CN105501884A - 一种矿山产能远程监测与服务*** - Google Patents

Abstract

一种矿山产能远程监测与服务***，所述***包括数据中心，数据中心包括中央访问服务器和/或移动智能终端，其中，中央访问服务器用于将经数据传输处理后的采矿现场的皮带机获取的重量实时数据进行实时分析处理，移动智能终端用于方便实现数据显示和人机交互，所述***还包括称重的地磅，所述***的矿山产能计量过程包括以下步骤：读取称重仪表输出数据，获取皮带机称重数据；将获取的皮带机称重数据与可对应比较的地磅称重的历史数据做比较，进行数据检查；如果无线数据传送设备状态正常，则判断产线状态；如果产线状态正常，则进行输送设备数据检查；对历史运输数据累加，累计产能统计；进行产能估算。

Description

一种矿山产能远程监测与服务***

技术领域

本发明属于采矿设备技术领域，特别涉及一种矿山产能远程监测与服务***。

背景技术

工程机械，尤其是以矿山机械为代表的重型装备，具有技术密集、高就业、高附加值、产业带动性强等特征，其与传感网技术为代表的现代高新技术相结合，是工程机械产业实现战略转型与快速发展的必要基础。在全球工业4.0热潮的背景下，国内外普遍关注大型机械设备的信息化、智能化、高端化发展进程。但从我国发展水平看，长期以来，由于技术有限、认识水平有限、管理落后、粗放式开发等原因，我国矿山资源综合利用率较低。

在矿山产能计量方面，目前大多数矿山采用地磅进行人工称重，称重准确率低，受读数工人或管理者的主观影响大，缺乏有效的管理手段，对工人、矿山管理者、矿山拥有者以及政府管理部门带来诸多工作不便与消极影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿山产能远程监测与服务***。利用在矿山作业中，具有电子皮带秤功能的一种无需对质量细分或者中断的输送带，就可以对输送带上的散装物料进行连续称量的自动衡器，在矿山、港口、冶金等行业都有广泛应用。因此，本发明通过利用传感网技术对电子皮带秤的监控，实现对矿山作业线的运行状态、瞬时产量的实时获取、处理与管理，能够相对准确的获取矿山产能状态，并进行相应的统计与诊断。本发明所述的皮带秤即使具有称重功能的皮带机。

本发明的技术方案是，一种矿山产能远程监测与服务***，包括至少一条用于物料输送的皮带机，该皮带机具有称重传感器和测速传感器，可获取皮带机输送物料的实时重量，所述称重传感器与称重仪表连接，测速传感器获得皮带机的速度，

所述***包括数据中心，数据中心包括中央访问服务器和/或移动智能终端，其中，中央访问服务器用于将经数据传输处理后的采矿现场的皮带机获取的重量实时数据进行实时分析处理，移动智能终端用于方便实现数据显示和人机交互，

所述***还包括称重的地磅，

所述***的矿山产能计量过程包括以下步骤：

读取称重仪表输出数据，获取皮带机称重数据；

将获取的皮带机称重数据与可对应比较的地磅称重的历史数据做比较，进行数据检查；

如果无线数据传送设备状态正常，则判断产线状态；

如果产线状态正常，则进行输送设备数据检查；

对历史运输数据累加，累计产能统计；

进行产能估算。

所述的产能估算过程包括：

运输卡车过地磅，

获取地磅数据L(n,m)与产线n，

调用皮带秤历史数据，根据产线n产品类型，按照校准设置划分时间段，获取时间序列i；

计算L’(n,m)，L’(n,m)＝∑β(i)·w(i)·v(i)；

比较本次地磅获取数据L(n,m)与皮带机产能估算数据L’(n,m)，如若差值大于阈值，则发出告警，

其中L’(n,m)计算过程如下：

设置计量周期，在该计量周期内累积成品过地磅，采用m个周期进行数据校准，

将每个计量周期中的皮带作业时间划分为i个单位，i为正整数，

每个计量周期，针对某个产线n，获取数据{w(1),w(2),……,w(24)}，{v(1),v(2),……,v(24)}和用L(n，m)，

用L(n，m)对w(i)·v(i)做回归，得β(i)，获得

L’(m)＝∑β(i)·w(i)·v(i)

其中，β(i)只有三种取值：

加速状态(v(i+1)-v(i)>0.01)

减速状态(v(i+1)-v(i)<-0.01)

匀速状态(v(i+1)-v(i)约等于0，正负不超过0.01m/s)。

本发明基于对露天矿山物料的皮带运输，通过安装在运输皮带上的称重传感器采集数据，并在云服务平台上对数据进行分析处理，获取矿山产能信息，并根据终端用户的需求，基于移动终端显示处理结果。本发明通过矿山产能监测与服务***，定义通过皮带秤的数据采集与传输过程获取信息以在云平台计算产能的过程。本发明实现一种针对露天矿山的产量监测的***，能够自动获取矿山瞬时产量，并计算得出矿山周期性的产能，提高矿山作业管理效率与监控精度。

附图说明

图1本发明一实施例中设备组成示意图

图2本发明产能计量流程图

图3本发明实施例产能计算流程图

图4本发明的产能计量流程中的产能估算过程

图5本发明***组成示意图。

图6本发明***架构组成示意图。

其中，1——称重传感器，2——测速传感器，3——称重仪表，4——称重桥架，5——称重托辊，6——回程皮带。

具体实施方式

如图5所示，本发明实现的矿山产能监测与远程服务***包括以下几个部分：其中，皮带秤现场数据采集传感终端安装在各个传感器上，并通过统一方式分别标识，如下图皮带位置所示。监控终端安装在矿山的控制室中，并通过GPRS网络将各个皮带秤的作业状态数据汇聚到数据中心进行分析处理，最终通过移动智能终端界面显示。具体***架构如图6所示。

本发明的皮带秤现场数据采集通过安装在皮带机上的称重传感器与速度传感器获取现场皮带机作业数据。

数据传输处理是通过传感器采集信息通过串口服务器可以将称重仪表输出的RS485/RS232信号转换成以太网信号，使得仪表的数据可以利用矿山内网传输至嵌入式终端，传输的距离不受限制、传输的质量大大提高。

数据实时分析处理通过软件实现对称重数据和状态数据等的管理与处理，管理功能包括：***设置、数据查询、***维护。其中，***设置包括通信设置、校准设置，数据查询包括运行记录、报表统计、历史产能、周期产能比较，***维护包括界面设置、用户管理。

数据显示与人机交互通过基于移动智能终端的移动APP实现数据的显示与人机交互。APP页面包括两层，第一层以列表的形式显示矿山产能总体结论与各产线关键信息，点击单条产线可进入第二层，第二层以列表的形式显示每条皮带机的信息与皮带。

本发明涉及矿山产能监测***中，实现多条皮带秤数据传输处理的远程处理传输模块与基于皮带秤的数据处理与交互方法，包括：

1.对安装在各个皮带秤的传感器数据实现集中采集，涉及数据包括成品规格、成品瞬时流量、成品累计量以及皮带速度。

2.通过上述监控终端将数据通过GPRS上传到数据中心，通过数据中心实现对数据的处理，单个皮带的瞬时负荷比计算通过以下公式：瞬时负荷比＝(该小时产量/该小时开机时长(分钟数))*60/额定每小时负荷。

3.基于周期性的地磅数据，利用回归法训练皮带秤的累计产能估算，使处理后的皮带秤累计产能数据得到自动校准，并实现地磅数据异常情况下的告警功能。

4.通过手机APP实现远程计量信息的人机交互界面，APP页面包括两层，第一层以列表的形式显示矿山产能总体结论与各产线关键信息，点击单条产线可进入第二层，第二层以列表的形式显示每条皮带机的信息与皮带。

对于回归分析，当采用线性回归分析，已知量为

L(m)：地磅感知数据。

w(i)·v(i)：每个时间单位(计量周期)里的累计产量与平均速度。

设回归方程中的系数β(i)：

a)加速状态(v(i+1)-v(i)>0.01)：β(1)(注：0.01的阈值根据不同的皮带秤型号可设置)

b)减速状态(v(i+1)-v(i)<0.01)：β(2)

c)匀速状态(v(i+1)-v(i)约等于0，正负不超过0.01m/s)：β(0)

d)三种β的初始取值均为1。即，在没有进行校准的情况下，默认皮带秤的计量数据就是产能数据。

为了方便说明，设：

e)W₀＝匀速状态的∑w(i)·v(i)

f)W₁＝加速状态的∑w(k)·v(k)

g)W₂＝减速状态的∑w(j)·v(j)

回归计算时，假设在上述生产过程中皮带机全部匀速状态，则公式为：

h)L(m)＝β(0)×∑w(i)·v(i)。

i)即通过该等式，计算得出一个变量β(0)。在产能估算过程中，如果全部为匀速状态，则L’(m)＝β(0)*∑w(i)·v(i)，如果有加速状态与减速状态，则L’(m)＝β(0)×W0+1×W₁+1×W₂；

加速、减速、匀速状态均存在的情况下，采用最小二乘法计算：

j)方差最小值：minQ＝∑e_m ^2,，其中，e_m＝L’(m)-L(m)。

k)分别用方差Q对β(0)、β(1)、β(2)求偏导，得出三元三次方程，解方程得β(0)、β(1)、β(2)。

当可用于求解β值的L(m)、w(i)·v(i)的测量值(即样本值)增加时，重新计算三种β值并在***中更新，在下一次L(m)的样本值输入、并重新计算新一轮β值之前，产能估算即用最新的一套β值。

Claims (2)

1.一种矿山产能远程监测与服务***，包括至少一条用于物料输送的皮带机，该皮带机具有称重传感器和测速传感器，可获取皮带机输送物料的实时重量，所述称重传感器与称重仪表连接，测速传感器获得皮带机的速度，

所述***包括数据中心，数据中心包括中央访问服务器和/或移动智能终端，其中，中央访问服务器用于将经数据传输处理后的采矿现场的皮带机获取的重量实时数据进行实时分析处理，移动智能终端用于方便实现数据显示和人机交互，

所述***还包括称重的地磅，

其特征在于，所述***的矿山产能计量过程包括以下步骤：

读取称重仪表输出数据，获取皮带机称重数据；

将获取的皮带机称重数据与可对应比较的地磅称重的历史数据做比较，进行数据检查；

如果无线数据传送设备状态正常，则判断产线状态；

如果产线状态正常，则进行输送设备数据检查；

对历史运输数据累加，累计产能统计；

进行产能估算。

2.如权利要求1所述的矿山产能远程监测与服务***，其特征在于，所述的产能估算过程包括：

运输卡车过地磅，

获取地磅数据L(n,m)与产线n，

调用皮带秤历史数据，根据产线n产品类型，按照校准设置划分时间段，获取时间序列i；

计算L’(n,m)，L’(n,m)＝∑β(i)·w(i)·v(i)；

比较本次地磅获取数据L(n,m)与皮带机产能估算数据L’(n,m)，如若差值大于阈值，则发出告警，

其中L’(n,m)计算过程如下：

设置计量周期，在该计量周期内累积成品过地磅，采用m个周期进行数据校准，

将每个计量周期中的皮带作业时间划分为i个单位，i为正整数，

每个计量周期，针对某个产线n，获取数据{w(1),w(2),……,w(24)}，{v(1),v(2),……,v(24)}和用L(n，m)，

用L(n，m)对w(i)·v(i)做回归，得β(i)，获得

L’(m)＝∑β(i)·w(i)·v(i)

其中，β(i)有三种取值：

加速状态(v(i+1)-v(i)>0.01)

减速状态(v(i+1)-v(i)<0.01)

匀速状态(v(i+1)-v(i)约等于0，正负不超过0.01m/s)。