CN212516078U - 电铲铲齿丢失智能监测及报警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电铲铲齿丢失智能监测及报警系统，包括电铲监测报警模块以及卡车报警模块，所述电铲监测报警模块包括嵌入式Linux工控机、摄像头、红外激光补光装置、第一报警装置以及无线发射器，所述嵌入式Linux工控机、所述无线发射器以及所述第一报警装置均设置在电铲的驾驶室内，所述摄像头以及所述红外激光补光装置设置在电铲的铲臂转轮下方，所述摄像头的镜头朝向铲齿；所述卡车报警模块设置在卡车的驾驶室内，所述卡车报警模块包括无线接收器、控制器以及第二报警装置。本实用新型可以对电铲铲齿进行自动监测，并且在发现故障时可以同时对卡车司机以及电铲操作员进行提醒。

Description

电铲铲齿丢失智能监测及报警系统

技术领域

本实用新型涉及电铲铲齿脱落监测技术领域，尤其涉及一种电铲铲齿丢失智能监测及报警系统。

背景技术

目前，露天矿现场的主要开采工艺还是以穿、爆、采、运为主要的工作形态。就采装工艺来讲，采用大型或者特大型采装设备对于生产产量将会有很大的帮助。

在大型土方、矿石载运工艺来说，以电铲装载为应用最多的装载方式，与电铲配合的通常为卡车，通过电铲将矿石装满卡车再由卡车将矿石运走，而电铲斗齿的磨损和丢失也成为电铲使用过程中的“易损件”。电铲斗齿一旦被卡车运走进入后续生产流程将给破碎机和皮带运输设备带来灾难性损坏，给企业带来巨大的经济损失。

目前电铲斗齿的丢失、磨损等故障还主要依靠人为观察，效率低，难以及时发现，并且在露天矿的作业现场环境嘈杂，噪声很大，发生脱落的铲齿极有可能是掉落到卡车上，如果卡车司机没有及时获取到电铲铲齿脱落的信息，即使电铲操作员知道铲齿脱落，脱落的铲齿也很容易被卡车运输到后续的生产流程，给企业带来巨大的损失。因此对电铲操作员和卡车司机都需要及时地获取电铲丢失的信息，才可以有效的避免电铲铲齿丢失对后续设备带来的破坏。因此，亟待发明一种可以对电铲铲齿进行自动监测，并且在发现故障时可以同时对卡车司机以及电铲操作员进行提醒的系统。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供的电铲铲齿丢失智能监测及报警系统，包括电铲监测报警模块以及卡车报警模块，所述电铲监测报警模块包括嵌入式Linux工控机、摄像头、红外激光补光装置、第一报警装置以及无线发射器，所述嵌入式Linux工控机、所述无线发射器以及所述报第一报警装置均设置在电铲的驾驶室内，所述摄像头以及所述红外激光补光装置设置在电铲的铲臂转轮下方，所述摄像头的镜头朝向铲齿；所述卡车报警模块设置在卡车的驾驶室内，所述卡车报警模块包括无线接收器、控制器以及第二报警装置。

可选的，所述第一报警装置设置为第一扬声器。

可选的，所述第二报警装置设置为第二扬声器。

可选的，还设置有通讯模块以及监控管理中心，所述通讯模块与所述嵌入式Linux工控机连接，用于向所述监控管理中心实时发送数据。

可选的，所述监控管理中心包括数据接收模块、中央处理器、显示屏、存储单元以及警示单元。

本实用新型实施例提供的电铲铲齿丢失智能监测及报警系统可以对电铲铲齿的状态进行自动监测，判断铲齿是否脱落或断裂，并且在发现故障时可以同时对卡车司机以及电铲操作员进行提醒和报警。

附图说明

图1为本申请实施例一的系统框图；

图2为本申请实施例一中摄像头安装位置示意图；

图3为本申请另一实施例的系统框图。

图中，100、电铲监测报警模块；101、嵌入式Linux工控机；102、摄像头；103、红外激光补光装置；104、第一报警装置；105、无线发射器；106、通讯模块；200、卡车报警模块；201、无线接收器；202、控制器；203、第二报警装置；300、监控管理中心；301、数据接收模块；302、中央处理器；303、显示屏；304、存储单元；305、警示单元。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

本实施例公开了一种电铲铲齿丢失智能监测及报警系统，可以在电铲工作时对电铲铲齿进行实时监测，采集铲齿图像信息并通过图像识别技术判断铲齿是否完好，在检测到铲齿发生丢失或断裂后及时发出报警信号，对电铲操作员以及卡车司机同时进行警示。如图1所示，该系统包括电铲监测报警模块100以及卡车报警模块200，其中电铲监测报警模块100包括嵌入式Linux工控机101、摄像头102、红外激光补光装置103、第一报警装置104以及无线发射器105，其中嵌入式Linux工控机101、无线发射器105以及报第一报警装置104均设置在电铲的驾驶室内，摄像头102以及所述红外激光补光装置103设置在电铲的铲臂转轮下方，参照图2所示，图中箭头A所指位置即为摄像头102的安装位置，摄像头102的镜头朝向铲齿(如图中虚线箭头所指方向)；卡车报警模块200设置在卡车的驾驶室内，所述卡车报警模块200包括无线接收器201、控制器202以及第二报警装置203。具体的，上述第一报警装置104和第二报警装置203可以设置为第一扬声器和第二扬声器。

本实施例的工作原理是：在电铲进行作业时，通常是和用于运输的卡车配合，由电铲铲斗将矿石装入卡车中，再由卡车将矿石运输至下一阶段地点，为了避免铲齿脱落或断裂进入卡车中，通过摄像头102实时采集电铲铲齿的图像并发送到嵌入式Linux工控机101进行图像识别和分析，再通过图像识别判断是否存在铲齿脱落、销子脱落或者铲齿断裂的情况，若存在上述情况则嵌入式Linux工控机101发出报警信号控制第一报警装置104进行语音报警，同时，嵌入式Linux工控机101通过无线发射器105发射报警信号，卡车上的无线接收器201接收到报警信号并将该信号传输到控制器202，控制器202控制卡车上的第二报警装置203进行语音报警。及时对卡车司机进行提醒，避免卡车司机将带有铲齿或销子的矿石带入破碎工艺对设备造成破坏。此外本实施例采用无线发射器和无线接收器用于电铲和卡车之间的通讯，可大大降低电铲操作员和卡车司机之间的沟通成本，且成本低廉，适合推广。

实施例二：

本实施例公开了另一种电铲铲齿丢失智能监测及报警系统，包括电铲监测报警模块100、卡车报警模块200以及监控管理中心300，其中电铲监测报警模块100包括嵌入式Linux工控机101、摄像头102、红外激光补光装置103、第一报警装置104以及无线发射器105，其中嵌入式Linux工控机101、无线发射器105以及第一报警装置104均设置在电铲的驾驶室内，摄像头102以及所述红外激光补光装置103设置在电铲的铲臂转轮下方，参照图2所示，图中箭头A所指位置即为摄像头102的安装位置，摄像头102的镜头朝向铲齿(如图中虚线箭头所指方向)；卡车报警模块200设置在卡车的驾驶室内，所述卡车报警模块200包括无线接收器201、控制器202以及第二报警装置203。具体的，上述第一报警装置104和第二报警装置203可以设置为第一扬声器和第二扬声器。

作为可变换的实施方式，本实施例还可进一步选择性地设置为：所述系统还包括通讯模块106以及监控管理中心300，通讯模块106与嵌入式Linux工控机101连接，监控管理中心300可与矿区现场有一定距离，负责接收整理矿区所有设备的数据，进行统一的监控管理。可选的，通讯模块106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。嵌入式Linux工控机101在接收到铲齿图像信息后可以将铲齿图像信息以及报警信息的记录通过通讯模块106发送到监控管理中心300。通讯模块106可以采用4G或5G网络进行数据传输。

作为可变换的实施方式，本实施例及其可变换的实施方式还可进一步选择性地设置为：所述监控管理中心300包括数据接收模块301、中央处理器302、显示屏303、存储单元304以及警示单元305。其中，中央处理器302分别与数据接收模块301、显示屏303、存储单元304以及警示单元305连接，数据接收模块301用于接收通讯模块106发送的数据，并通过存储单元304进行存储，中央处理器302对所接受到的数据进行处理(例如解码、格式转换等)后可通过显示屏303进行显示，工作人员在监控管理中心300即可实时了解矿区每个设备的运行状态，查看设备发生故障的记录，便于统一管理和分析。同时，监控管理中心300也设置有警示单元305，例如当矿区的电铲发生铲齿脱落情况，通讯模块106将铲齿脱落的信息传回到监控管理中心300，监控管理中心300处的警示单元305也执行报警，便于监控管理中心300的工作人员第一时间了解矿区的故障情况。

实施例三

在上述实施例一和实施例二的基础上，本实施例进一步公开了通过图像识别技术判断铲齿是否发生断裂的具体步骤。具体步骤如下：

S1，基于接收到的铲齿图像建立平面直角坐标系。

S2，对接收到的图像进行灰度增强处理。

通过灰度增强处理可以提高图像的对比度，改善图像质量，使图像的显示效果更加清晰。

S3，对通过灰度增强处理后的图像进行均值二值化图像处理。

图像二值化(Image Binarization)是将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，也就是将整个图像呈现出明显的黑白效果的过程，可以使图像中数据大量减少，从而能凸显出目标的轮廓。

S4，开运算和闭运算。

开运算是一个基于几何运算的滤波器，是指先进行腐蚀运算再进行膨胀运算，其效果是能够去除孤立的小点、毛刺和小桥；闭运算是通过填充图像的凹角来滤波图像的，是指先进行膨胀运算，再进行腐蚀运算，其效果是能够填平小孔，弥合小裂隙，总的位置和形状不变。

S5，Sobel边缘检测和齿尖高度标定。

所谓边缘是指其周围像素灰度急剧变化的那些象素的集合，它是图像最基本的特征。边缘存在于目标、背景和区域之间，所以，它是图像分割所依赖的最重要的依据。

Sobel算子用了一个3*3的滤波器来对图像进行滤波从而得到梯度图像，然后将梯度图像中较亮的那一部分提取出来就是简单的边缘部分。Soble边缘检测通常带有方向性，可以只检测竖直边缘或垂直边缘或都检测。通过边缘检测可得到铲齿边缘轮廓图。

在得到铲齿边缘轮廓图后，在平面直角坐标系中分别计算每一个齿间的y轴坐标，y轴坐标可以反应铲齿的长度，假设有5个铲齿，则可以分别得到y1-y5五个坐标值，每一个坐标值都反应对应的铲齿的长度。

S6，分析计算。

将其中一个铲齿顶端的y轴坐标分别与其他的每个铲齿y轴顶端坐标相比，求得比值，假设有5个铲齿，则可以得到4个比值，将得到的比值与预设的比值阈值区间作比较，若所得到的比值在预设的比值阈值区间内，则判定不存在铲齿断裂的情况，若所得到的比值在预设的比值阈值区间外，则判定存在铲齿断裂或铲齿过度磨损现象。具体的，由于正常情况下，两个铲齿的长度之比应该接近于1，由于在进行比值计算时不能确定较长铲齿和较短的铲齿谁作为分母，在考虑铲齿正常磨损以及可接受的长度误差的情况下，可能出现大于1或者小于1的比值数字(例如1.1或者0.9)，则预设的比值阈值应该为一个区间，即比值阈值区间。例如，本实施例中以0.9至1.1为例作为比值阈值区间，即任意两个铲齿的长度之比在0.9到1.1之间为正常，若超出该区间则代表有铲齿存在过度磨损或者铲齿断裂的情况。

通过上述步骤，可以对铲齿的相对长度进行实时监控，从而避免铲齿断裂给破碎工艺中的设备带来破坏的问题。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种电铲铲齿丢失智能监测及报警系统，其特征在于，包括电铲监测报警模块(100)以及卡车报警模块(200)，所述电铲监测报警模块(100)包括嵌入式Linux工控机(101)、摄像头(102)、红外激光补光装置(103)、第一报警装置(104)以及无线发射器(105)，所述嵌入式Linux工控机(101)、所述无线发射器(105)以及所述第一报警装置(104)均设置在电铲的驾驶室内，所述摄像头(102)以及所述红外激光补光装置(103)设置在电铲的铲臂转轮下方，所述摄像头(102)的镜头朝向铲齿；所述卡车报警模块(200)设置在卡车的驾驶室内，所述卡车报警模块(200)包括无线接收器(201)、控制器(202)以及第二报警装置(203)。

2.根据权利要求1所述的电铲铲齿丢失智能监测及报警系统，其特征在于，所述第一报警装置(104)设置为第一扬声器。

3.根据权利要求1所述的电铲铲齿丢失智能监测及报警系统，其特征在于，所述第二报警装置(203)设置为第二扬声器。

4.根据权利要求1所述的电铲铲齿丢失智能监测及报警系统，其特征在于，还设置有通讯模块(106)以及监控管理中心(300)，所述通讯模块(106)与所述嵌入式Linux工控机(101)连接，用于向所述监控管理中心(300)实时发送数据。

5.根据权利要求4所述的电铲铲齿丢失智能监测及报警系统，其特征在于，所述监控管理中心(300)包括数据接收模块(301)、中央处理器(302)、显示屏(303)、存储单元(304)以及警示单元(305)。

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