CN206959965U - 一种基于物联网技术的铲运机自动称重计量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网技术的铲运机自动称重计量系统，包括：车载称重处理单元、地点标记单元、无线数据传输单元以及上位机数据处理单元，车载称重处理单元通过无线数据传输单元连接至上位机数据处理单元，地点标记单元则连接至车载称重处理单元；地点标记单元包括安装于铲运机上的读卡器和多个置于用于标记的地点的无源识别卡；读卡器与车载称重处理单元通过RS232通信，将采集到的地点编码传输给处理单元与相应称重数据组合保存；无线数据传输单元包含多个布在设备工作巷道内的无线基站；上位机数据处理单元收集称重单元数据信息、存储设备数据、分析数据、绘制曲线以及制定报警提示机制。

Description

一种基于物联网技术的铲运机自动称重计量系统

技术领域

本实用新型涉及称重计量领域，尤其涉及一种基于物联网技术的铲运机自动称重计量系统。

背景技术

自20世纪90年代以来，电子信息技术越来越多的渗透到社会各领域，并深刻影响着人们的生产生活。涉及到矿山领域，矿山井下引进了大量先进的无轨设备，这些设备的自动化程度越来越高，设备工作量统计、操作人员工作量统计、矿山各生产点工作量统计等相关工作仍然耗费企业大量人力、财力资源，同时效果又没有预想那么好。

铲运机出矿量就是其中一个重要环节，目前的出矿量统计大都是靠人工计斗数后再根据斗数估算工作量，这种方式既原始又不准确，也不利于监管，对采场、溜井等出矿重点单位的考核也无法精确统计。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种基于物联网技术的铲运机自动称重计量系统，对铲运机工作量进行精确计量，同时将每斗矿石与采场、溜井、操作人员相挂钩。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于物联网技术的铲运机自动称重计量系统，包括：车载称重处理单元、地点标记单元、无线数据传输单元以及上位机数据处理单元，其中，所述车载称重处理单元通过所述无线数据传输单元连接至所述上位机数据处理单元，所述地点标记单元则连接至所述车载称重处理单元；所述车载称重处理单元采用举升油缸液压值式称重或采用铲斗限位点应变式称重；所述地点标记单元包括安装于铲运机上的读卡器和多个置于用于标记的地点的无源识别卡，读卡器与识别卡之间无线通信；所述读卡器与所述车载称重处理单元通过RS232通信，将采集到的地点编码传输给处理单元与相应称重数据组合保存；所述无线数据传输单元包含多个布在设备工作巷道内的无线基站；所述上位机数据处理单元收集称重单元数据信息、存储设备数据、分析数据、绘制曲线以及制定报警提示机制。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步地，采用举升油缸液压值式称重的所述车载称重处理单元包括液压传感器和接近开关，液压传感器安装在举升油缸的进油口，采集油缸举升过程中的压力值作为称重算法的输入量；两个距离固定的接近开关安装在大臂支架上，大臂在稳定油门一次性上升过程中顺序经过两个接近开关，形成标记点，在两个标记点之间的举升时间和平均压力作为称重算法的输入量进行重量计算；

进一步地，采用铲斗限位点应变式称重的所述车载称重处理单元中所设的传感器包括应变式负荷传感器和倾角传感器，所述应变式负荷传感器安装在铲运机铲斗的限位支点上，代替原有的限位块，当铲斗自然落底后，载重与铲斗的重力和沿垂直于限位面的分量为所述应变式负荷传感器的读值，车辆水平时此分量与重力的夹角固定不变，车辆倾斜时此夹角为固定角度加上车辆倾斜的角度；

优选地，还包括用于通过APP查看并导出所述车载称重处理单元上的数据，将采集到的数据上传到所述上位机数据处理单元的智能手机；

优选地，还包括加装于所述车载称重处理单元上的IC卡读卡器，以供将员工IC卡插入所述IC卡读卡器读取所述车载称重处理单元上的数据，再将所述员工IC卡带至地面使用读卡器读出数据到所述上位机数据处理单元。

本实用新型的有益效果是：对铲运机工作量进行精确计量，同时将每斗矿石与采场、溜井、操作人员相挂钩。一次称重便可分别针对铲运机、操作员、采场、溜井进行考核，实现“矿毛分离”，个人工作量列表，采场日、周、月出矿量统计，溜井倒矿跟踪，产量、提升量、选矿处理量的纵向对比，为企业自动化生产提供更准确数据，为数字化矿山建设奠定基础。

附图说明

图1为本实用新型的基于物联网技术的铲运机自动称重计量系统的数据管理拓扑图；

在附图中，各标号所表示的部件名称列表如下：

100 车载称重处理单元

200 地点标记单元

201 读卡器

202 无源识别卡

300 无线数据传输单元

400 上位机数据处理单元

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

请参照图1所示，其为本实用新型的基于物联网技术的铲运机自动称重计量系统的数据管理拓扑图。所述称重计量系统包括：车载称重处理单元100、地点标记单元200、无线数据传输单元300以及上位机数据处理单元400，所述车载称重处理单元100通过所述无线数据传输单元300连接至所述上位机数据处理单元400，所述地点标记单元200则连接至所述车载称重处理单元100，各单元有效配合，实现铲运机工作量的统计、工作地点的标记、工作量数据的存储分析、有效工作量的计算、工作效率的评估等；其中，

所述车载称重处理单元100：采集传感器数据通过精确算法计算载重重量，采集地点读卡器数据标记当前所在地点，读取员工卡信息，获取当前操作员编号，将称重重量、称重时间、地点、操作员组成一条称重信息保存在本地存储器内，将历史数据写入到员工卡存储器内等；

主要功能有：

单次称重：实时显示称重结果，无需操作人员手动操作；

称重累计：单次称重结果自动计入累计数据；

称重清零：具有独立“清零”按键，可一键清除称重数据，便于按班次计量；

减重：具有独立“减重”按键，当操作人员不需要本次称重数据计入累计时可一键清除；

称重查询：可查看历史称重记录，包括重量、时间等参数；

参数标定：根据界面提示，操作人员可方便、快捷的对称重处理器进行标定，使称重数据更精确；

数据存储：单次称重数据保存，形成历史数据表，每一条数据包括称重时间、重量、操作员、所属采场、目标溜井等信息；

数据上报：将本地保存的历史数据表按目前通信方式上传到相应接收方，最终实现在中心服务器的查询、分析、处理。

称重传感器及算法有两种可行方案：一种采用举升油缸液压值式称重；一种采用铲斗限位点应变式称重。

液压式称重单元包括液压传感器和接近开关，液压传感器安装在举升油缸的进油口，采集油缸举升过程中的压力值作为一个称重算法的输入量。两个距离固定的接近开关安装在大臂支架上，大臂在稳定油门一次性上升过程中顺序经过两个接近开关，形成标记点，在两个标记点之间的举升时间和平均压力作为称重算法的输入量进行重量计算。本方案的主要影响因素是油门的稳定性和大臂举升的顺畅性，保证做到这两点即可使称重结果稳定精确。

应变式称重单元传感器包括应变式负荷传感器和倾角传感器，应变传感器安装在铲运机铲斗的限位支点上，代替原有的限位块，当铲斗自然落底后，载重与铲斗的重力和沿垂直于限位面的分量即为形变传感器的读值，车辆水平时此分量与重力的夹角固定不变，车辆倾斜时此夹角为固定角度加上车辆倾斜的角度，故需要在车身上沿水平位置安装倾角传感器。应变式负荷传感器采用合金钢，结构简单、坚固，抗侧向力和偏载能力强，同时又兼顾精度高、长期稳定性好的特性，特别适合铲运机这种应用环境。高精度双轴倾角传感器选用CAN输出型，数据更准确、稳定，安装、应用更方便。

所述地点标记单元200：包括安装于铲运机上的读卡器201和置于各关键地点的无源识别卡202，读卡器与识别卡之间无线通信，通信距离可根据现场实际情况进行调节；由此，当铲运机到达关键地点时读卡器读到识别卡上作为该地点的唯一编码；所述读卡器201与所述车载称重处理单元100通过RS232通信，将采集到的地点编码传输给处理单元与相应称重数据组合保存。铲运机工作过程中会经过几个关键地点，如采场、溜井等，铲运机从采场采状矿石运送到溜井，一个水平上有多个采场、溜井，跟踪某个铲运机的行走路径、记录其工作所在采场和溜井对统计其工作量、采场和溜井的矿石情况有重要的意义，并可以进一步协助统计企业效益。本实用新型在各关键点布置具有唯一编码的无线识别卡，在铲运机上安装读卡器，来记录铲运机所到之处编号，从而将地点与每铲斗的重量相对应，明确各单位出矿量与工作效率。

所述无线数据传输单元300：将无线基站布在设备工作巷道内，基站以有线方式接入井下交换机从而接入企业局域网内，与井上监控中心通信，同时基站以无线信号覆盖设备工作区，安装在设备上的车载数据处理单元以无线方式连接至最近的基站从而实现与井上监控中心的实时通信。因此，车载单元所采集的各传感器数据、设备工况可以实时上传到中心服务器，中心服务器经过数据处理分析后的动作指令也可以实时下发到车载单元而控制相关动作。满足高带宽、高稳定性、低延时的特性，为用户提供组网传输、点对点采集等多种传感器数据上传的方式，在井下可以布设无线基站的环境下实现实时无线上传。在没有无线网络的环境下实现人工定时采集，保证设备数据及时上传到中心服务器，例如使用手机点对点传输，即，使车载单元中无线模块工作在AP模式下，创建一个无线热点，手机连接到此热点后利用专用APP查看、导出车载单元上的数据，将手机带到地面有网络的区域将采集到的数据上传到中心服务器，中心服务器进行数据分析、曲线绘制，从而制定出各部位维护保养计划、报警提示等；或使用存储卡传输，即，在车载单元上加装IC卡读卡器，操作人员每人配发一个唯一编号的员工卡，此员工卡具有大容量存储芯片，员工将卡插入读卡器读取车载单元上的数据，再将卡片带至地面使用读卡器读出数据到中心服务器。

所述上位机数据处理单元400：收集称重单元数据信息，分类查询，工作量计算，工作效率计算等；用于存储设备数据、进行大数据统计、数据分析、曲线绘制、制定报警提示机制等；

数据统计分析功能可从司机、车辆、采场、溜井、时间段等多种角度进行工作量、工作效率的考核：

■从司机角度，可以制作个人日、周、月工作报表，进行绩效考核，发放工资等；

■从车辆角度，对车辆进行工作量的统计，结合车辆的维护保养计划，更合理地安排车辆的工作量；

■从采场的角度，统计单个采场的日、周、月出矿量，更方便于企业产量的核算；

■从溜井角度，因各溜井矿石品位不同，可以更方便地分析统计各品位矿石的产量，同时可以预防矿石和尾矿倒错的情况，真正实现“矿毛分离”；

■从各方面综合的角度，各个数据又可以相互辅助，进行人员考核，出矿监督，比如将高品位矿石倒入低品位溜井中，造成企业损失，有了这些数据，何时何人何车何地的工作情况一目了然，出错责任人也一目了然。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于物联网技术的铲运机自动称重计量系统，其特征在于，包括：车载称重处理单元、地点标记单元、无线数据传输单元以及上位机数据处理单元，其中，

所述车载称重处理单元通过所述无线数据传输单元连接至所述上位机数据处理单元，所述地点标记单元则连接至所述车载称重处理单元；

所述车载称重处理单元采用举升油缸液压值式称重或采用铲斗限位点应变式称重；

所述地点标记单元包括安装于铲运机上的读卡器和多个置于用于标记的地点的无源识别卡，读卡器与识别卡之间无线通信；所述读卡器与所述车载称重处理单元通过RS232通信，将采集到的地点编码传输给处理单元与相应称重数据组合保存；

所述无线数据传输单元包含多个布在设备工作巷道内的无线基站；

所述上位机数据处理单元收集称重单元数据信息、存储设备数据、分析数据、绘制曲线以及制定报警提示机制。

2.根据权利要求1所述的称重计量系统，其特征在于，采用举升油缸液压值式称重的所述车载称重处理单元包括液压传感器和接近开关，液压传感器安装在举升油缸的进油口，采集油缸举升过程中的压力值作为称重算法的输入量；两个距离固定的接近开关安装在大臂支架上，大臂在稳定油门一次性上升过程中顺序经过两个接近开关，形成标记点，在两个标记点之间的举升时间和平均压力作为称重算法的输入量进行重量计算。

3.根据权利要求1所述的称重计量系统，其特征在于，采用铲斗限位点应变式称重的所述车载称重处理单元中所设的传感器包括应变式负荷传感器和倾角传感器，所述应变式负荷传感器安装在铲运机铲斗的限位支点上，代替原有的限位块，当铲斗自然落底后，载重与铲斗的重力和沿垂直于限位面的分量为所述应变式负荷传感器的读值，车辆水平时此分量与重力的夹角固定不变，车辆倾斜时此夹角为固定角度加上车辆倾斜的角度。

4.根据权利要求1～3任一项所述的称重计量系统，其特征在于，还包括用于通过APP查看并导出所述车载称重处理单元上的数据，将采集到的数据上传到所述上位机数据处理单元的智能手机。

5.根据权利要求1～3任一项所述的称重计量系统，其特征在于，还包括加装于所述车载称重处理单元上的IC卡读卡器，以供将员工IC卡插入所述IC卡读卡器读取所述车载称重处理单元上的数据，再将所述员工IC卡带至地面使用读卡器读出数据到所述上位机数据处理单元。