料面处理机控制系统的制作方法

1.本发明涉及料面处理领域，具体涉及一种料面处理机控制系统。


背景技术：

2.料面处理层位于整个矿热炉的炉体上部，整个料面层需要定时进行料面的加料、推料、翻料等动作，及时的料面处理是为了保证整个炉体的正常冶炼。料面处理作业现场是高温、高粉尘的危险环境，目前传统的料面处理作业方式仍旧为操作人员驾驶叉车进行料面处理工作，操作人员仍旧长时间处于高温、高粉尘的危险环境中。整个料面层平面深度可以达到4-9米，传统的作业方式是给叉车加装自制的工具去完成料面的处理工作，整个料面处理过程需要操作人员在高温、高粉尘的现场驾驶叉车，无法保证操作人员的人身安全；由操作人员现场驾驶叉车完成的料面工作常常无法做到精准的位置控制，整个操作过程均是操作人员根据工作经验完成，无法保证料面的均匀处理，在一定程度上影响整个炉体的冶炼效果；常见的料面处理设备缺少防倾翻设置，无法精准判断当下设备的负载情况，极易发生负载过大造成设备倾翻的危险情况。设备的倾翻不仅危机操作人员的人身安全及设备损失，同时也影响的现场生产的正常进行。
3.公开号为cn217877117u的中国专利，一种矿热炉料面处理机器人，包括环绕设置在炉体周围的行走轨道、料面处理机本体、监控系统和远程操作系统；所述料面处理机本体沿行走轨道运动到炉体的炉口处；所述行走轨道上方布置线缆导轨，其形状与行走导轨一致；所述监控系统通过布置在炉体前和炉体内的高清摄像头，对炉体内工况及设备进行监控；所述远程操作系统设置在远离炉体前的操作室内，与料面处理机本体通过光纤传输数据；使得料面处理机器人可以用设备代替人工作业，降低劳动强度，改善工作环境，提高作业效率。
4.上述装置虽然解决了部分技术问题，然而其使用控制系统，并不能保证控制的精度，也不能保证对设备状态以及料面生产状态把握，而且还不能保证料面处理流程的精准。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种料面处理机控制系统，以解决现有技术中的上述不足之处。
6.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种料面处理机控制系统，包括远程控制单元、近程控制单元、应急控制单元、设备控制单元，所述远程控制单元包括远程操作台、高像素摄像头和特种耐高温摄像头，所述高像素摄像头和特种耐高温摄像头与远程操作台连接，用于将现场视觉画面传送到至远程操作台，并通过远程操作台远程控制设备控制单元控制设备运动；所述近程控制单元和应急控制单元均与设备控制单元连接，用于通过近程控制单元和应急控制单元控制设备控制单元控制设备运动；所述设备控制单元包括动作驱动模块、紧急驱动模块、设备信息收集模块和防倾翻控制模块，所述远程操作台通过控制动作驱动模块控制设备运动，所述近程控制单元和应急控制单元通过控制紧急驱动
模块控制设备运动；所述设备信息收集模块用于收集设备的位置和角度状态，所述防倾翻控制模块用于收集设备的角度状态和负载状态。
7.进一步的，所述高像素摄像头和特种耐高温摄像头通过光纤通讯与远程操作台连接。
8.进一步的，所述高像素摄像头有多个，用于从多角度提取现场信息。
9.进一步的，所述特种耐高温摄像头安装在炉壁位置，用于观察料面层。
10.进一步的，所述近程控制单元包括现场控制箱，所述现场控制箱用于通过控制紧急驱动模块驱动设备；
11.所述应急控制单元包括车载控制箱，所述车载控制箱用于通过控制紧急驱动模块驱动设备。
12.进一步的，所述远程控制单元还包括警报模块，所述警报模块与远程操作台连接，用于通过远程操作台报警，并通过远程控制台控制动作驱动模块终止触发报警的动作。
13.进一步的，所述设备信息收集模块包括编码器、拉绳位置传感器、油缸位置传感器，所述编码器用于统计行程范围较大的位移数据或回转数据，所述拉绳位置传感器用于短距离的位移数据收集，所述油缸位移传感器用于检测油缸类的位置移动。
14.进一步的，所述防倾翻控制模块包括角度传感器和压力传感器，所述角度传感器和压力传感器用于实时检测设备的角度状态及负载状态，所述压力传感器安装在设备可产生向上或向下的运动动作的位置。
15.进一步的，所述远程操作台内设置有检测压力的算法和预设角度值，用于在所述压力传感器检测压力大于算法设定值时，通知警报模块报警，在所述角度传感器检测的角度超过预设角度值时，通知警报模块报警。
16.进一步的，还包括设备检测单元，设备检测单元包括数据获取模块、数据储存模块、预警阈值设定模块；所述数据获取模块用于获取防倾翻控制模块、设备位置信息获取单元、紧急驱动模块和动作驱动模的工作参数储存到数据储存模块中；所述预警阈值设定模块用于设定各操作下的各部件对应的正常工作的工作参数区间，在超出该部件的正常工作的工作参数区间时，通知警报模块报警，并将超出正常工作的工作参数区间的部件显示到远程操作台。
17.1、与现有技术相比，本发明提供的一种料面处理机控制系统，采用配置多种控制方式，包含了远程控制、近程控制、应急控制，可以有效保护操作员人员远离危险的工作环境，多元化的控制方式极大程度提高的设备的可靠性，可将现场的实时画面精准实时的上传至远程控制台，操作人员不需要在炉前就可以观察到炉前环境及炉内的料面信息。
18.2、与现有技术相比，本发明提供的一种料面处理机控制系统，配置了多种位置传感器，具备极高的控制精度及自动化控制功能，可以对料面做出精准的处理，实现对料面层的高精度位置处理，达到更好的冶炼效果，同时也可以最大程度减少操作人员工作负担和提高工作效率。
19.3、与现有技术相比，本发明提供的一种料面处理机控制系统，通过设置防倾翻控制，可以准确判定出当下设备的负载情况和角度数据，双重防倾翻，从根源上避免设备倾翻的出现。
20.4、与现有技术相比，本发明提供的一种料面处理机控制系统，通过设备检测单元
设置，可及时检测到部件老化、磨损，并通知警报模块报警，并将问题部件显示到远程操作台，方便工作人员对该部件进行维修保养。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例提供的系统整体框图。
23.附图标记说明：
24.1、远程控制单元；11、远程操作台；12、高像素摄像头；13、特种耐高温摄像头；14、警报模块；
25.2、近程控制单元；21、现场控制箱；
26.3、应急控制单元；31、车载控制箱；
27.4、设备控制单元；41、动作驱动模块；42、紧急驱动模块；43、设备信息收集模块；431、编码器；432、拉绳位置传感器；433、油缸位置传感器；44、防倾翻控制模块；441、角度传感器；442、压力传感器；
28.5、设备检测单元；51、数据获取模块；52、数据储存模块；53、预警阈值设定模块。
具体实施方式
29.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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发明和简化描述，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发明的限制。
31.此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.请参阅图1，一种料面处理机控制系统，包括远程控制单元1、近程控制单元2、应急控制单元3、设备控制单元4，可以有效保护操作员人员远离危险的工作环境，多元化的控制方式极大程度提高了设备的可靠性。
33.远程控制单元1的功能通过远程操作台11来实现，通过远程操作台11可以观察到现场的环境信息及设备位置信息。现场的环境信息通过高像素摄像头12提取现场视觉画面通过光纤通讯至远程操作台11，远程操作台11的监控功能可以让操作人员在远程操作台11
就可以查看现场的实际场景信息。
34.优选的，通过高像素摄像头12和特种耐高温摄像头13将炉前及料面层实时画面进行收集通过光纤上传至远程控制操作台。炉前位置从多角度安装多个高像素摄像头12，全方位提取现场的环境信息，让操作人员在操作设备时可以清楚观察到现场实时景象，便于处理突发情况。特种耐高温摄像头13安装在炉壁位置，前端成像探头可以承受上千度高温，实时观察内部的料面层情况，便于操作人员对料面层有更直观的观察。
35.通过远程操作台11的操作手柄及各种控制按钮可以通过通讯超远距离控制炉前料面处理机器人的各种动作，避免操作人员处于危险的炉前环境中。
36.近程控制单元2和应急控制单元3的功能是通过现场控制箱21及车载控制箱31控制功能来实现近程控制或本地控制，当出现紧急情况时操作人员也可以通过近程控制或应急控制来操作料面处理机器人的动作。
37.设备控制单元4采用了多种传感器，如编码器431、角度传感器441、拉绳位置传感器432、油缸位置传感器433、压力传感器442等多种高精度数据传感器，将上述传感器安装在料面处理机器人上，通过上述高精度数据传感器，可以精准获得料面处理机器人当前时刻的位置信息、角度信息、动作信息等，依据获取的传感器通过远程操作台11可以实现动作的精准控制。
38.设备控制单元4的设备信息收集模块43由用于收集设备位置信息的传感器组成，包括编码器431、拉绳位置传感器432、油缸位置传感器433等。编码器431用于统计行程范围较大的位移数据或回转数据，编码器431每转动一圈可以输出4096个脉冲，精准统计数据。拉绳位置传感器432用于短距离的位移数据收集，其输出的信号为4-20ma信号，可以通过控制系统将其转化为4000-20000的数字数据。油缸位置传感器433用于检测油缸类的位置移动，传感器一般是内置在缸体内部，其数据特性同拉绳位置传感器432一致，可精准测量油缸的移动位置。
39.设备控制单元4配置了防倾翻控制模块44，设备通过角度传感器441和压力传感器442实时检测设备的角度状态及负载状态，严格控制设备的负载以倾翻情况的出现。
40.系统通过在可以产生向上或向下的运动动作的位置安装多个压力传感器442，实时检测各个动作的压力情况，当检测到相应的动作压力超过算法临界值时自动减速，在检测压力超过算法设定值时自动停止相应动作，防止出现设备倾翻，即可根据压力的负载变化实时调节动作控制，防止出现过载后的持续输出导致设备的倾翻，其中检测动作压力的算法储存在远程操作台11中；优选的，在检测压力时首先通过活塞式压力机均匀的产生8-10个压力校准点进行3-6轮试验，记录第j轮试验的i个压力校准点pi处的输出电压值y
ij
，其中j为校准轮次，求取各轮试验中各个压力校准点pi对应的输出电压值yi的算术平均数对pi和yi进行最小二乘拟合即可得到压力传感器442的工作特性曲线y＝a+bp，其中b为压力传感器442的灵敏度；将各个压力校准点pi带入y＝a+bp，求取结果记为计算残差值求取残差绝对值的最大值，记作|δy|
max
，然后通过公式：
41.δ
l
＝|δy|
max
/yn×
100％，
42.其中yn为压力传感器442的满量程输出电压，即可得到压力传感器442的非线性方程；根据贝塞尔公式计算各个压力校准点pi的标准偏差σi为：
[0043][0044]
可得标准偏差为：
[0045][0046]
根据公式：
[0047][0048]
可测得压力传感器442的重复性，其中k为置信因子，一般k＝2。根据上述检测分析可检测出压力传感器442的监测精度，防止压力传感器442监测精度过低导致事故。
[0049]
在车身安装高精度的角度传感器441，通过数据筛选去除车身振动带来的输出误差，精准判断车身当下所处角度状态，当车身倾翻角度超过一定角度(为远程操作台11预设的角度值)时通过远程操作台11进行警报提醒并终止相应动作的输出。其中系统的远程操作台11通过动作驱动模块41驱动设备运动，系统的紧急驱动由紧急驱动模块42驱动设备运动，警报由警报模块14发出，警报模块14与远程操作台11连接。
[0050]
还包括设备检测单元5，设备检测单元5包括数据获取模块51、数据储存模块52、预警阈值设定模块53。
[0051]
数据获取模块51用于获取防倾翻控制模块44、设备位置信息获取单元43、紧急驱动模块42和动作驱动模块41的工作参数，包括工作的电压、电流、功率，储存到数据储存模块52中；预警阈值设定模块53用于设定各操作下的各部件对应的正常工作的电压、电流、功率区间。
[0052]
因为当部件老化、磨损时，通常会出现运动不顺畅、运动过程中摩擦力增大等现象，导致其工作时需要更大的功率驱动才能完成动作，因此当获取到的电压、电流、功率超出该部件的正常工作的电压、电流、功率区间时，可通知警报模块14报警，并将超出正常工作的电压、电流、功率区间的部件显示到远程操作台11，方便工作人员对该部件进行维修保养。
[0053]
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

技术特征：
1.一种料面处理机控制系统，其特征在于：包括远程控制单元、近程控制单元、应急控制单元、设备控制单元，所述远程控制单元包括远程操作台、高像素摄像头和特种耐高温摄像头，所述高像素摄像头和特种耐高温摄像头与远程操作台连接，用于将现场视觉画面传送到至远程操作台，并通过远程操作台远程控制设备控制单元控制设备运动；所述近程控制单元和应急控制单元均与设备控制单元连接，用于通过近程控制单元和应急控制单元控制设备控制单元控制设备运动；所述设备控制单元包括动作驱动模块、紧急驱动模块、设备信息收集模块和防倾翻控制模块，所述远程操作台通过控制动作驱动模块控制设备运动，所述近程控制单元和应急控制单元通过控制紧急驱动模块控制设备运动；所述设备信息收集模块用于收集设备的位置和角度状态，所述防倾翻控制模块用于收集设备的角度状态和负载状态。2.根据权利要求1所述的一种料面处理机控制系统，其特征在于：所述高像素摄像头和特种耐高温摄像头通过光纤通讯与远程操作台连接，所述高像素摄像头有多个，用于从多角度提取现场信息。3.根据权利要求1所述的一种料面处理机控制系统，其特征在于：所述特种耐高温摄像头安装在炉壁位置，用于观察料面层。4.根据权利要求1所述的一种料面处理机控制系统，其特征在于：所述近程控制单元包括现场控制箱，所述现场控制箱用于通过控制紧急驱动模块驱动设备；所述应急控制单元包括车载控制箱，所述车载控制箱用于通过控制紧急驱动模块驱动设备。5.根据权利要求1所述的一种料面处理机控制系统，其特征在于：所述远程控制单元还包括警报模块，所述警报模块与远程操作台连接，用于通过远程操作台报警，并通过远程控制台控制动作驱动模块终止触发报警的动作。6.根据权利要求5所述的一种料面处理机控制系统，其特征在于：所述设备信息收集模块包括编码器、拉绳位置传感器、油缸位置传感器，所述编码器用于统计行程范围较大的位移数据或回转数据，所述拉绳位置传感器用于短距离的位移数据收集，所述油缸位移传感器用于检测油缸类的位置移动。7.根据权利要求5所述的一种料面处理机控制系统，其特征在于：所述防倾翻控制模块包括角度传感器和压力传感器，所述角度传感器和压力传感器用于实时检测设备的角度状态及负载状态，所述压力传感器安装在设备可产生向上或向下的运动动作的位置。8.根据权利要求7所述的一种料面处理机控制系统，其特征在于：所述远程操作台内设置有检测压力的算法和预设角度值，用于在所述压力传感器检测压力大于算法设定值时，通知警报模块报警，在所述角度传感器检测的角度超过预设角度值时，通知警报模块报警。9.根据权利要求5所述的一种料面处理机控制系统，其特征在于：还包括设备检测单元，设备检测单元包括数据获取模块、数据储存模块、预警阈值设定模块；所述数据获取模块用于获取防倾翻控制模块、设备位置信息获取单元、紧急驱动模块和动作驱动模的工作参数储存到数据储存模块中；所述预警阈值设定模块用于设定各操作下的各部件对应的正常工作的工作参数区间，在超出该部件的正常工作的工作参数区间时，通知警报模块报警，并将超出正常工作的工
作参数区间的部件显示到远程操作台。

技术总结
本发明公开了一种料面处理机控制系统，涉及料面处理领域，包括远程控制单元、近程控制单元、应急控制单元、设备控制单元，所述远程控制单元包括远程操作台、高像素摄像头和特种耐高温摄像头，所述高像素摄像头和特种耐高温摄像头与远程操作台连接，用于将现场视觉画面传送到至远程操作台，并通过远程操作台远程控制设备控制单元控制设备运动；该料面处理机控制系统，通过采用配置多种控制方式，可有效保护操作员人员远离危险的工作环境，多元化的控制方式极大程度提高的设备的可靠性，可将现场的实时画面精准实时的上传至远程控制台，操作人员不需要在炉前就可以观察到炉前环境及炉内的料面信息。的料面信息。的料面信息。


技术研发人员：钟海胜 李统 马震蒙 李浩
受保护的技术使用者：北京朗信能源环保科技有限公司
技术研发日：2023.08.02
技术公布日：2023/10/15