CN214623387U - 一种斗轮机安全防护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种斗轮机安全防护系统，包括上位机、煤垛三维模型服务器、PLC控制系统、定位系统、实时防撞检测系统、限位开关系统和煤垛扫描装置，所上位机与煤垛三维模型服务器及PLC控制系统采用网线连接，所述PLC控制系统与定位系统、实时防撞检测系统采用网线连接，所述限位开关系统与PLC控制系统采用现场总线方式连接，所述煤垛三维模型服务器与煤垛扫描装置采用网线连接。本实用新型采用煤堆三维模型，设置悬臂回转禁区，实现提前对悬臂的安全防护，增加各种限位保护，实现有关轨道的跨场悬臂安全防护。

Description

一种斗轮机安全防护系统

技术领域

本实用新型涉及斗轮机技术领域，尤其是一种斗轮机安全防护系统。

背景技术

斗轮机是火电厂煤场、散料码头等散料场的主要设备，主要用于散料在场地上的堆和取作业。随着斗轮机无人值守全自动控制的实施，斗轮机的安全保护是自动控制安全可靠运行的关键。目前对斗轮机的安全防护主要是斗轮机防撞，利用测距技术，对大车和悬臂进行安全距离设置，进入安全距离的障碍物则被检测到后产生告警，进一步自动停止作业。参考中国专利公开号为CN204832531U的斗轮机精确定位系统，包括斗轮机斗轮；斗轮机大车；斗轮机悬臂；安装于输煤程控控制室的卫星定位服务器；安装于斗轮机斗轮两侧的卫星定位天线、卫星定向天线，该卫星定位天线和卫星定向天线与卫星通过GPS 卫星信号连接；安装于斗轮机悬臂尾部的卫星定位移动站，其接于卫星定位服务器，所述卫星定位天线和卫星定向天线与卫星定位移动站之间通过同轴电缆连接；卫星定位固定站，其与卫星定位移动站之间通过GPS卫星信号连接，所述卫星定位固定站与卫星之间通过GPS卫星信号连接。

现有技术的缺陷是：现有技术考虑了斗轮机主要机构的防撞，但一方面是在障碍物临近时才检测到，二方面是还有其他的安全防护措施未考虑。

实用新型内容

本实用新型解决了现有斗轮机在障碍物临近斗轮机时才检测到问题及未考虑其他安全防护措施的问题，提出一种斗轮机安全防护系统，采用煤堆三维模型，设置悬臂回转禁区，实现提前对悬臂的安全防护，增加各种限位保护，实现有关轨道的跨场悬臂安全防护。

为实现上述目的，提出以下技术方案：

一种斗轮机安全防护系统，包括上位机、煤垛三维模型服务器、PLC控制系统、定位系统、实时防撞检测系统、限位开关系统和煤垛扫描装置，所述上位机与煤垛三维模型服务器及PLC控制系统采用网线连接，所述PLC控制系统与定位系统、实时防撞检测系统采用网线连接，所述限位开关系统与PLC控制系统采用现场总线方式连接，所述PLC控制系统与煤垛扫描装置采用网线连接。

采用煤堆三维模型，设置悬臂回转禁区，实现提前对悬臂的安全防护。限位开关系统增加各种限位保护，实现有关轨道的跨场悬臂安全防护。

作为优选，所述实时防撞检测系统包括大车障碍物防撞检测装置和悬臂障碍物防撞检测装置，所述大车防撞检测装置包括4套激光测距装置，安装在大车前后端的左右二侧，用于检测斗轮机大车前后的障碍物；所述悬臂障碍物防撞检测装置包括雷达测距装置阵列，安装在斗轮机悬臂头部两侧，形成一个防撞检测带，用于检测进入悬臂的安全距离的障碍物。

作为优选，所述上位机用于接收煤垛三维模型服务器发送的煤垛三维模型，并对煤垛进行取煤作业的起始点的设置，以及悬臂回转禁区设置；判决产生防撞报警；下发PLC控制系统的运行参数和开始或停止作业指令。

作为优选，所述定位系统包括卫星精确定位系统和编码器定位系统，用于斗轮机的精确空间定位。定位系统包括卫星精确定位系统和编码器定位系统，设置两套定位系统，有利于更加精确地对斗轮机进行定位，并提供冗余保护，确保定位系统的可靠性。

作为优选，所述PLC控制系统，用于将卫星精确定位系统的经纬度和高程空间数据换算为大车位置、悬臂俯仰和回转角度，所述PLC控制系统在上位机的指令下控制本地斗轮机机构的自动作业以及接收定位系统、实时防撞检测系统、限位开关系统、煤垛扫描装置的实时扫描数据，将实时扫描数据与定位系统数据即时发送至煤垛三维模型服务器，将报警信息和作业过程信息即时发送至上位机。

作为优选，所述卫星精确定位系统为GPS或北斗精确定位系统，包括定位基站和大车移动站及悬臂移动站，定位基站与大车移动站及悬臂移动站信号连接，用于获取大车和悬臂的经纬度和高程空间数据，采用RTK技术，定位精确可达厘米级别。

作为优选，所述编码器定位系统包括大车编码器装置、大车校准装置、俯仰角度编码器装置、俯仰角度校准装置、回转角度编码器装置、回转角度校准装置，所述大车编码器装置与大车校准装置通过RFID校准，所述俯仰角度编码器装置与俯仰角度校准装置电连接，所述回转角度编码器装置与回转角度校准装置通过RFID校准。编码器定位系统用于提供高可靠性、高精度的大车、悬臂俯仰角度和回转角度数据，减少因机构打滑及长期运行产生的累积检测偏差。

作为优选，限位开关系统包括对斗轮机大车、悬臂俯仰和回转的极限禁区限位，以及在轨道左右跨场的限位，限位方式还包括非接触式的和机械式的限位开关以及软件设置的限位开关，限位开关的检测结果返回PLC控制系统。

作为优选，所述煤垛三维模型服务器，用于接收与PLC控制系统发送的实时扫描数据与定位系统数据，生成煤垛的三维模型，三维模型信息包括煤垛的起始、终止位置、分层信息、斗轮机回转起始位置信息，将三维模型信息实时发送至上位机。

作为优选，所述煤垛扫描装置安装于斗轮机悬臂头部两侧，用于在斗轮机堆煤和取煤作业时，对煤垛的外形轮廓进行激光扫描，扫描数据实时发送至与 PLC控制系统。

本实用新型的有益效果是：采用煤堆三维模型，设置悬臂回转禁区，实现提前对悬臂的安全防护。限位开关系统增加各种限位保护，实现有关轨道的跨场悬臂安全防护。采用二套精确定位系统，为斗轮机提供高精度和高可靠性的空间检测，实现斗轮机大车、悬臂、尾车的防撞。采用主动直接的防撞检测和间接的空间分析防撞，实现不同方式的冗余防撞，提高防撞可靠性，减少事故可能性。

附图说明

图1本实用新型一个实施例的斗轮机安全防护系统图；

图2本实用新型一个实施例的露天煤场条件下的定位系统图；

图3本实用新型一个实施例的封闭煤场条件下的定位系统图；

图4本实用新型一个实施例的GPS或北斗精确定位系统图；

图5本实用新型一个实施例的编码器定位系统图；

图6本实用新型一个实施例的实时防撞检测和煤垛扫描装置系统图；

其中，901-斗轮机大车，902-斗轮机悬臂，903-斗轮机尾车，904斗轮机轨道，991-大车障碍物防撞检测装置，992-悬臂障碍物防撞检测装置，993-煤垛扫描装置。

具体实施方式

实施例：

本实施例提出一种斗轮机安全防护系统，参考图1和图6，包括上位机、煤垛三维模型服务器、PLC控制系统、定位系统、实时防撞检测系统、限位开关系统和煤垛扫描装置，上位机与煤垛三维模型服务器及PLC控制系统采用网线连接，所述PLC控制系统与定位系统、实时防撞检测系统采用网线连接，所述限位开关系统与PLC控制系统采用现场总线方式连接，所述PLC控制系统与煤垛扫描装置采用网线连接。斗轮机运行在斗轮机轨道904上，实时防撞检测系统包括大车障碍物防撞检测装置991和悬臂障碍物防撞检测装置992，大车障碍物防撞检测装置991包括4套激光测距装置，安装在大车前后端的左右二侧，用于检测斗轮机大车前后的障碍物；以及用于检测斗轮机大车901与前方斗轮机尾车903之间的间距，以及检测检测斗轮机大车901与后方大车的距离，悬臂防撞检测装置992包括雷达测距装置阵列，安装在斗轮机悬臂902头部两侧，形成一个防撞检测带，用于检测进入悬臂的安全距离的障碍物，煤垛扫描装置 993安装于斗轮机悬臂902头部两侧，用于在斗轮机堆煤和取煤作业时，对煤垛的外形轮廓进行激光扫描，扫描数据实时发送至与PLC控制系统。

上位机用于接收煤垛三维模型服务器发送的煤垛三维模型，并对煤垛进行取煤作业的起始点的设置，以及悬臂回转禁区设置；判决产生防撞报警；下发 PLC控制系统的运行参数和开始或停止作业指令。

定位系统包括卫星精确定位系统和编码器定位系统，用于斗轮机的精确空间定位。

PLC控制系统，用于将卫星精确定位系统的经纬度和高程空间数据换算为大车位置、悬臂俯仰和回转角度，PLC控制系统在上位机的指令下控制本地斗轮机机构的自动作业以及接收定位系统、实时防撞检测系统、限位开关系统、煤垛扫描装置的实时扫描数据，将实时扫描数据与定位系统数据即时发送至煤垛三维模型服务器，将报警信息和作业过程信息即时发送至上位机。

参考图4，卫星精确定位系统为GPS或北斗精确定位系统，包括定位基站和大车移动站及悬臂移动站，定位基站与大车移动站及悬臂移动站信号连接，用于获取大车和悬臂的经纬度和高程空间数据，采用RTK技术，定位精确可达厘米级别。

参考图5，编码器定位系统包括大车编码器装置、大车校准装置、俯仰角度编码器装置、俯仰角度校准装置、回转角度编码器装置、回转角度校准装置，大车编码器装置与大车校准装置通过RFID校准，俯仰角度编码器装置与俯仰角度校准装置电连接，回转角度编码器装置与回转角度校准装置通过RFID校准。

限位开关系统包括对斗轮机大车、悬臂俯仰和回转的极限禁区限位，以及在轨道左右跨场的限位，限位方式还包括非接触式的和机械式的限位开关以及软件设置的限位开关，限位开关的检测结果返回PLC控制系统。

煤垛三维模型服务器，用于接收与PLC控制系统发送的实时扫描数据与定位系统数据，生成煤垛的三维模型，三维模型信息包括煤垛的起始、终止位置、分层信息、斗轮机回转起始位置信息，将三维模型信息实时发送至上位机。

煤垛扫描装置安装于斗轮机悬臂头部两侧，用于在斗轮机堆煤和取煤作业时，对煤垛的外形轮廓进行激光扫描，扫描数据实时发送至与PLC控制系统。

参考图2和图3，露天煤场采用GPS或北斗精确定位系统和编码器定位系统的组合配置进行冗余保护，而封闭煤场采用2套编码器定位系统组合配置进行冗余保护。

采用煤堆三维模型，设置悬臂回转禁区，实现提前对悬臂的安全防护。限位开关系统增加各种限位保护，实现有关轨道的跨场悬臂安全防护。采用二套精确定位系统，为斗轮机提供高精度和高可靠性的空间检测，实现斗轮机大车、悬臂、尾车的防撞。采用主动直接的防撞检测和间接的空间分析防撞，实现不同方式的冗余防撞，提高防撞可靠性，减少事故可能性。

定位系统包括卫星精确定位系统和编码器定位系统，设置两套定位系统，有利于更加精确地对斗轮机进行定位，并提供冗余保护，确保定位系统的可靠性。编码器定位系统用于提供高可靠性、高精度的大车、悬臂俯仰角度和回转角度数据，减少因机构打滑及长期运行产生的累积检测偏差。

Claims (10)

1.一种斗轮机安全防护系统，其特征是，包括上位机、煤垛三维模型服务器、PLC控制系统、定位系统、实时防撞检测系统、限位开关系统和煤垛扫描装置，所述上位机与煤垛三维模型服务器及PLC控制系统采用网线连接，所述PLC控制系统与定位系统、实时防撞检测系统采用网线连接，所述限位开关系统与PLC控制系统采用现场总线方式连接，所述PLC控制系统与煤垛扫描装置采用网线连接。

2.根据权利要求1所述的一种斗轮机安全防护系统，其特征是，所述实时防撞检测系统包括大车障碍物防撞检测装置和悬臂障碍物防撞检测装置，所述大车障碍物防撞检测装置包括4套激光测距装置，安装在大车前侧和后侧，安装在大车前后端的左右二侧，用于检测斗轮机大车前后的障碍物；所述悬臂障碍物防撞检测装置包括雷达测距装置阵列，安装在斗轮机悬臂头部两侧，形成一个防撞检测带，用于检测进入悬臂的安全距离的障碍物。

3.根据权利要求1所述的一种斗轮机安全防护系统，其特征是，所述上位机用于接收煤垛三维模型服务器发送的煤垛三维模型，并对煤垛进行取煤作业的起始点的设置，以及悬臂回转禁区设置；判决产生防撞报警；下发PLC控制系统的运行参数和开始或停止作业指令。

4.根据权利要求1所述的一种斗轮机安全防护系统，其特征是，所述定位系统包括卫星精确定位系统和编码器定位系统，用于斗轮机的精确空间定位。

5.根据权利要求4所述的一种斗轮机安全防护系统，其特征是，所述PLC控制系统，用于将卫星精确定位系统的经纬度和高程空间数据换算为大车位置、悬臂俯仰和回转角度，所述PLC控制系统在上位机的指令下控制本地斗轮机机构的自动作业以及接收定位系统、实时防撞检测系统、限位开关系统、煤垛扫描装置的实时扫描数据，将实时扫描数据与定位系统数据即时发送至煤垛三维模型服务器，将报警信息和作业过程信息即时发送至上位机。

6.根据权利要求4所述的一种斗轮机安全防护系统，其特征是，所述卫星精确定位系统为GPS或北斗精确定位系统，包括定位基站和大车移动站及悬臂移动站，定位基站与大车移动站及悬臂移动站信号连接，用于获取大车和悬臂的经纬度和高程空间数据。

7.根据权利要求4所述的一种斗轮机安全防护系统，其特征是，所述编码器定位系统包括大车编码器装置、大车校准装置、俯仰角度编码器装置、俯仰角度校准装置、回转角度编码器装置、回转角度校准装置，所述大车编码器装置与大车校准装置通过RFID校准，所述俯仰角度编码器装置与俯仰角度校准装置电连接，所述回转角度编码器装置与回转角度校准装置通过RFID校准。

8.根据权利要求1所述的一种斗轮机安全防护系统，其特征是，限位开关系统包括对斗轮机大车、悬臂俯仰和回转的极限禁区限位，以及在轨道左右跨场的限位，限位方式还包括非接触式的和机械式的限位开关以及软件设置的限位开关，限位开关的检测结果返回PLC控制系统。

9.根据权利要求1所述的一种斗轮机安全防护系统，其特征是，所述煤垛三维模型服务器，用于接收与PLC控制系统发送的实时扫描数据与定位系统数据，生成煤垛的三维模型，三维模型信息包括煤垛的起始、终止位置、分层信息、斗轮机回转起始位置信息，将三维模型信息实时发送至上位机。

10.根据权利要求1所述的一种斗轮机安全防护系统，其特征是，所述煤垛扫描装置安装于斗轮机悬臂头部两侧，用于在斗轮机堆煤和取煤作业时，对煤垛的外形轮廓进行激光扫描，扫描数据实时发送至与PLC控制系统。

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