一种矿用传送带的速度动态调控系统的制作方法

本技术属于矿山机械设备，具体是一种矿用传送带的速度动态调控系统。

背景技术：

1、传送带是一种广泛应用的物料运输设备，它通过带式传送方式，实现各种物料或物品的快速、连续运输。其不仅应用于矿山行业，还广泛存在于制造业、物流业等多个领域，是工业生产中不可或缺的重要设备。矿用传送带作为传送带应用中的一种，是专门用于矿山环境中的物料运输设备，它通过带式传送方式，实现矿石、煤炭、矿渣等重型物料的快速、连续运输。

2、现有技术(公开号为cn111086851a的发明专利申请)公开了一种矿用煤炭运输系统，包括：煤炭装卸装置、煤炭传送带、变频电机、煤量监测装置和控制器；煤炭装卸装置用于将采煤机采集的煤炭装载到煤炭传送带上；煤炭传送带用于通过传送的方式运输煤炭；变频电机用于为煤炭传送带提供传送动力；煤量监测装置用于监测煤炭传送带上的煤炭量；控制器与煤炭装卸装置、煤量监测装置和变频电机通信连接，控制器通过煤量监测装置监测煤炭传送带上的煤炭量，并根据煤炭传送带上的煤炭量控制变频电机的运行速度。

3、上述方案通过设置煤量监测装置，对煤炭传送带上的煤炭量进行监测，进而根据煤炭传送带上的煤炭量即时调整系统的运行速度，但是在考虑调整系统运行速度时只考虑了若干种速度情况，没有自适应的调整运行速度，同时缺乏考虑矿用电机受到老化导致性能下降，使得实际运行速度低于设计值，进而导致传送带的效率较低；因此，对于矿用传送带的速度动态调控系统仍需进一步改进。

技术实现思路

1、本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本技术提出了一种矿用传送带的速度动态调控系统，用于解决现有技术缺乏考虑自适应调整运行速度以及传送电机受到老化导致性能下降，使得实际运行速度低于设计值，进而导致传送带的效率较低的技术问题。

2、为实现上述目的，本技术的第一方面提供了一种矿用传送带的速度动态调控系统，包括：数据采集模块、数据分析模块、控制模块、预警模块和数据库；

3、所述数据采集模块：通过数据采集设备获取传送带的负载数据、实际运行速度，传送电机的控制速度和环境数据；

4、所述数据分析模块：根据历史负载数据和历史环境数据生成传送电机的老化系数；根据老化系数生成警报信号；判断负载数据是否处于不同区间；是，通过三维扫描技术构建三维模型得到各个堆积点的三维坐标；根据若干堆积点的三维坐标生成脱落风险系数；根据负载数据和实时运行速度生成调整运行速度；根据调整运行速度和老化系数生成调整控制速度；否，不做任何操作；

5、所述控制模块：根据脱落风险系数和调整控制速度实现稳定调速；

6、所述预警模块：根据警报信号进行相应操作，并联系相关管理人员。

7、本技术通过根据历史负载数据和历史环境数据生成传送电机的老化系数；根据老化系数生成警报信号；当负载数据处于不同区间时，通过三维扫描技术构建三维模型得到各个堆积点的三维坐标；根据若干堆积点的三维坐标生成脱落风险系数；根据负载数据和实时运行速度生成调整运行速度；根据调整运行速度和老化系数生成调整控制速度；根据脱落风险系数和调整控制速度实现稳定调速，将传送电机的老化考虑在影响实际运行速度的因素范围内，增加了自适应调节运行速度方案，并且考虑运输过程中是否有传送物品脱落的风险，并以此分步调整电机的控制速度，使得传送带的效率得到提升。

8、进一步的，所述根据历史负载数据和历史环境数据生成传送电机的老化系数，包括：

9、获取历史负载数据和历史环境数据；所述历史负载数据包括若干负载数据及其对应的工作时长，所述工作时长包括空载工作时长kzsi，低负载工作时长dzsk，高负载工作时长gzsj；所述历史环境数据包括传送电机对应的若干不同负载数据下的温度和湿度；

10、根据传送电机的若干不同负载数据下的温度和湿度生成相应的环境影响系数khyxi、dhyxk和ghyxj；

11、通过公式计算传送电机的老化系数lx；

12、lx＝g×arctan(α0×∑(kzsi/dt×(1+khyxi))+α1×∑(dzsk/dt×(1+dhyxk))+α2×∑(gzsj/dt×(1+ghyxj)))；

13、其中，g为比例系数，g∈(0，2/π)，α0、α1和α2为权重系数，α0、α1和α2∈(0，1)，且α0<α1<α2；dt为单位时长；i表示为传送电机的空载工作时长的编号，i＝1，2，…，m，m为空载工作时长的总次数；k表示为传送电机的低负载工作时长的编号，k＝1，2，…，n，n为低负载工作时长的总次数；j表示为对应传送电机的高负载工作时长的编号，j＝1，2，…，q，q为高负载工作时长的总次数。

14、进一步的，所述根据传送电机的若干不同负载数据下的温度和湿度生成相应的环境影响系数khyxi、dhyxk和ghyxj，包括：

15、获取传送电机若干不同负载数据下的温度kwi、dwk、gwj和湿度ksi、dsk、gsj，以及工作最适温度范围和工作最适湿度范围；所述工作最适温度范围包括最适温度范围最大值wzd和最适温度范围最小值wzx；所述工作最适湿度范围包括最适湿度范围最大值szd和最适湿度范围最小值szx；

16、通过公式zwz＝(wfd+wfx)/2计算最适温度中间值zwz；

17、通过公式wfp＝(wfd-wfx)/2计算温度浮动偏差wfp；

18、通过公式zwz＝(sfd+sfx)/2计算最适湿度中间值zsz；

19、通过公式wfp＝(sfd-sfx)/2计算湿度浮动偏差sfp；

20、判断温度是否在工作最适温度范围内；

21、是，温度影响系数kwyxi＝dwyxk＝gwyxj＝0；

22、否，通过公式计算温度影响系数kwyxi、dwyxk和gwyxj；

23、kwyxi＝gw×arctan(((|kwi-zwz|-wfp)/dw)^βw)；

24、dwyxk＝gw×arctan(((|dwk-zwz|-wfp)/dw)^βw)；

25、gyxj＝gw×arctan(((|gwj-zwz|-wfp)/dw)^βw)；

26、判断湿度是否在工作最适湿度范围内；

27、是，湿度影响系数ksyxi＝dsyxk＝gsyxj＝0；

28、否，通过公式计算湿度影响系数ksyxi、dsyxk和gsyxj；

29、ksyxi＝gs×arctan(((|ksi-zsz|-sfp)/ds)^βs)；

30、dsyxk＝gs×arctan(((|dsk-zsz|-sfp)/ds)^βs)；

31、gsyxj＝gs×arctan(((|gsj-zsz|-sfp)/ds)^βs)；

32、通过公式计算环境影响系数khyxi、dhyxk和ghyxj；

33、khyxi＝α3×kwyxi+α4×ksyxi；

34、dhyxk＝α3×dwyxk+α4×dsyxk；

35、ghyxj＝α3×gwyxj+α4×gsyxj；

36、其中，gw和gs为比例系数，gw和gs∈(0，2/π)；βw和βs为指数系数，βw和βs∈(0，1)；dw为单位温度，ds为单位湿度；α3和α4为权重系数，α3和α4∈(0，1)。

37、进一步的，所述根据老化系数生成警报信号，包括：

38、获取传送电机的老化系数；

39、判断老化系数是否大于相应的老化阈值；

40、是，生成电机报废警报信号；

41、否，判断老化系数是否大于d倍的老化阈值；是，生成电机报废预警信号；否，不做任何操作；d为比例系数，d∈(0，1)。

42、本技术通过考虑传送带相应传送电机的老化程度，并对传送电机进行监测，一旦传送电机老化严重，及时生成相应的警报信号，提醒工作人员进行处理，提升了整个传送带在传送过程的安全性。

43、进一步的，所述三维模型通过三维扫描技术构建，包括：

44、步骤一：通过三维扫描设备在传送带侧面进行扫描，生成大量的三维坐标点；

45、步骤二：将大量的三维坐标点形成点云数据集；

46、步骤三：对点云数据集进行数据预处理得到预处理后的点云数据集；

47、步骤四：通过ransac算法分割点云数据集得到若干个堆积点的点云数据；

48、步骤五：提取出各个堆积点中最高点的三维坐标。

49、进一步的，所述根据若干堆积点的三维坐标生成脱落风险系数，包括：

50、获取各个堆积点中最高点的三维坐标，包括x、y和z，其中z表示高度，x表示为三维坐标在传送带长度方向上的位置，y表示为三维坐标在传送带宽度方向上的位置，x轴处于传送带中间位置；

51、判断若干三维坐标中的z是否大于高度阈值；

52、是，将大于高度阈值的z标记为fz，计算若干fz与高度阈值之间的差值cp；

53、获取若干fz对应的y的绝对值yp以及传送带的宽度kd；

54、当yp小于宽度阈值ω时，yp＝ω/2；

55、通过公式计算脱落风险系数tfx；

56、tfx＝∑(gf×arctan(cp/dg+yp/dk)^βf)；其中，p表示为fz的编号，p＝1，2，…，p；p表示为fz的总数；gf为比例系数，gf∈(0，2/π)；βf为指数系数，βf∈(0，1)；dg为单位高度，dk为单位宽度；

57、否，脱落风险系数tfx＝0。

58、进一步的，所述根据负载数据和实时运行速度生成调整运行速度，包括：

59、获取当前负载数据fs、上一次负载数据sfs和实时运行速度sv；

60、通过公式计算调整运行速度tv；

61、其中，αv为比例系数，αv∈(0，1)；df为单位负载，为向上取整符号；

62、当tv小于最低运行速度阈值dv时，tv＝dv。

63、进一步的，所述根据调整运行速度和老化系数生成调整控制速度，包括：

64、获取调整运行速度tv和老化系数lx；

65、通过公式计算调整控制速度tkv；

66、tkv＝tv/(h×(1-lx^(1+βv))；其中，h为比例系数，h∈(0，1)；βv为指数系数，βv∈(0，1)。

67、进一步的，所述根据脱落风险系数和调整控制速度实现稳定调速，包括：

68、步骤一：获取脱落风险系数tfx和调整控制速度tkv；判断脱落风险系数是否为0；是，进入步骤二；否，进入步骤三；

69、步骤二：直接调整传送电机的控制速度至调整控制速度；

70、步骤三：通过公式计算中转次数zc；其中，tfy为脱落风险阈值；

71、步骤四：根据中转次数计算相应的中转控制速度；

72、步骤五：依次按照中转控制速度调节传送电机的控制速度直至完成中转调速，随后将控制速度调节至调整控制速度。

73、进一步的，所述根据中转次数计算相应的中转控制速度，包括：

74、获取中转次数zc、调整运行速度tv和实时运行速度v

75、通过公式计算中转运行速度zvu；zvu＝v+(tv-v)/(zc+1)；其中，u表示为中转次数的编号，u＝1，2，…，zc；

76、通过公式计算中转控制速度zkvu；zkvu＝zvu/(h×(1-lx^(1+βv))。

77、本技术通过对传送物品堆积导致的脱落风险进行分析，并采取相应的控制速度调节方法进行调整，能够使得传送带上的脱落风险较高时，采取更多次的速度调节方式，减少了由于调节控制速度步幅过大导致的冲击和振动使得物品脱落的风险，提高了物品传送过程的稳定性。

78、与现有技术相比，本技术的有益效果是：

79、1、本技术通过根据历史负载数据和历史环境数据生成传送电机的老化系数；根据老化系数生成警报信号；当负载数据处于不同区间时，通过三维扫描技术构建三维模型得到各个堆积点的三维坐标；根据若干堆积点的三维坐标生成脱落风险系数；根据负载数据和实时运行速度生成调整运行速度；根据调整运行速度和老化系数生成调整控制速度；根据脱落风险系数和调整控制速度实现稳定调速，将传送电机的老化考虑在影响实际运行速度的因素范围内，增加了自适应调节运行速度方案，并且考虑运输过程中是否有传送物品脱落的风险，并以此分步调整电机的控制速度，使得传送带的效率得到提升。

80、2、本技术通过考虑传送带相应传送电机的老化程度，并对传送电机进行监测，一旦传送电机老化严重，及时生成相应的警报信号，提醒工作人员进行处理，提升了整个传送带在传送过程的安全性。

81、3、本技术通过对传送物品堆积导致的脱落风险进行分析，并采取相应的控制速度调节方法进行调整，能够使得传送带上的脱落风险较高时，采取更多次的速度调节方式，减少了由于调节控制速度步幅过大导致的冲击和振动使得物品脱落的风险，提高了物品传送过程的稳定性。

技术特征：

1.一种矿用传送带的速度动态调控系统，其特征在于，包括：数据采集模块、数据分析模块、控制模块、预警模块和数据库；

2.根据权利要求1所述的一种矿用传送带的速度动态调控系统，其特征在于，所述根据历史负载数据和历史环境数据生成传送电机的老化系数，包括：

3.根据权利要求2所述的一种矿用传送带的速度动态调控系统，其特征在于，所述根据传送电机的若干不同负载数据下的温度和湿度生成相应的环境影响系数khyxi、dhyxk和ghyxj，包括：

4.根据权利要求1所述的一种矿用传送带的速度动态调控系统，其特征在于，所述根据老化系数生成警报信号，包括：

5.根据权利要求1所述的一种矿用传送带的速度动态调控系统，其特征在于，所述三维模型通过三维扫描技术构建，包括：

6.根据权利要求1所述的一种矿用传送带的速度动态调控系统，其特征在于，所述根据若干堆积点的三维坐标生成脱落风险系数，包括：

7.根据权利要求1所述的一种矿用传送带的速度动态调控系统，其特征在于，所述根据负载数据和实时运行速度生成调整运行速度，包括：

8.根据权利要求1所述的一种矿用传送带的速度动态调控系统，其特征在于，所述根据调整运行速度和老化系数生成调整控制速度，包括：

9.根据权利要求1所述的一种矿用传送带的速度动态调控系统，其特征在于，所述根据脱落风险系数和调整控制速度实现稳定调速，包括：

10.根据权利要求9所述的一种矿用传送带的速度动态调控系统，其特征在于，所述根据中转次数计算相应的中转控制速度，包括：

技术总结
本申请公开了一种矿用传送带的速度动态调控系统，涉及矿山机械设备技术领域，解决了现有技术缺乏考虑自适应调整运行速度以及传送电机受到老化导致性能下降，使得实际运行速度低于设计值，进而导致传送带的效率较低的技术问题；通过根据历史负载数据和历史环境数据生成传送电机的老化系数；当负载数据处于不同区间时，通过各个堆积点的三维坐标生成脱落风险系数；根据负载数据和实时运行速度生成调整运行速度；根据调整运行速度和老化系数生成调整控制速度；根据脱落风险系数和调整控制速度实现稳定调速，考虑电机老化因素并增加了自适应调节运行速度方案，并根据脱落风险系数分步调整电机的控制速度，使得传送带的效率得到提升。

技术研发人员：杨斐斐,周伦
受保护的技术使用者：淮南市启迪电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5