CN104698973B - 一种并联式矿用破碎站的自动对中***及对中方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种并联式矿用破碎站的自动对中***及对中方法，所述***中，音频发送模块包括声源参数设定模块、声源发声控制单元、无线数传模块和发声装置，声源参数设定模块与声源发生控制单元相连，声源发生控制单元与发生装置相连，声源发生控制单元通过无线数传模块进行数据传输；音频接收模块包括音频接收装置、频谱分析单元、对中控制单元和无线数传模块，音频接收装置与频谱分析单元相连，频谱分析单元与对中控制单元相连，对中控制单元通过无线数传模块进行数据传输，对中控制单元与破碎机对中驱动***相连。本发明根据声音定位原理，并与整个生产线上的智能***相结合，整个过程控制可靠，对准精确，同时大大提高了生产效率。

Description

一种并联式矿用破碎站的自动对中***及对中方法
技术领域
本发明涉及一种并联式矿用破碎站的自动对中***及对中方法，属于矿用破碎机智能控制技术领域。
背景技术
破碎站是大型露天煤矿生产中的必备设备，当破碎量较大时，单一的破碎机便不能满足破碎要求，因此常采用两台破碎机并联的方式来达到目的，并联式破碎站，生产能力大，可破碎较大块物料，作为大型粗、中碎破碎机使用，生产效率较高。
并联破碎站需要随着采矿现场的不同而进行移动，移动时需要先将单个破碎机分开进行移动，然后在目的地重新进行位置对中，对中后的两个破碎机中心位于同一垂直线上，使之满足并联连接需求。目前，并联破碎机对中的方式主要依靠人工进行移动，然后凭借测量手段和工人经验进行对中，不仅效率较低而且往往并联破碎站精度不能满足需求，影响整个生产线的作业流程。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种并联式矿用破碎站的自动对中***及对中方法，可以自动控制双机对中，对准精确，同时大大提高工作效率。
为了实现上述目的，一种并联式矿用破碎站的自动对中***，包括安装在破碎机I上的音频发送模块、安装在破碎机II上的音频接收模块以及破碎机对中驱动***，音频发送模块包括声源参数设定模块、声源发声控制单元、无线数传模块和发声装置，声源参数设定模块与声源发声控制单元相连，声源发声控制单元与发声装置相连，声源发声控制单元通过无线数传模块进行数据传输；音频接收模块包括音频接收装置、频谱分析单元、对中控制单元和无线数传模块，音频接收装置与频谱分析单元相连，频谱分析单元与对中控制单元相连，对中控制单元通过无线数传模块进行数据传输，对中控制单元与破碎机对中驱动***相连。
安装在破碎机I上的发声装置有两个，安装在破碎机II上的音频接收装置有三个。
音频接收模块中还具有与对中控制单元相连的触摸屏。
声源参数设定模块设定的参数包括发声装置发出声源的频率和分贝，以及破碎机的间距。
一种并联式矿用破碎站的自动对中方法，包括以下步骤：
a.根据声音定位原理确定两个发声装置在破碎机I的安装位置以及三个音频接收装置在破碎机II的安装位置；
b.在音频发送模块中设定声源参数，所发音频的频率应明显区分于环境噪声的频率；
c.音频接收模块对接收的音频信号进行频谱分析，确定破碎机II相对于破碎机I的实际位置；
d.根据预先设定的程序，对中控制单元控制破碎机驱动***进行双机平行调整；
e.双机平行后，对中控制单元控制破碎机驱动***进行双机平行距离调整；
f.双机平行距离调整完成后，对中控制单元控制破碎机驱动***进行双机对中调整。
步骤b中设定声源参数后，根据设定的声源参数确定对中***应用的范围区域大小。
本发明根据声音定位原理，并与整个生产线上的智能***相结合，根据音频确定两个破碎机之间的相对位置，从而自动控制双机对中，整个过程控制可靠，对准精确，同时大大提高了生产效率，节约劳动力。
附图说明
图1为本发明的***原理图；
图2为声音定位原理图；
图3为发声装置与音频接收装置在破碎机上的安装位置图；
图4为双机平行原理示意图；
图5为双机平行距离调整原理示意图；
图6为双机对中原理示意图；
图7为双机对中控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种并联式矿用破碎站的自动对中***，包括安装在破碎机I上的音频发送模块、安装在破碎机II上的音频接收模块以及破碎机对中驱动***，音频发送模块包括声源参数设定模块、声源发声控制单元、无线数传模块和发声装置，声源参数设定模块与声源发声控制单元相连，声源发声控制单元与发声装置相连，声源发声控制单元通过无线数传模块进行数据传输；音频接收模块包括音频接收装置、频谱分析单元、对中控制单元和无线数传模块，音频接收装置与频谱分析单元相连，频谱分析单元与对中控制单元相连，对中控制单元通过无线数传模块进行数据传输，对中控制单元与破碎机对中驱动***相连。
安装在破碎机I上的发声装置有两个，安装在破碎机II上的音频接收装置有三个。
音频接收模块中还具有与对中控制单元相连的触摸屏。
声源参数设定模块设定的参数包括发声装置发出声源的频率和分贝，以及破碎机的间距。
声源发声控制单元用于控制发声装置的发声；发声装置1和发声装置2可以发出设定频率和分贝的声波，并可以通过改变设定参数来改变发声装置发出的声波参数；无线数传模块用于音频发送端与音频接收端之间的数据交换。
音频接收装置用于采集发声装置发出的声波，由频谱分析单元得出音频接收装置1、音频接收装置2和音频接收装置3处音频信号的各项参数；对中控制单元对所采集的音频信号进行分析和处理，并对破碎机对中驱动***发出动作指令；触摸屏可以对***进行状态监测和控制。
对中流程如图7所示，控制单元设定声源参数并通过无线模块输入至发声装置，发声装置发声至音频接收装置，然后进行声音信号处理并通过声音定位原理依次进行双机平行判断控制、双机平行距离调整控制以及双机对中判断控制，直至完成整个对中过程。
一种并联式矿用破碎站的自动对中方法，包括以下步骤：a.根据声音定位原理确定两个发声装置在破碎机I的安装位置以及三个音频接收装置在破碎机II的安装位置；
声音定位原理如图2所示，在平面内有两个发声点A和B，A发出akHz、xdB的球面声波，B发出bkHz、ydB的球面声波，随着声波向外扩散，响度会逐渐衰减。例如，图中A处发出的声波向外扩散衰减为x1dB，x2dB，形成两个圆，B处发出的声波向外扩散衰减为y1dB，形成一个圆，则三个圆相交于C,D两点，C点位置便可以用坐标(x2,y1)表示，D点位置可以用坐标(x1,y1)表示，那么平面内所有的点都有唯一的坐标。
对于球面波，其声压有效值可表示为：
式中p(t)为瞬时的声压值，对于纯音
球面波的波动方程：
p(r,t)＝pmax cos(ωt-kr)
A为r＝0处振动的幅值，点声源的A＝ωρ0Q/4π，Q为点声源强度幅值单位W/m2，ρ0为空气密度单位kg/m，ω为角频率，则
声压级定义：
式中：基准声压p0＝2×10-5Pa，则
由(1)、(2)式可得AC两点之间的距离lAC为：
同理可得：
发声装置与音频接收装置在破碎机上的安装位置如图3所示，两个发声装置安装在破碎机1上用A、B表示，三个音频接收装置安装在破碎机2上，分别用C、D、E来表示，且lAB＝lCE＝2lCD＝2lDE。根据上述声音定位原理可以得到C、D、E三点的坐标及三点分别与A、B两点的距离。
b.在音频发送模块中设定声源参数，所发音频的频率应明显区分于环境噪声的频率；以减少环境噪声产生的干扰。
c.音频接收模块对接收的音频信号进行频谱分析，确定破碎机II相对于破碎机I的实际位置；用AB代表破碎机1的实际位置，CDE代表破碎机2的实际位置；
d.根据预先设定的程序，对中控制单元控制破碎机驱动***进行双机平行调整；
如图4所示，碎机1和破碎机2的相对位置任意，用AB代表破碎机1的实际位置，CDE代表破碎机2的实际位置，CD’E’为破碎机2调整后需要到达的位置。
由上述声音定位原理可以求得lAC、lCB和lAD，且lAB和lCD’已知，则
同理
且γ＝α，则∠ACE’＝α+β
由于lAC，lCD’已知，则
比较lAD与lAD’长度,当lAD>lAD’时，破碎机2绕C点顺时针旋转；当lAD<lAD’时，破碎机2绕C点逆时针旋转，同理可求得lAE，lAE’的长度，当lAE>lAE’时，破碎机2绕C点顺时针旋转；当lAE<lAE’时，破碎机2绕C点逆时针旋转，使双机平行。同时使用D，E两点进行双机平行可以提高***的稳定性和精度。
e.双机平行后，对中控制单元控制破碎机驱动***进行双机平行距离调整；
如图5所示，CDE代表破碎机2实际位置，C’D’E’代表距离调整后的破碎机2位置，l1为实际双机间距，l2为所要求的间距。
由上述声音定位原理可以求得lAC、lCB，且lAB已知，则
因为
所以
比较l1与l2，当l1<l2时，破碎机2向远离破碎机1的方向平移；当l1>l2时，破碎机2向靠近破碎机1的方向平移，直到到达指定位置。
f.双机平行距离调整完成后，对中控制单元控制破碎机驱动***进行双机对中调整。
如图6所示，CDE代表破碎机2实际位置，C’D’E’代表对中后的位置，lAC’＝l2。由上述声音定位原理可以求得lAC，lAD，lBD。
当lAC>l2且lAD<lBD时，破碎机2向下方平移；当lAC>l2且lAD>lBD时，破碎机2向上方平移，直到lAC＝l2，lAD＝lBD完成对中过程。
步骤b中设定声源参数后，根据设定的声源参数确定对中***应用的范围区域大小。
对于不同的环境，空气对声能量会有吸收，在温度20℃时，声能量每100m的空气吸收衰减量为：
式中：Aa为每100m的空气吸收衰减量，dB/100m；f为声音频率，单位Hz；r为传播距离，单位m；Φ为相对湿度。
则***的定位范围r由下式确定：
则
则定位范围
式中，ρ0为空气密度单位kg/m，Q为声源强度单位W/m2，P∈为声压有效值单位Pa。
本发明根据声音定位原理判断两个破碎机之间的相对位置，自动控制两个破碎机之间实现平行、平行距离、对中的整个流程，方法简单，控制可靠，大大提高了生产效率。

Claims (5)

1.一种并联式矿用破碎站的自动对中***，其特征在于，包括安装在破碎机I上的音频发送模块、安装在破碎机II上的音频接收模块以及破碎机对中驱动***，音频发送模块包括声源参数设定模块、声源发声控制单元、无线数传模块和发声装置，声源参数设定模块与声源发声控制单元相连，声源发声控制单元与发声装置相连，声源发声控制单元通过无线数传模块进行数据传输；音频接收模块包括音频接收装置、频谱分析单元、对中控制单元和无线数传模块，音频接收装置与频谱分析单元相连，频谱分析单元与对中控制单元相连，对中控制单元通过无线数传模块进行数据传输，对中控制单元与破碎机对中驱动***相连；安装在破碎机I上的发声装置有两个，安装在破碎机II上的音频接收装置有三个。
2.根据权利要求1所述的并联式矿用破碎站的自动对中***，其特征在于，音频接收模块中还具有与对中控制单元相连的触摸屏。
3.根据权利要求2所述的并联式矿用破碎站的自动对中***，其特征在于，声源参数设定模块设定的参数包括发声装置发出声源的频率和分贝，以及破碎机的间距。
4.一种利用权利要求1至3中任一权利要求所述的并联式矿用破碎站的自动对中***来实现的并联式矿用破碎站的自动对中方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.根据声音定位原理确定两个发声装置在破碎机I的安装位置以及三个音频接收装置在破碎机II的安装位置；
b.在音频发送模块中设定声源参数，所发音频的频率应明显区分于环境噪声的频率；
c.音频接收模块对接收的音频信号进行频谱分析，确定破碎机II相对于破碎机I的实际位置；
d.根据预先设定的程序，对中控制单元控制破碎机驱动***进行双机平行调整；
e.双机平行后，对中控制单元控制破碎机驱动***进行双机平行距离调整；
f.双机平行距离调整完成后，对中控制单元控制破碎机驱动***进行双机对中调整。
5.根据权利要求4所述的并联式矿用破碎站的自动对中方法，其特征在于：步骤b中设定声源参数后，根据设定的声源参数确定对中***应用的范围区域大小。
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