯仰臂的俯仰速度，得到所述抬臂时间，其中，所述目标俯仰角度根据船舶甲板与地面之间的高度差、船舶当前船舱挡板高度、装船机溜筒长度、装船机俯仰臂转动点至地面的高度、装船机俯仰臂的长度计算获得。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过三维激光扫描仪与船舶姿态检测仪获得所述船舶甲板与地面之间的高度差、船舶的船舱挡板高度、船舶的船舱长度。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述运送时间以及所述移舱完成时间，确定所述取料机的取料时间，包括：

在所述运送时间大于所述移舱完成时间时，在所述装船机执行移舱动作的同时，控制所述取料机取料；

在所述运送时间小于或等于所述移舱完成时间时，根据所述运送时间与所述移舱完成时间，确定空载时间，在所述装船机执行移舱动作起间隔所述空载时间后控制所述取料机取料。

11.一种物料装船控制装置，其特征在于，包括：

运送时间计算模块，用于计算物料的运送时间，所述运送时间为所述物料从取料机取料并经过送料设备到达装船机溜筒的时间；

移舱完成时间计算模块，用于计算所述装船机的移舱完成时间；

取料控制模块，用于根据所述运送时间以及所述移舱完成时间，确定所述取料机的取料时间；

验证模块，用于控制所述取料机根据所述取料时间执行取料动作，并在所述取料机执行取料动作时，启动计时动作，并控制至少一个料流检测装置验证料流通过时间；

物料传送控制模块，用于根据所述料流检测装置的位置、所述料流通过时间、所述运送时间和移舱完成时间，控制继续传送所述物料或暂停传送所述物料。

12.一种物料装船控制系统，其特征在于，包括取料机、送料设备、装船机、皮带线路和根据权利要求11所述的物料装船控制装置，所述皮带线路至少包括送料皮带、装船机皮带。