基于大数据分析的闭环带式输送机自动调偏系统

644 编辑：中冶有色技术网来源：耿欣

2023-11-21 15:18:01

权利要求书： 1.一种基于大数据分析的闭环带式输送机自动调偏系统，包括料斗（1），设置于料斗（1）下方用于接收、运输物料的带式输送机（2），以及控制料斗（1）落料及带式输送机（2）运输的控制部，其特征在于：其包括检测单元、调整单元以及分别与二者信号连接的调偏控制单元（8），所述的检测单元设置于所述带式输送机（2）落料点处的输送带（3）两侧，所述的调整单元设置于所述料斗（1）的出料口处，所述的调偏控制单元（8）设置于所述控制部内。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的闭环带式输送机自动调偏系统，其特征在于：所述的检测单元包括弹片安装座（4）、立辊（5）及角度传感器（6），所述的弹片安装座（4）呈“L”形、具有弹性，弹片安装座（4）的一个侧面与带式输送机（2）落料点处的固定架（7）固定，另一侧面延伸至带式输送机（2）固定架（7）外侧；

所述的立辊（5）的一端与所述的弹片安装座（4）固定，当立辊（5）的侧面受压时，具有绕固定点左右摆动的自由度，在原始状态下，所述的立辊（5）设置于垂直于输送带（3）运输方向的平面内，立辊（5）与输送带（3）之间的角度范围为45°至130°之间；

所述的角度传感器（6）设置于所述的立辊（5）上、与所述的调偏控制单元（8）信号连接用于检测并传输立辊（5）的摆动角度。

3.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的闭环带式输送机自动调偏系统，其特征在于：所述的调整单元包括伸缩杆（9）、收料板（10）及位移传感器（11），所述的收料板（10）一端的端部铰接于所述料斗（1）出料口的两侧面的端部，另一端的外侧面与所述伸缩杆（9）的伸缩杆（9）固定，具有在伸缩杆（9）的推动下绕与料斗（1）铰接的铰接轴摆动的自由度；

所述的伸缩杆（9）固定于所述料斗（1）外，伸缩杆（9）的伸缩方向垂直于所述料斗（1）的落料方向；

所述的位移传感器（11）设置于所述的伸缩杆（9）上，与所述的调偏控制单元（8）信号连接用于检测并传输伸缩杆（9）的伸缩量。

4.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的闭环带式输送机自动调偏系统，其特征在于：所述的调偏控制单元（8）包括PID控制器，所述的检测单元、调整单元均与所述的PID控制器信号连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的闭环带式输送机自动调偏系统，其特征在于：所述的自动调偏系统还包括用来检测实时流量的皮带秤（13），所述的皮带秤（13）设置于所述带式输送机（2）的后端，皮带秤（13）的信号输出端与所述的调偏控制单元（8）信号连接。

6.根据权利要求2所述的一种基于大数据分析的闭环带式输送机自动调偏系统，其特征在于：所述的检测单元为两组，包括左检测单元与右检测单元，所述的左检测单元与右检测单元分别设置于所述带式输送机（2）落料点处输送带（3）的左右两侧，所述的左检测单元与右检测单元中的角度传感器（6）分别与调偏控制单元（8）信号连接。

7.根据权利要求3所述的一种基于大数据分析的闭环带式输送机自动调偏系统，其特征在于：所述的调整单元为两组，包括左调整单元与右调整单元，所述的左调整单元与右调整单元分别设置于所述料斗（1）出料口处的左右两侧，所述的左调整单元与右调整单元中的位移传感器（11）分别与调偏控制单元（8）信号连接。

说明书：一种基于大数据分析的闭环带式输送机自动调偏系统技术领域

本实用新型涉及一种基于大数据分析的闭环带式输送机自动调偏系统。

背景技术

带式输送机是利用连续运行的输送带作为承载件输送货物的机械。带式输送机具有效率高、工作可靠、便于操作维护等优点，被广泛用于大宗散货，如煤炭、粮食等的装卸场所。秦皇岛港股份有限公司第七港务分公司（以下简称七公司）是国家跨“八五”、“九五”重点建设项目——煤碳四期工程的直接管理使用单位，现年接卸煤炭能力达到7000万吨以上，为我国北煤南运等重要能源计划作出了一定的贡献。

七公司的带式输送机在日常使用中，由于接卸煤种种类繁多、物料含水量以及物料粒度分布情况有较大差异，加之流量有时不恒定（如双线配煤时），会造成物料经溜槽中转后，物料接触皮带表面瞬间的位置和角度各不相同，很容易造成皮带跑偏。调整跑偏传统的做法是直接对相关部位(托辊、料槽或滚筒等)做装配上的调整或者直接更换失效部件。在具体操作时，此类方法一般是靠设备维护人员的经验进行停机、调整、更换，其存在随意性大，时效性差，最终效果不够稳定理想，以及延误货物输送等诸多缺点。另外，在对输送机进行调整后，更换输送物料的种类，输送带容易因物料种类不同、密度、颗粒度的不同再次出现跑偏情况,从而影响转运效率。

实用新型内容

为解决上述技术问题本实用新型提供了一种基于大数据分析的闭环带式输送机自动调偏系统，解决了传统的调偏方法存在的随意性大、时效性差、最终效果不够稳定以及更换物料种类导致的跑偏、延误货物输送等的技术问题。

为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种基于大数据分析的闭环带式输送机自动调偏系统，包括料斗，设置于料斗下方用于接收、运输物料的带式输送机，以及控制料斗落料及带式输送机运输的控制部，关键是：其包括检测单元、调整单元以及分别与二者信号连接的调偏控制单元，所述的检测单元设置于所述带式输送机落料点处的输送带两侧，所述的调整单元设置于所述料斗的出料口处，所述的调偏控制单元设置于所述控制部内。

所述的检测单元包括弹片安装座、立辊及角度传感器，所述的弹片安装座呈“L”形、具有弹性，弹片安装座的一个侧面与带式输送机落料点处的固定架固定，另一侧面延伸至带式输送机固定架外侧；

所述的立辊的一端与所述的弹片安装座固定，当立辊的侧面受压时，具有绕固定点左右摆动的自由度，在原始状态下，所述的立辊设置于垂直于输送带运输方向的平面内，立辊与输送带之间的角度范围为45°至130°之间；

所述的角度传感器设置于所述的立辊上、与所述的调偏控制单元信号连接用于检测并传输立辊的摆动角度。

所述的调整单元包括伸缩杆、收料板及位移传感器，所述的收料板一端的端部铰接于所述料斗出料口的两侧面的端部，另一端的外侧面与所述伸缩杆的伸缩杆固定，具有在伸缩杆的推动下绕与料斗铰接的铰接轴摆动的自由度；

所述的伸缩杆固定于所述料斗外，伸缩杆的伸缩方向垂直于所述料斗的落料方向；

所述的位移传感器设置于所述的伸缩杆上，与所述的调偏控制单元信号连接用于检测并传输伸缩杆的伸缩量。

所述的调偏控制单元包括PID控制器，所述的检测单元、调整单元均与所述的PID控制器信号连接。

所述的自动调偏系统还包括用来检测实时流量的皮带秤，所述的皮带秤设置于所述带式输送机的后端，皮带秤的信号输出端与所述的调偏控制单元信号连接。

所述的检测单元为两组，包括左检测单元与右检测单元，所述的左检测单元与右检测单元分别设置于所述带式输送机落料点处输送带的左右两侧，所述的左检测单元与右检测单元中的角度传感器分别与调偏控制单元信号连接。

所述的调整单元为两组，包括左调整单元与右调整单元，所述的左调整单元与右调整单元分别设置于所述料斗出料口处的左右两侧，所述的左调整单元与右调整单元中的位移传感器分别与调偏控制单元信号连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本实用新型通过设置检测单元、控制单元及调整单元，形成了带式输送机中传送带位置调整的闭环回路，通过位置传感器实时检测伸缩杆的伸缩量，通过角度传感器实时检测立辊的倾斜角度，传输给PID控制器，PID控制器通过计算将数据转换成收料板的倾斜角度及传送带的跑偏量，再通过计算得出伸缩杆应该调整的伸出量，实时控制伸缩杆的伸缩，从而控制料斗落料口处收料板的角度，控制物料下落到传送带的角度、位置。

本使用新型的技术方案通过调整物料相对于输送带的下落位置及角度来实现传送带位置的实时、自行调偏，调偏过程不需要停机操作更换，调偏数据准确，时效性高，保证了带式输送机运输的稳定性，提高了转运效率。

另外，本实用新型的技术方案可以针对不同的物料设置PID控制器的比例单元、积分单元以及微分单元的比例系数，通过设置与物料种类对应的比例系数，控制收料板在料斗的出料口处形成不同角度的出料位置，从而控制不同物料在皮带上的落料点及落料角度，保证了输送带在转运不同种类的物料时依旧能够准确调偏，保证转运任务的连续进行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中A处的局部放大图。

图3是本实用新型料斗出料口处的结构示意图。

图4是本实用新型简化后的侧视图。

图5是本实用新型调偏系统的控制原理图。

其中：1、料斗，2、带式输送机，3、输送带，4、弹片安装座，5、立辊，6、角度传感器，7、固定架，8、调偏控制单元，9、伸缩杆，10、收料板，11、位移传感器，12、物料流，13、皮带秤。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对实用新型进行清楚、完整的描述，需要理解的是，术语“中心”、“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-图5所示的一种基于大数据分析的闭环带式输送机自动调偏系统，包括控制部、料斗1、设置于料斗1下方用于接收、运输物料的带式输送机2，以及控制料斗1落料及带式输送机2运输的控制部，关键是：其包括检测单元、调整单元以及分别与二者信号连接的调偏控制单元8，所述的检测单元设置于所述带式输送机2落料点处的输送带3两侧，所述的调整单元设置于所述料斗1的出料口处，所述的调偏控制单元8设置于所述控制部内。通过设置检测单元、调整单元及调偏控制单元8，对输送带3进行实时检测、调整、纠偏，调偏过程不需要停机操作更换，调偏数据准确，时效性高，保证了带式输送机2运输的稳定性，提高了转运效率。

具体的，关于检测单元，本实施例中，所述的检测单元包括弹片安装座4、立辊5及角度传感器6，所述的弹片安装座4呈“L”形、具有弹性，弹片安装座4的一个侧面与带式输送机2落料点处的固定架7固定，另一侧面延伸至带式输送机2固定架7外侧；

所述的立辊5的一端与所述的弹片安装座4固定，在弹片安装座4的弹性作用下，当立辊5的侧面受压时，具有绕固定点左右摆动的自由度，另外，在原始状态下，所述的立辊5设置于垂直于输送带3运输方向的平面内，立辊5与输送带3之间的角度范围为45°至130°之间，具体的，在本实施例中，为了确保立辊5受压时能够发生摆动，设置角度为90°；

所述的角度传感器6设置于所述的立辊5上、与所述的调偏控制单元8信号连接用于实时检测并传输立辊5的摆动角度给调偏控制单元8。

当输送带3跑偏时，会压动立辊5，立辊5受压，压动弹片安装座4使之变形，同时，角度传感器6实时检测立辊5的摆动角度，并将检测数据实时传输给调偏控制单元8，调偏控制单元8通过数据分析计算输出调整单元需要调整的调整量。

具体的，关于调整单元，本实施例中，所述的调整单元包括伸缩杆9、收料板10及位移传感器11，所述的收料板10一端的端部铰接于所述料斗1出料口的两侧面的端部，另一端的外侧面与所述伸缩杆9的伸缩杆9固定，具有在伸缩杆9的推动下绕与料斗1铰接的铰接轴摆动的自由度；而为了保证收料板10的摆动效果，本实施例中，设置伸缩杆9的伸缩端与收料板10铰接。

另外，本实施例中，所述的伸缩杆9固定于所述料斗1外，伸缩杆9的伸缩方向垂直于所述料斗1的落料方向；伸缩杆9的种类有多种，本实施例中，为了使其适用于转运煤炭的环境，选择伸缩杆9为液压推杆。

所述的位移传感器11设置于所述的伸缩杆9上，与所述的调偏控制单元8信号连接用于实时检测并传输伸缩杆9的伸出量。通过实时检测、传递伸缩杆9的伸出量给调偏控制单元8，调偏控制单元8根据角度传感器6及位移传感器11传输来的角度信号及位移信号，计算出伸缩杆9需要进一步调整的伸缩量，从而使物料能够从料斗1以特定的角度及落料点准确落入输送带3上，通过控制物料流12的角度及在输送带3的入料位置，为输送带3进行实时调偏。

本实施例中的角度传感器6、调偏控制单元8以及位移传感器11，既存在由输入到输出的信号通路，也包含从输出到输入端的信号反馈通路，两者组合呈一个闭合的回路，形成闭环控制系统，从而实现整个调偏系统的自动调节。

为了能够全面地检测皮带的跑偏位置及跑偏量，本实施例中，设置检测单元为两组，包括左检测单元与右检测单元，两检测单元分别设置于所述带式输送机2落料点处输送带3的左右两侧，所述的左检测单元与右检测单元中的角度传感器6分别与调偏控制单元8信号连接。

同样的，为了能够全面地控制煤流的落料角度以及落料点，本实施例中，设置调整单元为两组，包括左调整单元与右调整单元，两组调整单元分别设置于所述料斗1出料口处的左右两侧，所述的左调整单元与右调整单元中的位移传感器11分别与调偏控制单元8信号连接。当对煤流进行调整时，调整控制单元分别对左调整单元与右调整单元的伸缩杆9发送一对一的伸出指令，两个伸缩杆9根据自己的伸缩指令伸缩，从而调整收料板10的角度，来调整煤流落料角度及落料点。

而进一步的，为了使带式输送机2能够在流量不恒定的情况下如双线配煤时都能够进行自动调偏，本实施例中的自动调偏系统还包括用来检测实时流量的皮带秤13，所述的皮带秤13设置于所述带式输送机2的后端，皮带秤13的信号输出端与所述的调偏控制单元8信号连接。皮带秤13通过将检测到的瞬时流量反馈给PID控制器，使其结合角度传感器6及位移传感器11的检测数据，能够更加精细的计算出伸缩杆9的伸出量来控制收料板10的摆动角度，从而更加精准地控制了物料的落料角度及落料点，使输送带3在流量不恒定的情况下也能够平稳运行不跑偏。

关于闭环控制的控制器种类有多种，本实施例中，所述的调偏控制单元8的控制器选择为PID控制器，上文所述的角度传感器6、位移传感器11以及皮带秤13均与所述的PID控制器信号连接，用来实时传递角度信号、位移信号以及流量信号，在PID控制器计算后向伸缩杆9发出指令。

关于PID控制器，需要向其输入给定值、比例单元系数、积分单元系数以及微分单元系数。具体的，本实施例中，PID的给定值为立辊5的倾斜角度，实际输出值为伸缩杆9的动作量；位移信号及流量信号均为PID控制器的辅助参考数据。

而PID的比例单元系数、积分单元系数以及微分单元系数因物料的种类而异，本实施例中通过对不同种类煤炭的实际的转运及调整经验，得出了不同种类的煤炭的比例单元系数、积分单元系数以及微分单元系数，具体如表1所示：

表1

本实施例中的调偏控制单元8还可以包括生产服务器，用来向PID控制器传输煤种信息。在带式输送街对煤炭转运之前，根据不同的煤种对应的PID的三个控制参数输入进控制器中，控制器再根据实时传送来的煤种、角度信号、位移信号以及流量信号进行大数据分析，从而得出伸缩杆9的伸出值及收料板10的最优角度，对煤流进行调整。

另外，从时间的角度讲，PID控制器的比例作用是针对系统当前的误差进行控制，积分作用是针对系统误差的历史，而微分作用则反映了系统误差的变化趋势。利用PID控制器的这些功能，在输送带3运行稳定后，实时记录带式输送机2的各项运行数据，如煤种情况、煤炭流量、输送带3跑偏量、收料板10角度等，并将上述数据进行大数据分析，从而得出不同数据组合情况下的收料板10的最优角度，在跑偏将要发生之前对煤流进行实时调整，也可以待下次有类似生产状况时，系统提前调整收料板10至最优角度。

进一步的，本实施例中的调偏系统是以调节煤流为例，在实际应用中，其还可以应用于其他大宗商品的转运米本实施例中不再一一介绍。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。