一种基于矿井生产煤量的主运输设备自动控制方法

摘要

本发明提出一种基于矿井生产煤量的主运输设备自动控制方法，该方法适用于煤矿以带式输送机为主要运输设备的系统，系统中配置料流传感器，可以检测带式输送机运量数据，通过总体运量的优化调度实现构成煤矿主运输线的各带式输送机的最优控制。本发明的核心内容是根据带式输送机的运量信息、胶带机搭接关系、设备运行情况，将全运输线的带式运输机的总体运量作为输入实时控制各条带式输送机的启动、停止、速度调节。

权利要求

1.一种基于矿井生产煤量的主运输设备自动控制方法，其特征在于：对于构成煤矿主运输系统的带式输送机D1，其启动由与其搭接的上游带式输送机D0上的物料位置X0所确定，当物料运输至X0时，D1启动；其停止由与其搭接的上游带式输送机物料运输总量W以及自身运输物料W1总量所确定，当W=W1=0时，D1停止；其运输速度由产量及当前运输线路上运输总量所确定，若当前产量为Wc1，D1上游总运量为Wc2,D1的最大运量为Wt，每秒运量为Wst，则D1的运输速度为(Wc1+Wc2)/Wst,约束条件为Wst*3600不大于Wt。

2.一种基于矿井生产煤量的主运输设备自动控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

1）计算获取生产待运输数据；

2）使用各带式输送机的矿用本安型胶带机载荷分布传感器计算出各带式输送机物料运输位置及物料运输总量；

3）根据物料运输最后一条带式输送机的物料位置判定下游搭接带式输送机启动控制；

4）根据上游总体运量以及本条带式输送机运输物料总量均为0时，停止本条带式输送机；

5）根据上游总体运量以及上游全部带式输送机运输总量在满足本条带式输送机最大运量的约束条件下，确定本条带式输送机运输速度。

3.一种基于煤炭产量的煤矿主运输设备自动控制系统，其特征在于：包括带式输送机D0、带式输送机D1、矿用本安型胶带机载荷分布传感器、胶带机监测控制装置、环网交换机，带式输送机D0、带式输送机D1分别连接有一矿用本安型胶带机载荷分布传感器，每台矿用本安型胶带机载荷分布传感器连接一胶带机监测控制装置，多个胶带机监测控制装置均与环网交换机连接，矿用本安型胶带机载荷分布传感器用于单条胶带机运输物料及物料分布的检测，将检测到的数据通过485总线送至胶带机监测控制装置，胶带机监测控制装置通过网络获取上游带式输送机D0的载荷分布数据，根据控制逻辑决策带式输送机D1的启、停以及调速。

4.根据权利要求3所述的基于煤炭产量的煤矿主运输设备自动控制系统，其特征在于：

所述矿用本安型胶带机载荷分布传感器是矿用本质安全型设备，可测量当前胶带机载荷量，能定性反映当前胶带机上载荷分布状况。

5.根据权利要求4所述的基于煤炭产量的煤矿主运输设备自动控制系统，其特征在于：

所述矿用本安型胶带机载荷分布传感器包括测距单元（1）、位移检测单元（2）、视频检测单元（3）三部分传感探头以及信号处理单元（4），测距单元（1）、位移检测单元（2）、视频检测单元（3）均与信号处理单元（4）电性连接，所述测距单元（1）通过测距方式检测当前物料的高度，通过视频检测单元（3）视频方式检测当前物料在胶带机上的宽度，两者的冗余得到当前物料的近似截面，物料截面近似三角形，通过计算此近似三角形的截面，从而定性当前物料的瞬时运输流量。

6.根据权利要求5所述的基于煤炭产量的煤矿主运输设备自动控制系统，其特征在于：

所述测距单元（1）为测距探头，位移检测单元（2）为位移探头、视频检测单元（3）为视频探头。

说明书

一种基于矿井生产煤量的主运输设备自动控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及煤矿主运输带式输送机控制系统，矿用带式输送机料流检测装置，特别涉及一种基于矿井生产煤量的主运输设备自动控制方法。

背景技术

[0002] 目前带式输送机运煤输送效率高，是煤矿主运输系统的主要设备，随着煤矿生产自动化程度越来越来越高，用户对现场煤流控制系统的工艺、智能化程度也提出越来越高的要求。

[0003] 目前市场上的矿用带式输送机运输监控系统，可以对带式输送机进行简单的启停控制，但在现场无法实现整条运输线沿线各带式输送机的自动启、停及调速，这是由于系统缺失整体运量的数据以及各带式运输机物料负载的数据，从而缺失整个系统的调度启、停以及调速的依据。这在现场使用中对带式输送机的启动、停止时容易造成堆煤或者长时间空转，影响矿山正常生产。例如许多现场虽然已经安装了变频器，但由于不清楚整个矿井的产量及带式输送机的负载总体数据无法执行调速，也只是作为软启动在使用。带式输送机在运行过程中，空载、轻载、重载状态下均为高速运行，而空载和轻载时对电动机、减速机、滚筒、托辊、胶带等设备产生了不必要的磨损和电能消耗，缩短了设备的使用寿命。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是：为解决上述问题之一，提供一种基于矿井生产煤量的主运输设备自动控制方法。

[0005] 本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案是：

[0006] 一种基于矿井生产煤量的主运输设备自动控制方法，其特征在于：对于构成煤矿主运输系统的带式输送机D1，其启动由与其搭接的上游带式输送机D0上的物料位置X0所确定，当物料运输至X0时，D1启动；其停止由与其搭接的上游带式输送机物料运输总量W以及自身运输物料W1总量所确定，当W=W1=0时，D1停止；其运输速度由产量及当前运输线路上运输总量所确定，若当前产量为Wc1，D1上游总运量为Wc2，D1的最大运量为Wt（每小时运量），每秒运量为Wst，则D1的运输速度为(Wc1+Wc2)/Wst,约束条件为Wst*3600不大于Wt。

[0007] 一种基于矿井生产煤量的主运输设备自动控制方法，具体包括以下步骤：

[0008] 1）计算获取生产待运输数据；

[0009] 2）使用各带式输送机的矿用本安型胶带机载荷分布传感器计算出各带式输送机物料运输位置及物料运输总量；

[0010] 3）根据物料运输最后一条带式输送机的物料位置判定下游搭接带式输送机启动控制；

[0011] 4）根据上游总体运量（待运物料总量以及上游全部带式输送机运输总量）以及本条带式输送机运输物料总量均为0时，停止本条带式输送机；

[0012] 5）根据上游总体运量以及上游全部带式输送机运输总量在满足本条带式输送机最大运量的约束条件下，确定本条带式输送机运输速度。

[0013] 一种基于煤炭产量的煤矿主运输设备自动控制系统，包括带式输送机D0、带式输送机D1、矿用本安型胶带机载荷分布传感器、胶带机监测控制装置、环网交换机，带式输送机D0、带式输送机D1分别连接有一矿用本安型胶带机载荷分布传感器，每台矿用本安型胶带机载荷分布传感器连接一胶带机监测控制装置，多个胶带机监测控制装置均与环网交换机连接，矿用本安型胶带机载荷分布传感器用于单条胶带机运输物料及物料分布的检测，将检测到的数据通过485总线送至胶带机监测控制装置，胶带机监测控制装置通过网络获取上游带式输送机D0的载荷分布数据，根据控制逻辑决策带式输送机D0的启、停以及调速。

[0014] 所述矿用本安型胶带机载荷分布传感器是矿用本质安全型设备，可测量当前胶带机载荷量，能定性反映当前胶带机上载荷分布状况。

[0015] 所述矿用本安型胶带机载荷分布传感器包括测距单元1、位移检测单元2、视频检测单元3三部分传感探头以及信号处理单元4，测距单元1、位移检测单元2、视频检测单元3均与信号处理单元4电性连接，所述测距单元1通过测距方式检测当前物料的高度，通过视频检测单元3视频方式检测当前物料在胶带机上的宽度，两者的冗余得到当前物料的近似截面，物料截面近似三角形。通过计算近似计算此三角形的截面，从而定性当前物料的瞬时运输流量。通过位移检测单元2检测胶带机走过的距离，对胶带机长度的距离上的流量（近似截面）积分可得到整条胶带机上的煤量；通过内部记忆功能，可描述整条胶带机上的物料分布情况。

[0016] 所述测距单元1为测距探头，位移检测单元2为位移探头、视频检测单元3为视频探头。

[0017] 所述KJ161型煤矿胶带运输监控系统可对单条或多条胶带机组成的运输系统及其相关设备进行集中监测和控制。系统构成有多种方案可选，满足各种不同胶带输送机的控制要求。系统集成了胶带输送机保护、控制、语音通信、视频监控等功能，实现煤流运输系统的自动控制，提高煤矿自动化生产水平。

[0018] 本发明的工作原理：配备矿用带式输送机料流检测装置，不仅可以给出整条胶带机的总体运量，而且可以当前的产量（待运物料总量）以及各带式输送机负载总量的情况，在多胶带机搭接的场合，给出基于待运总量的控制算法，较以往的顺煤流控制策略更加安全、精确、高效，在此基础上可以实现胶带机的无人化运行管理，最大限度减低安全隐患，提高运输线效率。

[0019] 在带式输送机机尾卸料点安装料流检测装置，装置通过超声波探头测距实施获取该点的料流信息，再根据带式输送机的运输速度计算出带式运输机各位置的物料运量及整体运量。

[0020] 可提供单条带式输送机测量点位置的物料流量数据；测量点物料信息通过超声波探头测距实现；根据带式输送机的运动速度能够实现任一时刻的测量点数据运行位置的计算以及整条带式输送机运输总量的计算。

[0021] 在胶带机D1开始启动时，其上游已启动的胶带机D0上的料流到D0的卸料点之间的距离，必须为2倍Ls，其中Ls为带式输送机从满载最高速度到停止所需要的距离[0022] 本发明的有益效果在于：

[0023] （1）本发明能够煤矿对构成主运输煤流线的带式输送机在无人值守情况下，提供各带式输送机启、停以及调速的控制。

[0024] （2）在煤矿的生产中通过设备自动启、停以及调速可以实现节能降耗，提高生产效率，降低企业成本。

附图说明

[0025] 图1是本发明的自动控制方法的流程图；

[0026] 图2是本发明的自动控制系统的结构图；

[0027] 图3是矿用本安型胶带机载荷分布传感器的结构图。

[0028] 图中：1、测距单元  2、位移检测单元  3、视频检测单元  4、信号处理单元  5、胶带机。

具体实施方式

[0029] 下面结合附图对本发明做进一步描述：

[0030] 以下通过具体实施例对本发明作进一步说明，但不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

[0031] 实施例一

[0032] 如图1-3所示，所述基于矿井生产煤量的主运输设备自动控制方法，其特征在于：对于构成煤矿主运输系统的带式输送机D1，其启动由与其搭接的上游带式输送机D0上的物料位置X0所确定，当物料运输至X0时，D1启动；其停止由与其搭接的上游带式输送机物料运输总量W以及自身运输物料W1总量所确定，当W=W1=0时，D1停止；其运输速度由产量及当前运输线路上运输总量所确定，若当前产量为Wc1，D1上游总运量为Wc2，D1的最大运量为Wt（每小时运量），每秒运量为Wst，则D1的运输速度为(Wc1+Wc2)/Wst,约束条件为Wst*3600不大于Wt。

[0033] 一种基于矿井生产煤量的主运输设备自动控制方法，具体包括以下步骤：

[0034] 1）计算获取生产待运输数据；

[0035] 2）使用各带式输送机的矿用本安型胶带机载荷分布传感器计算出各带式输送机物料运输位置及物料运输总量；

[0036] 3）根据物料运输最后一条带式输送机的物料位置判定下游搭接带式输送机启动控制；

[0037] 4）根据上游总体运量（待运物料总量以及上游全部带式输送机运输总量）以及本条带式输送机运输物料总量均为0时，停止本条带式输送机；

[0038] 5）根据上游总体运量以及上游全部带式输送机运输总量在满足本条带式输送机最大运量的约束条件下，确定本条带式输送机运输速度。

[0039] 一种基于煤炭产量的煤矿主运输设备自动控制系统，包括带式输送机D0、带式输送机D1、矿用本安型胶带机载荷分布传感器、胶带机监测控制装置、环网交换机，带式输送机D0、带式输送机D1分别连接有一矿用本安型胶带机载荷分布传感器，每台矿用本安型胶带机载荷分布传感器连接一胶带机监测控制装置，多个胶带机监测控制装置均与环网交换机连接，矿用本安型胶带机载荷分布传感器用于单条胶带机运输物料及物料分布的检测，将检测到的数据通过485总线送至胶带机监测控制装置，胶带机监测控制装置通过网络获取上游带式输送机D0的载荷分布数据，根据控制逻辑决策带式输送机D0的启、停以及调速。

[0040] 所述矿用本安型胶带机载荷分布传感器是矿用本质安全型设备，可测量当前胶带机载荷量，能定性反映当前胶带机上载荷分布状况。

[0041] 所述矿用本安型胶带机载荷分布传感器包括测距单元1、位移检测单元2、视频检测单元3三部分传感探头以及信号处理单元4，测距单元1、位移检测单元2、视频检测单元3均与信号处理单元4电性连接，所述测距单元1通过测距方式检测当前物料的高度，通过视频检测单元3视频方式检测当前物料在胶带机上的宽度，两者的冗余得到当前物料的近似截面，物料截面近似三角形。通过计算近似计算此三角形的截面，从而定性当前物料的瞬时运输流量。通过位移检测单元2检测胶带机走过的距离，对胶带机长度的距离上的流量（近似截面）积分可得到整条胶带机上的煤量；通过内部记忆功能，可描述整条胶带机上的物料分布情况。

[0042] 所述测距单元1为测距探头，位移检测单元2为位移探头、视频检测单元3为视频探头。

[0043] 所述KJ161型煤矿胶带运输监控系统可对单条或多条胶带机组成的运输系统及其相关设备进行集中监测和控制。系统构成有多种方案可选，满足各种不同胶带输送机的控制要求。系统集成了胶带输送机保护、控制、语音通信、视频监控等功能，实现煤流运输系统的自动控制，提高煤矿自动化生产水平。

[0044] 本实施方式的具体工作流程为：

[0045] ①检测计算带式输送机负载物料位置及运输总量信息

[0046] 矿用本安型胶带机载荷分布传感器作为料流检测装置，安装在带式输送机的受料点附近。超声波探头用于测量胶带机上单点的物料高度；通过信号处理单元对探头采集的信号处理结合带式输送机速度传感器数据得出胶带上任一点物料数据以及总体物料负载数据。

[0047] 1）测量安装点物料

[0048] 料流检测装置通过超声波测距，记忆空皮带时的测距初始值，运输物料的高度与测距初始值的差值为测量点物料负载数据。

[0049] 2）带式输送机输送带任一点物料测量方式

[0050] 根据测量点带式输送机输送带运行速度V，带式输送机输送带上的任意一点X与测量点的距离L在经过延时L/V后，即为测量点的料流数据。

[0051] 3）运输总量数据

[0052] 假设输送带整体长度为A，运输速度为v，则一个采集周期为A/x,建立数组D[N]，将每次采集的单点料流数据存储于D[N]中，在一个采集周期内对D[N]中的数据进行累加即能够获取整体负载数据。

[0053] ②启动控制

[0054] 假设当前被控带式输送机为D1，与其搭接上的游带式输送机为D0，带式输送机最高运输速度为V1，从最高运输速度停止到0所需要的时间为S1，则当D0距机头距离为2*V1*S1时，即可启动D1。

[0055] ③停止控制

[0056] 假设当前被控带式输送机为D1，与其搭接的上游带式输送机为D0，当上游运输总量为0，D0已经停止，D1运输物料总量为0时，即可停止D1。

[0057] ④调速控制

[0058] 假设当前被控带式输送机为D1，与其搭接的上游带式输送机为D0，Dx为任意一条下游带式输送机，Dx的最大每秒运量为Wdx，上游生产待运总量为Wc1，D1上游总运量为Wc2,D0的每秒运量为Wd0，最大每秒运量为Wst，最大运输总量为Wd1max最大运行速度为Vmax。

[0059] 当Wd0=Wst时，D1以最大运行速度运行

[0060] 当Wd0

[0061] 当Wd1>Wdx时，Wd1=Wdx,此时，调整D1的运行速度V=Vmax*((Wc1+Wc2)/Wd1)。

[0062] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。