EA047262B1

EA047262B1 - METHOD AND SYSTEM FOR AUTOMATED DETERMINATION OF DAMAGE TO CONVEYOR BELT BASED ON ANALYSIS OF CONVEYOR BELT SPEED

Info

Publication number: EA047262B1
Application number: EA202393363
Authority: EA
Inventors: Алексей Геннадьевич Придорожный
Original assignee: Алексей Геннадьевич Придорожный
Filing date: 2023-12-21
Publication date: 2024-06-26

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее техническое решение относится к области компьютерных технологий, в частности, к способу и системе автоматизированного определения повреждений конвейерной ленты с помощью анализа данных скорости движения конвейерной ленты.This technical solution relates to the field of computer technology, in particular, to a method and system for automated detection of damage to a conveyor belt by analyzing conveyor belt speed data.

Уровень техникиState of the art

Во многих отраслях промышленности, например, таких как горнодобывающая, перерабатывающая, энергетическая, химическая, в сфере перевалки грузов и др. используется конвейерный транспорт для транспортировки сыпучих грузов. Сыпучий груз, будь то отвальная порода, руда, уголь, кокс, шихта, концентрат, агломерат, окатыш, химические вещества или иное транспортируется непосредственно на конвейерной (транспортерной) ленте от места загрузки, как правило в районе хвостового барабана, до места разгрузки, как правило в районе головного/приводного барабана. В ходе эксплуатации конвейера могут возникать аварийные ситуации, связанные с повреждением конвейерной ленты и, в том числе, с наиболее тяжелым повреждением - продольный порыв (порез) ленты, который ведет к частичной или полной потере ленты и незапланированным простоям конвейерного транспорта в связи с ремонтом или заменой конвейерной ленты.In many industries, such as mining, processing, energy, chemical, cargo handling, etc., conveyor transport is used to transport bulk cargo. Bulk cargo, be it waste rock, ore, coal, coke, charge, concentrate, sinter, pellet, chemicals or other, is transported directly on a conveyor (conveyor) belt from the loading point, usually in the area of the tail drum, to the unloading point, as rule in the area of the head/drive drum. During the operation of a conveyor, emergency situations may arise associated with damage to the conveyor belt, including the most severe damage - a longitudinal tear (cut) of the belt, which leads to partial or complete loss of the belt and unplanned downtime of conveyor transport due to repairs or replacing the conveyor belt.

Продольные порывы конвейерной ленты могут быть вызваны рядом причин:Longitudinal tears in the conveyor belt can be caused by a number of reasons:

попаданием в транспортируемый материал инородных рудозасоряющих материалов, например зуб экскаватора, лом, арматура, стальной лист и т.д;the ingress of foreign ore-contaminating materials into the transported material, for example, an excavator tooth, scrap, fittings, steel sheet, etc.;

такие предметы в месте загрузки могут пробить конвейерную ленту, заклинить и стать причиной ее продольного порыва;such objects at the loading point can pierce the conveyor belt, jam and cause it to break longitudinally;

тяжелые, крупные и остроконечные куски руды, которые также могут пробить ленту, заклинить и продольно ее порвать;heavy, large and pointed pieces of ore, which can also pierce the belt, jam and tear it longitudinally;

острые элементы, вышедших из строя роликов, очистительных скребков, става или иных частей конвейера, могут пробить и продольно порезать ленту.sharp elements of failed rollers, cleaning scrapers, stands or other parts of the conveyor can pierce and cut the belt longitudinally.

Чем быстрее будет осуществлена локализация и обнаружение аварийной ситуации на конвейере для его остановки, тем меньшее количество транспортерной ленты будет потеряно в результате ее повреждения.The faster an emergency situation on a conveyor is localized and detected to stop it, the less amount of conveyor belt will be lost as a result of its damage.

Наибольшее распространение получили системы защиты конвейерной ленты от продольного порыва, которые работают на принципе повреждения элементов, ввулканизированных в ленту (индуктивные петли, вставки, антенны и т.п.). Примером такого решения является система CONTI RipProtect производимая компанией Continental (https://www.continental-industry.com/en/solutions/conveyor-beltsystems/conveyor-services/belt-monitoring/products/conti-protect/conti-ripprotect). Индуктивные петли ввулканизируются в ленту с определенным шагом по усмотрению заказчика (обычно 50-150 пог.м.), так что при повреждении какой-либо из индуктивных петель при порыве ленты конвейер останавливается, в этом случае количество поврежденной ленты ограничивается шагом установки индуктивных петель в конвейерной ленте.The most widespread are systems for protecting conveyor belts from longitudinal gusts, which operate on the principle of damaging elements vulcanized into the belt (inductive loops, inserts, antennas, etc.). An example of such a solution is the CONTI RipProtect system manufactured by Continental (https://www.continental-industry.com/en/solutions/conveyor-beltsystems/conveyor-services/belt-monitoring/products/conti-protect/conti-ripprotect). Inductive loops are vulcanized into the belt with a certain pitch at the customer’s discretion (usually 50-150 linear meters), so that if any of the inductive loops are damaged when the belt breaks, the conveyor stops, in this case the amount of damaged belt is limited by the pitch of the inductive loops installed in conveyor belt.

Недостатки такого рода решения заключаются в том, что такие системы не могут быть использованы для любых лент, поскольку необходима лента с индуктивными петлями, при этом индуктивные петли часто выходят из строя, давая ложные сигналы.The disadvantages of this type of solution are that such systems cannot be used for any tapes, since a tape with inductive loops is required, and inductive loops often fail, giving false signals.

Известны лазерные системы, например, CONTI SurfaceProtect (https://www.continentalindustry.com/en/solutions/conveyor-belt-systems/conveyor-services/belt-monitoring/products/contiprotect/conti-surfaceprotect), которые используют лазерное сканирование поверхности ленты на предмет наличия ее повреждений и, в том числе, продольного порыва ленты.Laser systems are known, for example, CONTI SurfaceProtect (https://www.continentalindustry.com/en/solutions/conveyor-belt-systems/conveyor-services/belt-monitoring/products/contiprotect/conti-surfaceprotect), which use laser scanning the surface of the tape for damage, including longitudinal tearing of the tape.

Основные недостатки таких систем заключаются в том, что они очень чувствительны к условиям окружающей среды, позиционирования и состоянию поверхности ленты (проблемы возникают, когда поверхность ленты влажная или имеет место налипание транспортируемого материала, который заполняет поврежденные области), что приводит к очень жестким требованиям условий эксплуатации данных систем и большому количеству ложных срабатываний.The main disadvantages of such systems are that they are very sensitive to environmental conditions, positioning and belt surface conditions (problems arise when the belt surface is wet or there is a build-up of conveyed material that fills damaged areas), resulting in very stringent environmental requirements operation of these systems and a large number of false alarms.

Известны системы, контролирующие ширину ленты (http://www.beltscan.com/products/belt-guard-5kfabric-belt-rip-detector.html) или определяющие ее целостность по передаче вибрации поперек ленты (http://www.beltscan.com/products/belt-guamd-10k-rip-detector-for-steel-cord-belts.html). Принцип работы систем, основанных на контроле ширины ленты, состоит в том, что в результате продольного пореза лента может разойтись или наоборот сузится из-за наползания порезанных частей друг на друга, в результате чего меняется ее ширина. Для определения ширины ленты устанавливаются ультразвуковые или радарные датчики контроля расположения бортов ленты. Принцип работы систем, основанных на передаче вибрации поперек ленты, состоит в том, что при продольном порезе ленты нарушается ее целостность и вибрация не передается поперек ленты.There are known systems that control the width of the belt (http://www.beltscan.com/products/belt-guard-5kfabric-belt-rip-detector.html) or determine its integrity by transmitting vibration across the belt (http://www.beltscan .com/products/belt-guamd-10k-rip-detector-for-steel-cord-belts.html). The principle of operation of systems based on control of the width of the tape is that as a result of a longitudinal cut, the tape can diverge or, on the contrary, narrow due to the creeping of the cut parts onto each other, as a result of which its width changes. To determine the width of the belt, ultrasonic or radar sensors are installed to control the location of the belt edges. The operating principle of systems based on the transmission of vibration across the tape is that when the tape is cut longitudinally, its integrity is disrupted and vibration is not transmitted across the tape.

Основные недостатки систем, контролирующих ширину ленты, заключаются в том, что если в случае пореза не происходит расхождение или сужение ленты, то порез не обнаруживается, так как ширина ленты не меняется.The main disadvantages of systems that control the width of the belt are that if in the event of a cut there is no divergence or narrowing of the belt, then the cut will not be detected because the width of the belt does not change.

Системы, основанные на передаче вибрации поперек ленты, очень чувствительны к типу каркаса ленты и резинового компаунда и не применимы для всех типов лент, кроме того, при продольном порезеSystems based on the transmission of vibration across the belt are very sensitive to the type of belt frame and rubber compound and are not suitable for all types of belts, in addition to longitudinal cuts

- 1 047262 сигнал может эффективно распространяться в обход конвейерной ленты через транспортируемый материал, тем самым, не фиксируя продольный порыв.- 1 047262 the signal can effectively propagate bypassing the conveyor belt through the transported material, thereby not detecting a longitudinal rush.

Системы, основанные на анализе скорости движения конвейера, направлены на контроль скорости вращения вала электродвигателя, приводящего в движение ленту. Данный метод описан, например, в патенте США 9,227,793 (ABB Technology AG, 05.01.2016).Systems based on analysis of conveyor speed are aimed at controlling the speed of rotation of the electric motor shaft driving the belt. This method is described, for example, in US patent 9,227,793 (ABB Technology AG, 01/05/2016).

Недостатками такого подхода является сложность процесса контроля движения ленты, обусловленные тем, что показания, получаемые с электродвигателя, как правило, не отражают действительную скорость движения непосредственно ленты, что не позволяет точно определить возможное возникновение порыва, а также необходимость установления места на ленте для анализа данных скорости, например, стыковых соединений, что снижает универсальность получения данных и их оперативной обработки.The disadvantages of this approach are the complexity of the process of monitoring the movement of the belt, due to the fact that the readings obtained from the electric motor, as a rule, do not reflect the actual speed of movement of the belt itself, which does not allow one to accurately determine the possible occurrence of a gust, as well as the need to establish a place on the belt for data analysis speed, for example, butt connections, which reduces the versatility of data acquisition and its operational processing.

Для преодоления вышеуказанных недостатков предлагается использовать показания скорости движения непосредственно ленты конвейера, снимаемые с помощью датчика измерения скорости, показания с которого обрабатываются в последующем вычислительным устройством для выявления аномальных значений, свидетельствующих о повреждении ленты.To overcome the above disadvantages, it is proposed to use readings of the speed of movement of the conveyor belt itself, taken using a speed measurement sensor, the readings from which are subsequently processed by a computing device to identify abnormal values indicating damage to the belt.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Заявленное решение направлено на преодоление технической проблемы, заключающейся в получении оперативного мониторинга повреждения конвейерной ленты с помощью анализа показаний скорости движения конвейерной ленты.The claimed solution is aimed at overcoming the technical problem of obtaining operational monitoring of conveyor belt damage by analyzing the conveyor belt speed readings.

Техническим результатом является повышение точности выявления повреждения конвейерной ленты с помощью анализа данных скорости движения конвейерной ленты.The technical result is to increase the accuracy of detecting damage to the conveyor belt by analyzing the conveyor belt speed data.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения предложен способ автоматизированного определения продольного пореза конвейерной ленты, выполняемый с помощью вычислительного устройства, подключенного к по меньшей мере одному устройству измерения скорости движения конвейерной ленты, и содержащий этапы, на которых:In a preferred embodiment of the invention, a method for automatically determining the longitudinal cut of a conveyor belt is provided, performed using a computing device connected to at least one conveyor belt speed measuring device, and comprising the steps of:

a) получают данные измерения скорости движения конвейерной ленты с по меньшей мере одного устройства измерения скорости;a) obtaining conveyor belt speed measurement data from at least one speed measuring device;

b) выполняют с помощью вычислительного устройства обработку измерений, полученных на этапе а), в ходе которой выполняют их сравнение с по меньшей мере одним эталонным значением скорости конвейерной ленты и/или с по меньшей мере одним эталонным паттерном скорости движения конвейерной ленты, свидетельствующим о наличии продольного пореза конвейерной ленты;b) using a computing device, processing the measurements obtained in step a), during which they are compared with at least one reference value for the speed of the conveyor belt and/or with at least one reference pattern for the speed of the conveyor belt, indicating the presence of longitudinal cut of the conveyor belt;

c) определяют наличие продольного пореза конвейерной ленты в случае, если на этапе b) выявляется падение измеренного значения скорости конвейерной ленты ниже по меньшей мере одного эталонного значения скорости конвейерной ленты и/или соответствие по меньшей мере одному эталонному паттерну скорости движения конвейерной ленты, свидетельствующему о наличии продольного пореза конвейерной ленты;c) determine the presence of a longitudinal cut in the conveyor belt if, at step b), a drop in the measured value of the conveyor belt speed is detected below at least one reference value of the conveyor belt speed and/or compliance with at least one reference pattern of the conveyor belt speed, indicating the presence of a longitudinal cut in the conveyor belt;

d) фиксируют в памяти вычислительного устройства данные о выявленном продольном порезе конвейерной ленты и/или передают их на внешнее устройство.d) record in the memory of the computing device the data about the detected longitudinal cut of the conveyor belt and/or transmit it to an external device.

В одном из частных примеров реализации устройство измерения скорости конвейерной ленты представляет собой контактный или бесконтактный датчик скорости.In one of the particular implementation examples, the conveyor belt speed measuring device is a contact or non-contact speed sensor.

В другом частном примере реализации эталонное значение может быть постоянным или динамическим.In another particular implementation example, the reference value may be constant or dynamic.

В другом частном примере реализации эталонное значение задается исходя из по меньшей мере одного из: номинальное значение скорости ленты, среднее значение скорости ленты, экстремальные значения скорости конвейерной ленты, или значения, характеризующие вариабельность скорости конвейерной ленты, полученные во временном диапазоне, предшествующем моменту измерения.In another particular implementation example, the reference value is set based on at least one of: a nominal value of the belt speed, an average value of the belt speed, extreme values of the conveyor belt speed, or values characterizing the variability of the conveyor belt speed obtained in the time range preceding the moment of measurement.

В другом частном примере реализации среднее значение скорости конвейерной ленты задается исходя из скользящей средней, построенной на основе усредняющих функций по N измерениям скорости конвейерной ленты, где N > 1.In another particular implementation example, the average value of the conveyor belt speed is set based on a moving average constructed based on averaging functions over N measurements of the conveyor belt speed, where N > 1.

В другом частном примере реализации окно, на котором вычисляется скользящая средняя, смещено назад относительно момента измерения текущего значения скорости конвейерной ленты на заданный промежуток времени или заданное количество измерений скорости конвейерной ленты.In another particular implementation example, the window on which the moving average is calculated is shifted back relative to the moment of measuring the current value of the conveyor belt speed for a given period of time or a given number of measurements of the conveyor belt speed.

В другом частном примере реализации падение ниже заданного эталонного значения представляет собой падение ниже эталонного значения или падение ниже эталонного значения более чем на заданную величину, или более чем на заданную процентную долю от эталонного значения.In another particular embodiment, a fall below a given reference value is a fall below the reference value, or a fall below the reference value by more than a given amount, or by more than a given percentage of the reference value.

В другом частном примере реализации на этапе с) определяют наличие продольного пореза конвейерной ленты, если падение ниже эталонного значения скорости конвейерной ленты будет зафиксировано заданное и/или более количество раз в течение заданного промежутка времени или заданное и/или более количество раз подряд.In another particular implementation example, at step c) the presence of a longitudinal cut in the conveyor belt is determined if a fall below the reference value of the conveyor belt speed is recorded a specified and/or more number of times within a specified period of time or a specified and/or more number of times in a row.

В другом частном примере реализации на этапе b) обработка полученных значений с устройства измерения скорости конвейерной ленты происходит во временном или частотном представлении.In another particular implementation example, at step b), the processing of the received values from the conveyor belt speed measuring device occurs in a time or frequency representation.

В другом частном примере реализации на этапе b) вычислительное устройство выполнено с возможностью распознавания характерных паттернов повреждения конвейерной ленты при анализе временIn another particular implementation example, in step b), the computing device is configured to recognize characteristic patterns of damage to the conveyor belt when analyzing the times

- 2 047262 ного и/или частотного представления скорости конвейерной ленты и/или анализе характеристической функции (ХФ) скорости конвейерной ленты с помощью аналитических методов или искусственной нейронной сети.- 2 047262 nary and/or frequency representation of the conveyor belt speed and/or analysis of the characteristic function (CF) of the conveyor belt speed using analytical methods or an artificial neural network.

В другом частном примере реализации на этапе b) для получения частотного представления скорости движения конвейерной ленты используется преобразование Фурье или разложение в ряд Фурье.In another particular implementation example, in step b) a Fourier transform or Fourier series expansion is used to obtain a frequency representation of the conveyor belt speed.

В другом частном примере реализации на этапе b) для частотного представления скорости движения конвейерной ленты анализируется амплитудный спектр скорости движения конвейерной ленты на предмет выявления аномальных гармоник и/или участков спектра, соответствующих эталонному паттерну, свидетельствующему о наличии продольного пореза конвейерной ленты.In another particular implementation example, at stage b) for the frequency representation of the conveyor belt speed, the amplitude spectrum of the conveyor belt speed is analyzed to identify anomalous harmonics and/or sections of the spectrum corresponding to the reference pattern, indicating the presence of a longitudinal cut in the conveyor belt.

В другом частном примере реализации внешнее устройство подключено к вычислительному устройству посредством проводного или беспроводного канала передачи данных.In another particular embodiment, the external device is connected to the computing device via a wired or wireless data link.

В другом частном примере реализации внешнее устройство является по меньшей мере одним из: монитор, интерактивный экран, компьютер, ноутбук, планшет, смартфон, умное носимое устройство, съемный носитель данных, контроллер управления ленточным конвейером, или удаленную систему управления ленточным конвейером.In another particular embodiment, the external device is at least one of: a monitor, an interactive screen, a computer, a laptop, a tablet, a smartphone, a smart wearable device, a removable storage device, a conveyor belt control controller, or a remote conveyor belt control system.

В другом частном примере реализации вычислительное устройство подключено к системе управления ленточным конвейером одним из следующих способов: через релейные выходы, по протоколу Modbus или сетям Profibus или Profmet.In another particular implementation example, the computing device is connected to the conveyor belt control system in one of the following ways: via relay outputs, via the Modbus protocol, or Profibus or Profmet networks.

В другом частном примере реализации вычислительное устройство формирует сигнал для остановки ленточного конвейера, передаваемый в систему управления ленточным конвейером, при определении наличия продольного пореза конвейерной ленты.In another particular implementation example, the computing device generates a signal to stop the conveyor belt, transmitted to the conveyor belt control system, when determining the presence of a longitudinal cut in the conveyor belt.

В другом частном примере реализации GUI реализован на внешнем устройстве и/или на вычислительном устройстве.In another particular implementation example, the GUI is implemented on an external device and/or on a computing device.

В другом частном примере реализации вычислительное устройство дополнительно выполнено с возможностью его настройки и/или отслеживания результата анализа состояния конвейерной ленты, с помощью внешнего устройства.In another particular example of implementation, the computing device is additionally configured with the ability to configure it and/or monitor the result of the analysis of the state of the conveyor belt using an external device.

В другом частном примере реализации дополнительно формируется видеопоток с изображением поверхности конвейерной ленты, получаемый с видеокамеры.In another particular example of implementation, a video stream with an image of the surface of the conveyor belt, obtained from a video camera, is additionally generated.

В другом частном примере реализации вычислительное устройство дополнительно формирует аварийный сигнал для уведомления оператора ленточного конвейера о наличии продольного пореза конвейерной ленты, передаваемый на внешнее устройство и/или устройство звукового и/или светового оповещения.In another particular implementation example, the computing device additionally generates an alarm signal to notify the operator of the conveyor belt about the presence of a longitudinal cut in the conveyor belt, transmitted to an external device and/or sound and/or light warning device.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Фиг. 1 иллюстрирует общую схему реализации заявленного решения.Fig. 1 illustrates the general implementation scheme of the claimed solution.

Фиг. 2 иллюстрирует блок-схему выполнения заявленного способа мониторинга состояния конвейерной ленты.Fig. 2 illustrates a block diagram of the implementation of the claimed method for monitoring the condition of a conveyor belt.

Фиг. 3А-3Б иллюстрируют примеры обработки сигналов, получаемых с устройства измерения скорости.Fig. 3A-3B illustrate examples of processing signals received from a speed measuring device.

Фиг. 4 иллюстрирует общий вид компьютерного устройства.Fig. 4 illustrates a general view of a computer device.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Как представлено на фиг. 1, решение заключается в создании автоматизированного метода мониторинга состояния конвейерной ленты (101) при транспортировке материала (105), в частности, руды, пород и иного типа материала, подаваемого на ленту (101) через загрузочный бункер (104). Движение конвейерной ленты (101) осуществляется при вращении головного (приводного) (102) и хвостового (103) барабанов, приводных барабанов может быть несколько, они приводится в движение электродвигателями, которые в свою очередь запускаются с помощью управляющего контроллера (не показан).As shown in FIG. 1, the solution is to create an automated method for monitoring the condition of the conveyor belt (101) while transporting material (105), in particular, ore, rocks and other types of material supplied to the belt (101) through the loading hopper (104). The movement of the conveyor belt (101) is carried out by the rotation of the head (drive) (102) and tail (103) drums; there can be several drive drums; they are driven by electric motors, which in turn are started using a control controller (not shown).

Основными показателями состояния конвейерной ленты в рамках заявленного решения являются параметры скорости движения ленты (101), которые считываются с помощью одного или нескольких устройств измерения скорости (106), которое размещается на элементах ленточного конвейера и/или на соединенных с ним элементах, например, ставе конвейера (110). В качестве устройства измерения скорости (106) может использоваться, например, контактный или бесконтактный датчик скорости.The main indicators of the state of the conveyor belt within the framework of the claimed solution are the parameters of the belt speed (101), which are read using one or more speed measuring devices (106), which is placed on the elements of the conveyor belt and/or on elements connected to it, for example, a stand conveyor (110). The speed measuring device (106) can be, for example, a contact or non-contact speed sensor.

Примеры бесконтактного и контактного датчиков скорости:Examples of non-contact and contact speed sensors:

https://www.sensorika.com/ru/datchiki/opticheskmj-datchik-skorosti-i-distantsii/; https://ross.com.ru/datchik-skorosti-lenty-dsl.https://www.sensorika.com/ru/datchiki/opticheskmj-datchik-skorosti-i-distantsii/; https://ross.com.ru/datchik-skorosti-lenty-dsl.

Данные скорости движения ленты (101), регистрируемые устройством (106), передаются по каналу передачи данных в вычислительное устройство (107) для их последующей обработки. В качестве вычислительного устройства (107) может применяться, например, компьютер, вычислительный блок, одноплатный компьютер, система на чипе (SoC) и т.п.The belt speed data (101), recorded by the device (106), is transmitted via a data link to the computing device (107) for subsequent processing. As the computing device (107), for example, a computer, a computing unit, a single board computer, a system on a chip (SoC), and the like can be used.

В качестве канала передачи данных может использоваться проводная и/или беспроводная связь, например, подключение с помощью физической связи (USB, Lan, RS-232 и т.п.), или с помощью беспроводного типа связи (Bluetooth, BLE, WLAN и другие). Вычислительное устройство (107) может выполняться в едином корпусе с устройством измерения скорости (106), при этом, как для случая размещенияWired and/or wireless communication can be used as a data transmission channel, for example, connection using a physical connection (USB, Lan, RS-232, etc.), or using a wireless type of communication (Bluetooth, BLE, WLAN and others ). The computing device (107) can be implemented in a single housing with the speed measuring device (106), while, as for the case of placement

- 3 047262 одного устройства (106), так и для нескольких устройств (106), закрепленных с заданным шагом на элементах конвейера (110) и/или на соединенных с ним элементах.- 3 047262 for one device (106), and for several devices (106), fixed with a given pitch on the elements of the conveyor (110) and/or on elements connected to it.

Вычислительное устройство (107) соединяется с внешним устройством (108), представляющим собой, как правило, компьютер, сервер или пульт управления, обеспечивающий хранение данных о состоянии ленты конвейера и последующую передачу информации о состоянии ленты конечным пользователям (109), например, оператору конвейера или обслуживающему персоналу. В одном из примеров реализации в качестве внешнего устройства (108) может выступать контроллер управления ленточным конвейером или удаленная систему управления ленточным конвейером. Внешнее устройство (108) подключено к вычислительному устройству (107) посредством проводного или беспроводного канала передачи данных, аналогичных указанным ранее. При этом внешнее устройство (108) может представлять собой, например, монитор, интерактивный экран, компьютер, ноутбук, планшет, смартфон, умное носимое устройство, съемный носитель данных, контроллер управления ленточным конвейером, или удаленную систему управления ленточным конвейером.The computing device (107) is connected to an external device (108), which is usually a computer, server or control panel, which provides storage of data on the state of the conveyor belt and subsequent transmission of information about the state of the belt to end users (109), for example, to the conveyor operator or service personnel. In one example implementation, the external device (108) may be a conveyor belt control controller or a remote conveyor belt control system. The external device (108) is connected to the computing device (107) via a wired or wireless data link similar to those described above. In this case, the external device (108) may be, for example, a monitor, an interactive screen, a computer, a laptop, a tablet, a smartphone, a smart wearable device, a removable storage medium, a conveyor belt control controller, or a remote conveyor belt control system.

При варианте подключения вычислительного устройства (107) к системе управления ленточным конвейером, в случае распознавания повреждения ленты (101), в частности продольного пореза, вычислительное устройство (107) формирует аварийный сигнал для уведомления оператора (109) ленточного конвейера о наличии повреждения конвейерной ленты (101), передаваемый на внешнее устройство (108) и/или устройство звукового и/или светового оповещения (системы сигнализации). Также, данный сигнал может принудительно останавливать конвейер для оперативного ремонта поврежденного участка ленты (101) и предотвращения распространения дальнейшего повреждения ленты (101).When connecting the computing device (107) to the belt conveyor control system, in the event of recognition of damage to the belt (101), in particular a longitudinal cut, the computing device (107) generates an alarm to notify the operator (109) of the conveyor belt about the presence of damage to the conveyor belt ( 101), transmitted to an external device (108) and/or a sound and/or light warning device (alarm system). Also, this signal can forcefully stop the conveyor to promptly repair a damaged section of the belt (101) and prevent the spread of further damage to the belt (101).

Внешнее устройство (108) и вычислительное устройство (107) могут содержать графический интерфейс пользователя (GUI) для отображения результатов выявления продольного пореза конвейерной ленты (101), либо отображения различного рода информации.The external device (108) and the computing device (107) may include a graphical user interface (GUI) for displaying the results of the cut detection of the conveyor belt (101), or displaying various types of information.

Вычислительное устройство (107) дополнительно выполнено с возможностью его настройки и/или отслеживания результата анализа состояния конвейерной ленты (101), с помощью внешнего устройства (108).The computing device (107) is additionally configured with the ability to configure it and/or monitor the result of analyzing the state of the conveyor belt (101) using an external device (108).

Дополнительно на конвейер может устанавливаться одна или несколько камер, формирующих видеопоток с изображением поверхности конвейерной ленты (101), получаемый с видеокамеры.Additionally, one or more cameras can be installed on the conveyor, generating a video stream with an image of the surface of the conveyor belt (101), received from the video camera.

На фиг. 2 представлено описание выполнения способа заявленного решения. На этапе (201) вычислительное устройство (107) получает данные измерения скорости движения ленты (101) от по меньшей мере одного устройства измерения скорости конвейерной ленты (106).In fig. 2 presents a description of the implementation of the method of the claimed solution. At step (201), the computing device (107) receives belt speed measurement data (101) from at least one conveyor belt speed measurement device (106).

Далее на этапе (202) полученные данные проходят обработку с помощью программной логики вычислительного устройства (107), в ходе которой полученные значения показателей скорости движения ленты (101) сравниваются с одним или несколькими эталонными значениями параметров скорости ленты, которые используются для выявления аномалий, свидетельствующих о продольном порыве ленты (101) конвейера.Next, at step (202), the received data is processed using the software logic of the computing device (107), during which the obtained values of the belt speed indicators (101) are compared with one or more reference values of the belt speed parameters, which are used to identify anomalies indicating about a longitudinal break in the conveyor belt (101).

Данные, получаемые с устройства измерения скорости конвейерной ленты (106), также анализируются вычислительным устройством (107) в части их сравнения с по меньшей мере одним эталонным паттерном скорости движения ленты (101), свидетельствующим о ее продольном порыве.Data received from the conveyor belt speed measuring device (106) is also analyzed by the computing device (107) for comparison with at least one reference belt speed pattern (101), indicating its longitudinal impulse.

На шаге (203) по итогам сравнения параметров скорости движения ленты вычислительным устройством (107) принимается решение о наличии или отсутствии повреждений конвейерной ленты (101). Если обнаруживается повреждение ленты (101), то на этапе (204) происходит фиксация повреждения и передача на этапе (205) этой информации на внешнее устройство (108) для их хранения и/или последующего использования.At step (203), based on the results of comparing the belt speed parameters, the computing device (107) makes a decision about the presence or absence of damage to the conveyor belt (101). If damage to the tape (101) is detected, then at step (204) the damage is recorded and this information is transmitted at step (205) to an external device (108) for storage and/or subsequent use.

На фиг. 3А-3Б показан пример анализа параметров скорости в части их сравнения с эталонным значением (30) и/или эталонным паттерном (304) скорости движения конвейерной ленты, свидетельствующим о наличии продольного пореза конвейерной ленты. Получаемый сигнал с устройства (106), характеризующий скорость движения (301) конвейерной ленты, анализируется на предмет выявления падения скорости ленты (302) ниже заданного эталонного значения (30) скорости движения конвейера, что свидетельствует о возникновении продольного пореза конвейерной ленты (101). Факт фиксации падения скорости ленты (302) свидетельствует о ее замедлении в момент возникновения продольного пореза, что позволяет установить его наличие. Паттерн скорости (303) движения ленты, фиксируемый устройством (106), сравнивается также с эталонным паттерном скорости движения (304) ленты, который имеет характерные колебания в части скорости движения ленты (101), свидетельствующие о том, что происходит продольный порез конвейерной ленты. Колебания скорости конвейерной ленты (303) характеризуются рывками ленты (101), возникающими при ее порезе, что связано с нарушением целостности полотна ленты (101). Паттерн скорости (303) конвейерной ленты после возникновения продольного пореза совпадает с эталонным паттерном (304), характерным для продольного пореза, что дает основание фиксировать факт его возникновения.In fig. 3A-3B show an example of the analysis of speed parameters in terms of their comparison with the reference value (30) and/or the reference pattern (304) of the conveyor belt speed, indicating the presence of a longitudinal cut in the conveyor belt. The received signal from the device (106), characterizing the speed of movement (301) of the conveyor belt, is analyzed to detect a drop in the speed of the belt (302) below a given reference value (30) for the speed of the conveyor, which indicates the occurrence of a longitudinal cut in the conveyor belt (101). The fact that a drop in the speed of the belt (302) is recorded indicates its deceleration at the moment a longitudinal cut occurs, which makes it possible to establish its presence. The speed pattern (303) of the belt movement, recorded by the device (106), is also compared with the reference speed pattern (304) of the belt, which has characteristic fluctuations in the speed of movement of the belt (101), indicating that a longitudinal cut of the conveyor belt occurs. Fluctuations in the speed of the conveyor belt (303) are characterized by jerks of the belt (101) that occur when it is cut, which is associated with a violation of the integrity of the belt web (101). The speed pattern (303) of the conveyor belt after the occurrence of a longitudinal cut coincides with the reference pattern (304) characteristic of a longitudinal cut, which gives grounds to record the fact of its occurrence.

Эталонное значение (30) может быть статическим или динамическим, поскольку может быть выбрано исходя, как из заданного номинального значения скорости движения конвейерной ленты (101), так и исходя из усредненного значение скорости движения ленты (101) за определенный промежуток времеThe reference value (30) can be static or dynamic, since it can be selected based on both the specified nominal value of the conveyor belt speed (101) and the average value of the belt speed (101) over a certain period of time

- 4 047262 ни до момента сравнения, например, скользящая средняя.- 4 047262 or until the moment of comparison, for example, a moving average.

Упомянутое эталонное значение (30) может задаваться исходя из по меньшей мере одного из: номинальное значение скорости ленты, среднее значение скорости ленты, экстремальных значений скорости конвейерной ленты, или значения, характеризующего вариабельность скорости конвейерной ленты, полученные во временном диапазоне, предшествующем моменту измерения. Под экстремальными значениями следует понимать наибольшие (максимальные) и наименьшие (минимальные) значения скорости конвейерной ленты. В свою очередь, среднее значение скорости конвейерной ленты (101) может задаваться исходя из скользящей средней, построенной на основе усредняющих функций по N измерениям скорости конвейерной ленты, где N > 1. При этом окно, на котором вычисляется упомянутая скользящая средняя, может быть смещено назад относительно момента измерения текущего значения скорости конвейерной ленты (101) на заданный промежуток времени или заданное количество измерений скорости конвейерной ленты.Said reference value (30) can be set based on at least one of: a nominal value of the belt speed, an average value of the belt speed, extreme values of the conveyor belt speed, or a value characterizing the variability of the conveyor belt speed obtained in the time range preceding the moment of measurement. Extreme values should be understood as the highest (maximum) and lowest (minimum) values of the conveyor belt speed. In turn, the average value of the conveyor belt speed (101) can be set based on a moving average constructed on the basis of averaging functions over N measurements of the conveyor belt speed, where N > 1. In this case, the window on which the said moving average is calculated can be shifted back relative to the moment of measuring the current value of the speed of the conveyor belt (101) for a given period of time or a given number of measurements of the speed of the conveyor belt.

Фиксация повреждения ленты (101) происходит в случае, если происходит падение значения скорости (301) движения ленты ниже заданного эталонного значения (30) или происходит падение ниже эталонного значения (30) более чем на заданную величину (302). Также, может выполняться фиксация падения скорости движения ленты на более чем на заданную процентную долю от эталонного значения (30), например, 30, 50% и т.п. Дополнительно наличие повреждения ленты (101) может фиксироваться, если падение ниже эталонного значения (30) скорости конвейерной ленты (101) будет зафиксировано заданное и/или более количество раз в течение заданного промежутка времени (например, 100 миллисекунд, 1 с и т.п.) или заданное и/или более количество раз подряд.Damage to the belt (101) is detected if the speed value (301) of the belt movement drops below a predetermined reference value (30) or falls below the reference value (30) by more than a predetermined amount (302). Also, a drop in the belt speed by more than a specified percentage of the reference value (30), for example, 30, 50%, etc., can be detected. Additionally, the presence of damage to the belt (101) can be detected if the speed of the conveyor belt (101) drops below the reference value (30) a specified and/or more times within a specified period of time (for example, 100 milliseconds, 1 s, etc. .) or a specified and/or more number of times in a row.

Полученные от устройства измерения скорости (106) данные могут обрабатываться для их представления во временном (временной ряд значений скорости ленты) или частотном представлении. Вычислительное устройство (107) позволяет с помощью заложенного алгоритма распознавать характерные паттерны, например (303), повреждения конвейерной ленты (101) при анализе получаемых данных от устройства (106), представленных во временном и/или частотном представления. Частотное представление скорости движения конвейерной ленты может получаться с помощью выполнения преобразования Фурье или разложения в ряд Фурье временного представления скорости конвейерной ленты, получаемого от устройства измерения скорости (106). При этом для частотного представления скорости движения конвейерной ленты может также выполняться анализ амплитудного спектра скорости движения конвейерной ленты на предмет выявления аномальных гармоник и/или участков спектра, соответствующих эталонному паттерну, свидетельствующему о наличии продольного пореза конвейерной ленты. Аномальное значение амплитуды в спектре скорости движения конвейерной ленты (101) в частотном представлении может задаваться исходя из пиковых и/или средних значений амплитуды в амплитудном спектре скорости движения ленты, полученных во временном диапазоне безаварийной работы ленточного конвейера. Дополнительно может анализироваться характеристическая функция (ХФ). Обработка получаемых данных от устройства измерения скорости (106) в одном или нескольких вышеуказанных представлениях вычислительным устройством (107) может выполняться с помощью аналитических методов или искусственной нейронной сети.The data received from the speed measuring device (106) can be processed to represent it in a time (time series of belt speed values) or frequency representation. The computing device (107) allows, using a built-in algorithm, to recognize characteristic patterns, for example (303), damage to the conveyor belt (101) when analyzing the data received from the device (106), presented in time and/or frequency representation. The frequency representation of the conveyor belt speed may be obtained by performing a Fourier transform or Fourier series expansion of the time representation of the conveyor belt speed obtained from the speed measuring device (106). In this case, for the frequency representation of the speed of movement of the conveyor belt, an analysis of the amplitude spectrum of the speed of movement of the conveyor belt can also be performed to identify anomalous harmonics and/or sections of the spectrum corresponding to the reference pattern, indicating the presence of a longitudinal cut of the conveyor belt. The anomalous amplitude value in the spectrum of the speed of movement of the conveyor belt (101) in frequency representation can be set based on the peak and/or average values of the amplitude in the amplitude spectrum of the speed of movement of the belt, obtained in the time range of trouble-free operation of the belt conveyor. Additionally, the characteristic function (CF) can be analyzed. Processing of the data received from the speed measuring device (106) in one or more of the above representations by the computing device (107) can be performed using analytical methods or an artificial neural network.

Наличие повреждения на этапе (203) может также устанавливаться, если падение скорости движения конвейерной ленты ниже эталонного значения скорости ленты произойдет заданное или более количество раз в течение заданного промежутка времени или произойдет заданное или более количество раз подряд.The presence of a fault at step (203) may also be determined if the conveyor belt speed falls below a reference belt speed value a predetermined number or more times within a predetermined amount of time, or occurs a predetermined number or more times in a row.

На этапе (203) наличие продольного пореза конвейерной ленты может определяться, в случае если измерения скорости (301) движения ленты (101) упадут ниже одного или более эталонных значений (30) скорости движения ленты одновременно и/или паттерн (303) скорости движения ленты будет соответствовать одному или более эталонным паттернам (304) скорости движения ленты одновременно, свидетельствующим о наличии продольного пореза конвейерной ленты.At step (203), the presence of a longitudinal cut in the conveyor belt can be determined if the speed measurements (301) of the belt (101) fall below one or more reference values (30) of the belt speed at the same time and/or the pattern (303) of the speed of the belt will correspond to one or more reference patterns (304) of belt speed at the same time, indicating the presence of a longitudinal cut in the conveyor belt.

Дополнительно вычислительное устройство (107) может быть подключено к системе управления ленточным конвейером одним из следующих способов: через релейные выходы, по протоколу Modbus или сетям Profibus или Profmet. При таком принципе подключения вычислительное устройство (107) формирует сигнал для остановки ленточного конвейера, передаваемый в систему управления ленточным конвейером, при определении наличия продольного пореза конвейерной ленты (101) на основании обработки данных с устройства измерения скорости конвейерной ленты (106). На фиг. 4 представлен общий пример вычислительного устройства (400), например, вычислительный блок (вычислительный модуль), компьютер, сервер, ноутбук, смартфон, SoC (System-on-a-Chip/Система на кристалле) и т.п., которое может применяться для полной или частичной реализации заявленного решения, в частности, для реализации устройств (107, 108). В общем случае устройство (400) содержит такие компоненты, как: один или более процессоров (401), по меньшей мере одну оперативную память (402), средство постоянного хранения данных (403), интерфейсы ввода/вывода (404) включая релейные выходы для соединения с контроллерами управления движения ленточного конвейера, средство В/В (405), средства сетевого взаимодействия (406). Процессор (401) устройства выполняет основные вычислительные операции, необходимые для функционирования устройства (400) или функционала одного или более его компонентов. ПроцессорAdditionally, the computing device (107) can be connected to the belt conveyor control system in one of the following ways: via relay outputs, via the Modbus protocol or Profibus or Profmet networks. With this connection principle, the computing device (107) generates a signal to stop the conveyor belt, transmitted to the conveyor belt control system, when determining the presence of a longitudinal cut in the conveyor belt (101) based on processing data from the conveyor belt speed measuring device (106). In fig. 4 shows a general example of a computing device (400), such as a computing unit (computing unit), computer, server, laptop, smartphone, SoC (System-on-a-Chip), etc., which can be used for the full or partial implementation of the claimed solution, in particular, for the implementation of devices (107, 108). In general, the device (400) includes components such as: one or more processors (401), at least one random access memory (402), persistent data storage (403), input/output interfaces (404) including relay outputs for connections with conveyor belt motion control controllers, I/O means (405), network interaction means (406). The device processor (401) performs basic computing operations necessary for the operation of the device (400) or the functionality of one or more components thereof. CPU

--

Claims

(401) executes the necessary machine-readable instructions contained in the RAM (402).

Memory (402), as a rule, is made in the form of RAM and contains the necessary program logic that provides the required functionality. The data storage medium (403) can be in the form of HDD, SSD drives, raid array, network storage, flash memory, optical storage devices (CD, DVD, MD, Blue-Ray disks), etc. The tool (403) allows long-term storage of various types of information, for example, request processing history (logs), user IDs, camera data, images, etc.

Interfaces (404) are standard means for connecting and working with computing devices. The interfaces (404) may be, for example, relay connections, USB, RS232/422/485 or others, RJ45, LPT, UART, COM, HDMI, PS/2, Lightning, FireWire, etc. for operation, including via Modbus protocols and Probfibus networks. The choice of interfaces (404) depends on the specific design of the device (400), which can be a computing unit (computing module), for example, based on a CPU (one or more processors), a microcontroller, etc., a personal computer, a mainframe, a server cluster, thin client, smartphone, laptop, etc., as well as connected third-party devices.

The following can be used as I/O data (405): keyboard, joystick, display (touch display), projector, touchpad, mouse, trackball, light pen, speakers, microphone, etc.

Network communication means (406) are selected from a device that provides network reception and transmission of data, for example, an Ethernet card, WLAN/Wi-Fi module, Bluetooth module, BLE module, NFC module, IrDa, RFID module, GSM modem, etc. Using the tool (406), the organization of data exchange is ensured via a wired or wireless data transmission channel, for example, WAN, PAN, LAN, Intranet, Internet, WLAN, WMAN or GSM, quantum data transmission channel, satellite communications, etc. . The components of the device (400) are typically interfaced via a common data bus.

In these application materials, a preferred disclosure of the implementation of the claimed technical solution was presented, which should not be used as limiting other, private embodiments of its implementation, which do not go beyond the scope of the requested scope of legal protection and are obvious to specialists in the relevant field of technology.

CLAIM

1. A method for automatically determining the longitudinal cut of a conveyor belt, performed using a computing device connected to at least one device for measuring the speed of the conveyor belt, and containing the steps of:

a) obtaining conveyor belt speed measurement data from at least one speed measuring device;

b) using a computing device, processing the measurements obtained in step a), during which they are compared with at least one reference value for the speed of the conveyor belt and/or with at least one reference pattern for the speed of the conveyor belt, indicating the presence of longitudinal cut of the conveyor belt;

c) determine the presence of a longitudinal cut in the conveyor belt if, at step b), a drop in the measured value of the conveyor belt speed is detected below at least one reference value of the conveyor belt speed and/or compliance with at least one reference pattern of the conveyor belt speed, indicating the presence of a longitudinal cut in the conveyor belt;

d) record in the memory of the computing device the data about the detected longitudinal cut of the conveyor belt and/or transmit it to an external device.

2. The method according to claim 1, characterized in that the device for measuring the speed of the conveyor belt is a contact or non-contact speed sensor.

3. The method according to claim 1 is characterized by the fact that the reference value can be constant or dynamic.

4. The method according to claim 1, characterized in that at step b) the reference value is set based on at least one of: the nominal value of the belt speed, the average value of the belt speed, extreme values of the conveyor belt speed, or values characterizing the variability of the conveyor speed tapes obtained in the time range preceding the moment of measurement.

5. The method according to claim 4, characterized in that at step b) the average value of the conveyor belt speed is set based on a moving average constructed on the basis of averaging functions over N measurements of the conveyor belt speed, where N > 1.

6. The method according to claim 5, characterized in that the window on which the moving average is calculated is shifted back relative to the moment of measuring the current value of the conveyor belt speed for a given period of time or a given number of measurements of the conveyor belt speed.

- 6 047262

7. The method of claim 1, wherein a fall below a predetermined reference value is a fall below the reference value, or a fall below the reference value by more than a predetermined amount, or by more than a predetermined percentage of the reference value.

8. The method according to claim 1, characterized in that at step c) the presence of damage is determined if a fall below the reference value of the conveyor belt speed is recorded a specified and/or more number of times within a specified period of time or a specified and/or more number of times contract.

9. The method according to claim 1, characterized in that at stage b) the processing of the received values from the device for measuring the speed of the conveyor belt occurs in a time or frequency representation.

10. The method according to claim 9, characterized in that at step b) the computing device is configured to recognize characteristic patterns of damage to the conveyor belt when analyzing the time and/or frequency representation of the conveyor belt speed and/or analyzing the characteristic function (CF) of the conveyor belt speed using analytical methods or an artificial neural network.

11. The method according to claim 9, characterized in that in step b) the Fourier transform or Fourier series expansion is used to obtain the frequency representation of the speed of the conveyor belt.

12. The method according to claim 11 is characterized by the fact that at stage b) for the frequency representation of the speed of movement of the conveyor belt, the amplitude spectrum of the speed of movement of the conveyor belt is analyzed to identify anomalous harmonics and/or sections of the spectrum corresponding to the reference pattern, indicating the presence of damage to the conveyor belt tapes.

13. The method according to claim 1, characterized in that the external device is connected to the computing device via a wired or wireless data link.

14. The method according to claim 1, characterized in that the external device is at least one of: a monitor, an interactive screen, a computer, a laptop, a tablet, a smartphone, a smart wearable device, a removable storage medium, a conveyor belt control controller, or a remote system belt conveyor control.

15. The method according to claim 1, characterized in that the computing device is connected to the belt conveyor control system in one of the following ways: via relay outputs, via the Modbus protocol or Profibus or Profnet networks.

16. The method according to claim 1, characterized in that in step d) the computing device generates a signal to stop the conveyor belt, transmitted to the conveyor belt control system, when determining whether the conveyor belt is damaged.

17. The method according to claim 1, characterized in that the GUI is implemented on an external device and/or on a computing device.

18. The method according to claim 1, characterized in that the computing device is additionally configured with the ability to configure it and/or monitor the result of analyzing the state of the conveyor belt using an external device.

19. The method according to claim 1, characterized in that a video stream is additionally generated with an image of the surface of the conveyor belt, obtained from a video camera.

20. The method according to claim 1, characterized in that the computing device additionally generates an alarm signal to notify the operator of the conveyor belt about the presence of a longitudinal cut in the conveyor belt, transmitted to an external device and/or sound and/or light warning device.

21. A system for automated determination of the longitudinal cut of a conveyor belt, containing a computing device connected to at least one device for measuring the speed of the conveyor belt, in which the computing device is configured to:

receiving conveyor belt speed measurement data from at least one conveyor belt speed measurement device;

processing the obtained measurements, during which they are compared with at least one reference value of the conveyor belt speed and/or with at least one reference pattern of the conveyor belt speed, indicating the presence of a longitudinal cut of the conveyor belt;

determining the presence of a longitudinal cut in the conveyor belt if a drop in the measured value of the conveyor belt speed is detected below at least one reference value of the conveyor belt speed and/or compliance with at least one reference pattern of the conveyor belt speed, indicating the presence of a longitudinal cut in the conveyor belt;

recording in memory data about the detected longitudinal cut of the conveyor belt and/or transmitting it to an external device.

-