一种车间供料智能远程控制系统

技术领域

本发明属于工业自动化领域，具体是一种车间供料智能远程控制系统。

背景技术

原料车间的主要工作内容是将进厂铝土矿石分区域、分类别进行堆放，并把原矿堆场矿石用车辆转运到原矿仓，经对辊破碎机或颚式破碎机及高压辊磨机破碎后输送到均化堆场存储。将外购石灰卸入卸灰站，通过破碎、皮带输送将石灰卸入1#～4#成品灰仓储存。储存在均化库堆场里面的矿石，经过取料机取料，由出料皮带、2#斜皮带、2#磨头仓皮带送到原料磨的磨头铝矿仓。储存在成品灰仓内的石灰经过输送皮带运往磨头石灰仓。

进厂铝土矿石在现场人员的指挥下，按照要求进行分区域卸矿；由推土机推平卸矿平台，挖掘机把铝土矿石转运到自卸车上，由自卸车或装载机把矿石(包括：块矿、粉矿、碎后矿、高硫矿等)卸入原矿仓内。外购灰卸入卸灰站，通过石灰给料机、1#卸灰皮带、1#或2#破碎机、再经过2#卸灰皮带及卸灰小车，将石灰卸入1#～4#成品灰仓储存。

目前原料车间均化堆场的布矿、取矿、运输，成品石灰仓的布灰、运输到磨头的矿仓和灰仓的卸料，都是单一控制，未形成系统性连锁和智能性管控，而均化堆场的取料和磨头仓的卸料都是需要岗位人员现场手动操作，会存在部分工作区域冲突，磨头仓的卸料方式是集控中心调度人员通过仓位数据调度通知暂停取料，由岗位人员到现场手动去挪仓操作，定仓卸料，再继续输料。

原料车间的布、取和卸的全流程中不能统一的智能巡检与警戒管理，存在未知盲区风险。对原料车间矿料的布、取、卸料状态、石灰的卸料状态、磨头仓的布仓状态及各设备运行状态，没法做到集中管理，影响信息化管理水平。驾驶室人工就地操作，操作时间过长、现场噪音大，对身心影响极深。岗位没法兼顾及控制多台原料车间的移动设备同时作业。磨头仓卸布料通道空间较小，现场手动操作会存在机械伤害的风险。磨头仓现场粉尘较大，会使眼睛、皮肤和肺受到一定的伤害。

由此可知，原料车间在布、取和卸的全流程中缺乏统一的管理和智能化控制的问题。从单一控制到缺乏系统性连锁和智能性管控，再到无法集中管理各设备运行状态，这些问题都影响了生产效率和信息化管理水平，同时也对员工身心健康产生负面影响。因此，本方案提出了一种车间供料智能远程控制系统，采取措施对原料车间进行全面的智能化改造，以解决上述问题并提高生产效率。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提供一种车间供料智能远程控制系统，以解决原料车间在布、取和卸的全流程中缺乏统一的管理和智能化控制，影响了生产效率和信息化管理水平，同时也对员工身心健康产生负面影响的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种车间供料智能远程控制系统，包括

本机集成模块，本机集成模块用于对每个涉及到的移动设备实施本地半自动化和全自动化作业控制的改造，并附加远程控制逻辑程序和本地与远程控制互锁的程序，还用于将各移动设备进行集成，并转换成标准模式上传远程系统平台；

定位分区模块，定位分区模块用于利用激光定位传感器进行测距，并根据设备正在作业的状态自动识别出不同的区域；

料流分析模块，料流分析模块用于通过在取料机皮带上方或侧方安装扫描装置，对皮带的横切面实时扫描，计算出单位时间的输送体积，完成取料机取料量的实时检测；

通讯模块，通讯模块用于进行集成相关通讯设备，进行通讯构架；

运行巡检模块，运行巡检模块用于设备运行状态数据在线监控、设备运行的故障进行记录和报警以及电机温度震动状态实时监测，还用于安装分布式光纤振动及温度传感系统；

警戒防护模块，警戒防护模块用于防碰撞机构设置和安全警戒机构设置；

视频监控模块，视频监控模块用于建立现场视频监控系统，通过通迅协议将视频信息汇总至中控集中监控；

中控集成模块，中控集成模块用于智能取料中控管理系统采用平台集成架构，通过以太网进行通讯，汇总各个模块信息，对其进行处理后，完成预设任务。

采用上述方案的原理及有益效果：通过综合运用信息网络、精准定位、智能控制、计算分析等技术对现场供料工艺与方式进行技术改造与升级，解决当前存在的主要问题，实现全流程供料设备整体的高度自动化、信息化和智能化。通过技术改造实现设备的现场无人值守、智能调度操作，提高生产效率，对设备运行状态的集中管控，提升整个车间的信息化管理水平，降本增效，优化劳动力。

能够对料场内、灰仓场内的多台移动设备机构的运行、位置、状态的数据及时掌握和集中管控，更有利进一步优化控制。

现场安防监控、设备运行检测和对现场场进行实时检测并将检测数据传至中控系统，通过中控系统数据分析各项信息并提前预警，及时进行维护检查，提升设备的安全运行。

无人值守系统能减少供料现场操作人员的人数,优化出来的人员可以加强设备的维护和保养,大大降低了劳动强度。

由于内部自动检测数据库对堆、取机进行历史数据分析后做预警，维护人员可以有效的安排检修时间；采用了无人控制系统，避免了人为的误操作等因素，大大降低了维修频次。

采用无人值守系统后无须操作人员在现场进行作业，能有效避免粉尘危害，机械伤害，从而改善工作环境及健康状况。

进一步，本机集成中，集成的移动设备包括但不限于PLC数据、变频器、雷达料位计数据、光电传感器、限位开关、接近开关和行程开关信号。

有益效果：通过将各种移动设备的信号集成在本机集成模块中，可以实现统一管理和控制，方便操作人员对整个系统进行监控和控制。各种移动设备的信号集成后，可以实现数据共享，方便操作人员及时掌握整个车间的生产情况，从而更好地调整和控制生产过程。通过集成各种移动设备的信号，可以减少操作人员的工作量，提高工作效率。

进一步，定位分区模块中，激光定位传感器通过激光反射进行测距；识别的不同区域包括但不限于安全区域、非安全区域、可作业区域、不可作业区域和将要冲突区域；通过激光定位传感器的位置，并通过生产计划和上下游的需要，可选择指定的均化库料场区域、成品灰仓和磨头仓的移动设备进行定位布料、取料和卸料作业；定位分区模块还用于对每个仓位的料位高度进行实时监测，并通过检测数据进行精准控制。

有益效果：通过激光定位传感器进行测距，可以获得高精度的定位数据，实现精准定位。通过识别安全区域、非安全区域、可作业区域、不可作业区域和将要冲突区域等不同区域，可以更好地对移动设备进行任务分配和操作控制。通过生产计划和上下游的需要，选择指定的均化库料场区域、成品灰仓和磨头仓的移动设备进行定位布料、取料和卸料作业，可以实现智能化控制和优化。通过实时监测每个仓位的料位高度，可以及时掌握库存情况，避免库存积压或不足等问题。

进一步，料流分析模块中，通过高速积分运算，计算出单位时间的输送体积。

有益效果：通过高速积分运算，可以获得高精度的输送体积数据，提高测量精度。

进一步，运行巡检模块中，分布式光纤振动及温度传感系统用于需要对温度及振动进行连续实时在线监测时的监测，可应用于皮带输送周边长距离管线的防破坏检测，进行安全线防入侵监控。

有益效果：分布式光纤振动及温度传感系统可以对温度及振动进行连续实时在线监测，及时发现异常情况并报警。该系统可应用于皮带输送周边长距离管线的防破坏检测，进行安全线防入侵监控，有效保障操作人员和设备的安全。分布式光纤振动及温度传感系统可以适应不同的环境和气候条件，如高温、低温、潮湿、水域等恶劣环境，保证监测的稳定性和可靠性。

进一步，警戒防护模块中，防碰撞机构设置于工作线上，该工作线上为设备与物料可能产生碰撞的工作线，在该工作线上安装防碰撞传感器，防撞传感器包括激光测距仪和继电器，通过激光测距仪测量设备与物料之间的距离，当该距离小于预设值时，通过继电器接点信号控制相关设备运行；

安全警戒机构设置时，在所需警戒的位置设置红外线射线，当有物体遮挡红外射线时发出警报。

有益效果：防碰撞机构可以防止设备与物料之间的碰撞事故，保障操作人员和设备的安全。当设备与物料之间的距离小于预设值时，通过继电器接点信号控制相关设备运行，可以及时发现并处理异常情况，避免事故的发生。防碰撞机构和安全警戒机构可以适应不同的工作环境和需求，如高温、低温、潮湿、水域等恶劣环境，保证安全防护的稳定性和可靠性。防碰撞机构和安全警戒机构具有极高的可靠性，可以长时间连续运行并稳定工作，不易出现故障或损坏。

进一步，视频监控模块中，利用中控室进行集中监控，中控室内设置有视频服务器柜，视频服务器柜内设置有硬盘录像机、视频解码器、视频服务器和网络交换机；视频服务器柜内的设备均采用以太网接口。

有益效果：通过将视频监控设备集中设置在中控室，可以实现对整个生产车间的集中管理和监控，方便操作人员及时掌握生产现场的情况。硬盘录像机可以录制高清视频画面，并且可以通过视频解码器进行解码和展示，提供更加清晰、逼真的监控画面。视频服务器和网络交换机等设备均采用以太网接口，可以提供稳定、高速的网络连接，保证视频监控系统的稳定性和可靠性。

进一步，中控集成模块中，预设任务包括但不限于工单接收、数据采集处理及交互、策略调整和任务下发。

有益效果：通过预设任务，中控集成模块可以自动接收工单、采集处理数据、调整策略并下发任务，实现自动化控制和优化，提高生产效率。通过数据采集处理及交互，可以实现各设备之间的数据共享，方便操作人员及时掌握整个车间的生产情况，从而更好地调整和控制生产过程。预设任务可以根据实际生产需求进行调整和扩展，具有较高的灵活性，可以适应不同的生产场景和需求。

附图说明

图1为本发明实施例的车间供料智能远程控制系统示意图。

图2为本发明实施例的料仓料位检测示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

实施例基本如附图1和附图2所示：

一种车间供料智能远程控制系统，包括

本机集成模块，本机集成模块用于对每个涉及到的移动设备实施本地半自动化和全自动化作业控制的改造，并附加远程控制逻辑程序和本地与远程控制互锁的程序，还用于将各移动设备进行集成，并转换成标准模式上传远程系统平台；集成的移动设备包括但不限于PLC数据、变频器、雷达料位计数据、光电传感器、限位开关、接近开关和行程开关信号。

定位分区模块，定位分区模块用于利用激光定位传感器进行测距，并根据设备正在作业的状态自动识别出不同的区域。

料流分析模块，料流分析模块用于通过在取料机皮带上方或侧方安装扫描装置，对皮带的横切面实时扫描，通过高速积分运算，计算出单位时间的输送体积，完成取料机取料量的实时检测。

通讯模块，通讯模块用于进行集成相关通讯设备，进行通讯构架。

运行巡检模块，运行巡检模块用于设备运行状态数据在线监控、设备运行的故障进行记录和报警以及电机温度震动状态实时监测，还用于安装分布式光纤振动及温度传感系统；

警戒防护模块，警戒防护模块用于防碰撞机构设置和安全警戒机构设置。

视频监控模块，视频监控模块用于建立现场视频监控系统，通过通迅协议将视频信息汇总至中控集中监控；利用中控室进行集中监控，中控室内设置有视频服务器柜，视频服务器柜内设置有硬盘录像机、视频解码器、视频服务器和网络交换机；视频服务器柜内的设备均采用以太网接口。

中控集成模块，中控集成模块用于智能取料中控管理系统采用平台集成架构，通过以太网进行通讯，汇总各个模块信息，对其进行处理后，完成预设任务。预设任务包括但不限于工单接收、数据采集处理及交互、策略调整和任务下发。

具体实施过程如下：首先，对每个涉及到的移动设备(如PLC、变频器、雷达料位计、光电传感器、限位开关、接近开关和行程开关等)进行本地半自动化和全自动化作业控制的改造。通过附加远程控制逻辑程序和本地与远程控制互锁的程序，将这些移动设备集成并转换成标准模式上传至远程系统平台。

利用激光定位传感器进行测距，根据设备正在作业的状态自动识别出不同的区域，如安全区域、非安全区域、可作业区域、不可作业区域和将要冲突区域等。

对每个仓位的料位高度进行实时监测，并通过监测数据进行精准控制。可选择高频雷达脉冲料位计检测，高频雷达料位计通过发射极窄且能量很低的微波脉冲信号，该脉冲信号以光速在空间传输，遇到被测介质发生反射，反射信号被仪表接收，发射脉冲信号与接收脉冲信号的时间间隔与基准面到被测介质表面的距离成正比，通过测量发射与接收的时间间隔，来实现天线至介质表面距离的测量。

在取料机的皮带上方或侧方安装扫描装置，对皮带进行实时扫描。通过高速积分运算，计算出单位时间的输送体积，从而完成取料机取料量的实时检测。

例如，矿石输送中的矿量识别和监控，其中包括利用图像特征提取法、阈值分割法等多种算法对图像进行处理，识别输送带上的矿量大小；根据识别的矿量横截面积，结合输送带的宽度、输送带的运行速度以及运行时间和铝土矿密度等，计算出输送带上的瞬时矿量和累积矿量；数据实时上传至数据管理平台，可视化界面，中控室实时监控煤量当前数据和历史数据。

集成相关的通讯设备，建立通讯构架，实现各模块之间的数据传输和信息共享。

进行设备运行状态数据的在线监控，记录并报警设备运行的故障，同时实时监测电机的温度和震动状态。此外，安装分布式光纤振动及温度传感系统，用于监测周边长距离管线的防破坏检测和安全线防入侵监控。

设置防碰撞机构和安全警戒机构。例如，在生产线容易发生碰撞的区域设置防撞传感器，如激光测距仪，当设备与物料之间的距离小于预设值时，通过继电器接点信号控制相关设备运行，避免碰撞事故的发生。

建立现场视频监控系统，通过通迅协议将视频信息汇总至中控集中监控。在中控室内设置视频服务器柜，包括硬盘录像机、视频解码器、视频服务器和网络交换机等设备。所有设备均采用以太网接口连接，实现高效的数据传输和信息共享。

采用平台集成架构，通过以太网进行通讯，汇总各个模块的信息。对这些信息进行处理后，完成预设任务，如工单接收、数据采集处理及交互、策略调整和任务下发等。

以上实施过程是一种可能的方案，根据实际需求和条件可以进行适当的调整和优化。

实施例二

本实施例与上述实施例的区别在于：定位分区模块中，激光定位传感器通过激光反射进行测距；识别的不同区域包括但不限于安全区域、非安全区域、可作业区域、不可作业区域和将要冲突区域；通过激光定位传感器的位置，并通过生产计划和上下游的需要，可选择指定的均化库料场区域、成品灰仓和磨头仓的移动设备进行定位布料、取料和卸料作业；定位分区模块还用于对每个仓位的料位高度进行实时监测，并通过检测数据进行精准控制。料仓料位检测示意图如附图2所示。

具体实施过程如下：激光定位传感器通过激光反射进行测距，确定目标的位置。

根据目标的位置和生产计划，可以识别出不同的区域。这些区域可能包括安全区域、非安全区域、可作业区域、不可作业区域和将要冲突区域等。

通过激光定位传感器的位置，可以选择指定的均化库料场区域、成品灰仓和磨头仓的移动设备进行定位布料、取料和卸料作业。例如，当一台取料机在均化库料场区域进行作业时，可以通过激光定位传感器确定取料机的位置，并根据预设的区域划分，将其引导至相应的作业区域。

定位分区模块还用于对每个仓位的料位高度进行实时监测。例如，在成品灰仓中安装激光定位传感器，可以实时监测仓内的料位高度。当料位达到预设的不同高度时，传感器会发出信号，联锁相关设备进行卸料操作。

通过检测数据进行精准控制。例如，在磨头仓的卸料作业中，激光定位传感器可以实时监测卸料小车与物料的位置关系。当磨头仓接近满载时，传感器会发出信号，通知控制系统减少或停止均化库内的取料设备，以保持磨头仓内物料的稳定供应，保证整个均化库内及磨头仓上的卸料小车实现信息实时交互，同时依据算法建立的模型来完成智能布、取及卸料，实现了原料车间真正意义上的供料全流程无人值守。

实施例三

本实施例与上述实施例的区别在于：运行巡检模块中，分布式光纤振动及温度传感系统用于需要对温度及振动进行连续实时在线监测时的监测，可应用于皮带输送周边长距离管线的防破坏检测，进行安全线防入侵监控。该系统能够支持物联网远程上传、支持百度地图实时监测显示、支持多主机联网数据共享、支持数据报表输出、支持声光报警、支持报警现场视频抓拍和支持颜色图形报警显示。

具体实施过程如下：在皮带输送机周边长距离管线上安装分布式光纤振动及温度传感系统。该系统可以连续实时在线监测管线的温度和振动情况。当管线受到外部破坏，如机械撞击、物料冲击等，会产生异常的振动和温度变化。通过监测这些变化，可以及时发现并报警。分布式光纤振动及温度传感系统还可以进行安全线防入侵监控。例如，在重要设备或区域周围设置安全线，当有人员或物体靠近或触碰安全线时，系统会立即发出警报，通知中控室工作人员及时处理。中控室工作人员可以通过可视化界面查看管线的实时监测数据，包括温度和振动情况。当出现异常情况时，工作人员可以根据系统提供的报警信息及时采取措施，避免事故的发生。分布式光纤振动及温度传感系统还可以将监测数据上传至数据管理平台，以便进行历史数据分析和趋势预测，为设备的维护和检修提供参考。

分布式光纤振动及温度传感系统的技术参数如下表1所示：

表1分布式光纤振动及温度传感系统的技术参数

实施例四

本实施例与上述实施例的区别在于：警戒防护模块中，防碰撞机构设置于工作线上，该工作线上为设备与物料可能产生碰撞的工作线，在该工作线上安装防碰撞传感器，防撞传感器包括激光测距仪和继电器，通过激光测距仪测量设备与物料之间的距离，当该距离小于预设值时，通过继电器接点信号控制相关设备运行；

安全警戒机构设置时，在所需警戒的位置设置红外线射线，当有物体遮挡红外射线时发出警报。

具体实施过程如下：防碰撞机构设置：在可能发生设备与物料碰撞的工作线上，安装防碰撞传感器，例如激光测距仪。激光测距仪可以实时测量设备与物料之间的距离，并将测量结果传输到中控室。

当设备与物料之间的距离小于预设值时，激光测距仪会发出警报，并通过继电器接点信号控制相关设备的运行。例如，当矿车与输送带之间的距离过近时，激光测距仪会发出警报，并通过继电器接点信号控制输送带停止运行，以避免发生碰撞事故。

安全警戒机构设置：在所需警戒的位置设置红外线射线。这些红外线射线可以设置在设备的移动路径上，或者设置在关键设备周围，以防止未经授权的人员或物体靠近。

当有物体遮挡红外射线时，安全警戒机构会立即发出警报。例如，当有人员或物体非法进入关键设备区域时，红外线射线会被遮挡，安全警戒机构会立即发出警报，并通过继电器接点信号通知中控室采取相应的措施。

中控室工作人员可以通过可视化界面查看设备与物料之间的实时距离，以及红外线射线的状态。当出现异常情况时，工作人员可以根据系统提供的报警信息及时采取措施，避免事故的发生。

防碰撞机构和安全警戒机构还可以将监测数据上传至数据管理平台，以便进行历史数据分析和趋势预测，为设备的维护和检修提供参考。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。