一种港口散货卸船料斗流量自动控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种港口散货卸船料斗流量自动控制系统及方法，该系统包括至少一个应变传感器、动态应变采集仪、皮带计量称、工控机、阀门控制器以及料斗阀门。通过应变传感器测量料斗外壁或支撑柱的应变变化，并在动态应变采集仪内建立应力与料斗内物料重量的关系，进而通过工控机计算得到对应的流量信息，通过皮带计量称对料斗流量进行自动校准，可以实现港口散货卸船料斗流量监测和自动校准功能，解决了港口散货装卸料过程中装卸操作无量化控制依据的问题，为散货装卸自动化提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种港口散货卸船料斗流量自动控制系统及方法
本专利技术涉及港口货物装卸自动化
，更具体的说是涉及一种港口散货卸船料斗流量自动控制系统及方法。
技术介绍
目前，散货港口装卸料一般由人工操控卸船料斗实现，人工操控过程中，不仅耗费人力物力，同时，也无法对多个卸船料斗内部物料重量及卸货流量进行准确估计，常出现料斗落料流量不均匀的问题，容易导致皮带机损坏，影响设备使用寿命以及装卸料的进度。因此，如何提供一种自动化程度高、更加精准可靠的港口散货卸船料斗流量自动控制系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种港口散货卸船料斗流量自动控制系统及方法，有效解决了传统的人工操控卸船料斗的方式耗费人力物力、无法对多个卸船料斗内部物料重量及卸货流量进行准确估计、影响设备寿命和装卸料进度的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种港口散货卸船料斗流量自动控制系统，该系统包括：至少一个应变传感器，所述应变传感器与料斗外壁底部或料斗支撑柱固定连接，所述应变传感器用于感知料斗外壁或料斗支撑柱的应变信息；动态应变采集仪，所述动态应变采集仪与所述应变传感器电连接，所述动态应变采集仪用于采集所述应变传感器获得的应变信息，并对所述应变信息进行处理，得到料斗内部的物料质量；皮带计量称，所述皮带计量称安装于料斗下方的输送皮带末端，所述皮带计量称用于获取输送皮带上物料流量；工控机，所述动态应变采集仪和所述皮带计量称均与所述工控机电连接，所述工控机用于根据所述料斗内部的物料质量计算料斗的物料流量，并根据所述输送皮带上物料流量，对所述应变传感器进行流量标定，根据所述料斗内部的物料质量、料斗的物料流量以及各个料斗的物料流量总和，分析各个料斗的工作状态，生成并显示相应的提示信息，并生成料斗阀门控制指令；阀门控制器，所述阀门控制器与所述工控机电连接，所述阀门控制器用于接收所述料斗阀门控制指令；以及料斗阀门，所述料斗阀门与所述阀门控制器电连接，所述料斗阀门用于接收所述阀门控制器发送的料斗阀门控制指令，并执行相应的启闭动作。进一步地，所述阀门控制器采用可编程逻辑控制器。可编程逻辑控制器是一种专门为在工业环境下自动化控制而设计的数字运算操作电子系统，可以对料斗阀门进行精准的控制，提高了系统的可靠性。另一方面，本专利技术还提供了一种港口散货卸船料斗流量自动控制方法，该方法包括：分别对各个料斗外壁底部或料斗支撑柱上设置的应变传感器进行重量标定和流量标定；启动料斗和输送皮带，根据每个料斗上应变传感器的测量值随时间的变化，计算得到每个料斗的物料质量随时间的变化动态曲线；将所述料斗的物料质量随时间的变化动态曲线进行微分运算，得到料斗的物料流量随时间的变化动态曲线；将所述料斗的物料质量随时间的变化动态曲线和料斗的物料流量随时间的变化动态曲线中各数值与相应的预设阈值进行比较，分析得到各个料斗的工作状态；根据各个料斗的工作状态生成并显示相应的提示信息，并生成料斗阀门控制指令，控制料斗阀门执行相应的启闭动作。进一步地，对应变传感器进行重量标定的过程，具体包括：在料斗空置状态下，调试采集应变并清零；在料斗中装载已知重量的物料，获取应变传感器采集到的应变数据，计算得到静态标定系数，计算公式为：k＝m/ε其中，k为静态标定系数，m为物料的已知重量，ε为应变传感器采集到的应变数据。进一步地，对应变传感器进行流量标定的过程，具体包括：在料斗中加入充足的物料，依次打开每个料斗，持续预设时段后关闭各个料斗；根据每个料斗上应变传感器的测量值随时间的变化，计算得到每个料斗的物料质量随时间的变化曲线；通过微分运算得到料斗的物料流量随时间的变化曲线，提取所述料斗物料流量随时间的变化曲线中稳定段的流量值，并对稳定段的流量值求平均值，得到料斗平均流量；获取所述预设时段内皮带计量称的流量平均值；根据所述料斗平均流量和所述皮带计量称的流量平均值，计算得到流量标定系数，计算公式为：γi＝Ri/qi其中，γi为流量标定系数，Ri为皮带计量称的流量平均值，qi为料斗平均流量。进一步地，分析得到各个料斗的工作状态的过程，具体包括：当所述料斗的物料质量随时间的变化动态曲线中物料质量值小于料斗存料下限预警值时，分析得到料斗存料不足；当所述料斗的物料质量随时间的变化动态曲线中物料质量值大于料斗存料上限预警值时，分析得到料斗存料过满；当料斗的物料流量随时间的变化动态曲线中流量值小于料斗流量下限预警值时，分析得到料斗流量过低；当各个料斗的物料流量总和大于运输皮带流量下限预警值时，分析得到料斗流量过高。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种港口散货卸船料斗流量自动控制系统及方法，通过应变传感器测量料斗外壁或支撑柱的应变变化，并在动态应变采集仪内建立应力与料斗内物料重量的关系，进而通过工控机计算得到对应的流量信息，通过皮带计量称对料斗流量进行自动校准，可以实现港口散货卸船料斗流量监测和自动校准功能，解决了港口散货装卸料过程中装卸操作无量化控制依据的问题，为散货装卸自动化提供技术支撑。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种港口散货卸船料斗流量自动控制系统的结构示意图；图2为本专利技术提供的一种港口散货卸船料斗流量自动控制方法的整体流程示意图；图3为本专利技术实施例中港口散货卸船料斗流量自动控制方法的实现原理示意图；图4为本专利技术实施例中流量标定过程中的数据曲线示意图；图5为本专利技术实施例中料斗和输送皮带正常运行时第一个料斗的物料质量随时间的变化动态曲线以及物料流量随时间的变化动态曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见附图1，本专利技术实施例公开了一种港口散货卸船料斗流量自动控制系统，包括：至少一个应变传感器1，应变传感器1与料斗7的外壁底部或料斗支撑柱8固定连接，本实施例采用焊接方式对应变传感器1进行固定，应变传感器1用于感知料斗1的外壁或料斗支撑柱8的应变信息；动态应变采集仪2，动态应变采集仪2与应变传感器1电连接，动态应变采集仪2用于采集应变传感器1获得的应变信息，并对应变信息进行处理，得到料斗7内部的物料重量；皮带本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种港口散货卸船料斗流量自动控制系统，其特征在于，包括：/n至少一个应变传感器，所述应变传感器与料斗外壁底部或料斗支撑柱固定连接，所述应变传感器用于感知料斗外壁或料斗支撑柱的应变信息；/n动态应变采集仪，所述动态应变采集仪与所述应变传感器电连接，所述动态应变采集仪用于采集所述应变传感器获得的应变信息，并对所述应变信息进行处理，得到料斗内部的物料质量；/n皮带计量称，所述皮带计量称安装于料斗下方的输送皮带末端，所述皮带计量称用于获取输送皮带上物料流量；/n工控机，所述动态应变采集仪和所述皮带计量称均与所述工控机电连接，所述工控机用于根据所述料斗内部的物料质量计算料斗的物料流量，并根据所述输送皮带上物料流量，对所述应变传感器进行流量标定，根据所述料斗内部的物料质量、料斗的物料流量以及各个料斗的物料流量总和，分析各个料斗的工作状态，生成并显示相应的提示信息，并生成料斗阀门控制指令；/n阀门控制器，所述阀门控制器与所述工控机电连接，所述阀门控制器用于接收所述料斗阀门控制指令；以及/n料斗阀门，所述料斗阀门与所述阀门控制器电连接，所述料斗阀门用于接收所述阀门控制器发送的料斗阀门控制指令，并执行相应的启闭动作。/n...

【技术特征摘要】
1.一种港口散货卸船料斗流量自动控制系统，其特征在于，包括：
至少一个应变传感器，所述应变传感器与料斗外壁底部或料斗支撑柱固定连接，所述应变传感器用于感知料斗外壁或料斗支撑柱的应变信息；
动态应变采集仪，所述动态应变采集仪与所述应变传感器电连接，所述动态应变采集仪用于采集所述应变传感器获得的应变信息，并对所述应变信息进行处理，得到料斗内部的物料质量；
皮带计量称，所述皮带计量称安装于料斗下方的输送皮带末端，所述皮带计量称用于获取输送皮带上物料流量；
工控机，所述动态应变采集仪和所述皮带计量称均与所述工控机电连接，所述工控机用于根据所述料斗内部的物料质量计算料斗的物料流量，并根据所述输送皮带上物料流量，对所述应变传感器进行流量标定，根据所述料斗内部的物料质量、料斗的物料流量以及各个料斗的物料流量总和，分析各个料斗的工作状态，生成并显示相应的提示信息，并生成料斗阀门控制指令；
阀门控制器，所述阀门控制器与所述工控机电连接，所述阀门控制器用于接收所述料斗阀门控制指令；以及
料斗阀门，所述料斗阀门与所述阀门控制器电连接，所述料斗阀门用于接收所述阀门控制器发送的料斗阀门控制指令，并执行相应的启闭动作。


2.根据权利要求1所述的一种港口散货卸船料斗流量自动控制系统，其特征在于，所述阀门控制器采用可编程逻辑控制器。


3.一种港口散货卸船料斗流量自动控制方法，其特征在于，包括：
分别对各个料斗外壁底部或料斗支撑柱上设置的应变传感器进行重量标定和流量标定；
启动料斗和输送皮带，根据每个料斗上应变传感器的测量值随时间的变化，计算得到每个料斗的物料质量随时间的变化动态曲线；
将所述料斗的物料质量随时间的变化动态曲线进行微分运算，得到料斗的物料流量随时间的变化动态曲线；
将所述料斗的物料质量随时间的变化动态曲线和料斗的物料流量随时间的变化动态曲线中各数值与相应的预设阈值进行比较，分析得到各个料斗的工作状态；
根据各个料斗的工作状态生成并显示相应的提示信息，并生成料斗阀门控制指令，控制料斗阀门执行相应的启闭动作。


4....

【专利技术属性】
技术研发人员：彭士涛，苏宁，叶寅，邓孟涛，洪宁宁，
申请(专利权)人：交通运输部天津水运工程科学研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12