一种矿山原料运输装置

技术领域

本发明涉及运输装置技术领域，尤其涉及一种矿山原料运输装置。

背景技术

在采矿企业中，物流对于资源的占用和消耗是生产成本的重要组成部分，物流的总成本是由各个物流环节的成本组成的，在以降低物流的总成本为目标时，势必要降低各个物流环节的成本。在各个物流环节中，矿山原料的运输过程占据生产成本的比例较大，矿井中开采出的原料需要通过矿车、传送带、送料机等设备运输到原料厂，目前矿井中使用的矿车通常是多节车斗连接在一起，在固定轨道上行驶，在经过人工装料后，通过提升绞车将其从矿井深处提升到地表。此类矿车结构简单，若采用机械自动装料，虽然能够提高装料效率，但每节车斗所装载的原料可能无法达到最合适的容量，少装会导致需要多趟运输，多装则在运输过程中容易发生原料掉落，并且不便于进行协调调度，导致运输成本难以降低。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种矿山原料运输装置，以克服或至少部分解决现有技术所存在的上述问题。

为实现上述发明目的，本发明提供一种矿山原料运输装置，包括车斗，所述车斗底部设置有行走轮、用于驱动行走轮的驱动电机和控制盒，车斗正面和背面均设置有连接机构，所述连接机构用于连接其他车斗或提升绞车，所述控制盒内设置有控制主板和电源，所述电源与控制主板电性连接，所述车斗的底部和侧面夹层中均设置有压力检测组件，所述驱动电机、压力检测组件分别与控制主板信号相连，所述控制主板用于根据多个压力检测组件所传回的信号分析车斗的剩余容积和剩余容纳空间形状，通过通讯装置将分析结果发送至上位机，并在进行装料时根据分析结果变化控制驱动电机调整车斗位置，上位机根据分析结果对多个原料运输装置进行调度。

进一步的，所述压力检测组件包括承压板、弹簧、磁性部、多片软磁薄片和电阻计，所述车斗的底部和侧面均设置有凹槽，所述承压板活动设置于凹槽内，所述弹簧和磁性部设置于承压板的背面，弹簧的一端与凹槽底部相连接，所述多片软磁薄片等距排列设置于凹槽底部，每片软磁薄片与电阻计组成闭合回路，所述电阻计与控制主板信号相连。

进一步的，所述控制主板包括：

数据获取模块，用于通过电阻计获取各片软磁薄片所在闭合回路中的阻值数据，建立各片软磁薄片与对应的阻值数据的关联关系；

模型生成模块，用于根据各片软磁薄片在车斗中的位置以及各片软磁薄片所在闭合回路的实时阻值数据与初始阻值数据的差值，生成车斗容积动态模型；

指令生成模块，用于装料机对车斗装料时根据车斗容积动态模型生成控制指令，将控制指令发送至驱动电机；

反馈模块，用于判断车斗容积动态模型与车斗容积标准模型的相似度是否高于预设阈值，在相似度低于预设阈值时持续向指令生成模块发送反馈信号，指令生成模块在接收到反馈信号时生成控制指令。

进一步的，所述控制盒内还设置有加速度传感器，所述加速度传感器与控制主板信号相连，所述控制主板还包括：

运输监测模块，用于在车斗移动时，基于加速度数据和车斗容积动态模型判断运输原料是否掉落；

记录模块，用于记录每次运输时的原料类型、原料掉落情况和相应的车斗容积动态模型数据；

装料控制模块，用于在装料前获取原料类型，从相同原料类型的记录中选取运输过程中原料掉落最少且承载原料最多的车斗容积动态模型数据，将被选取的车斗容积动态模型数据替换反馈模块所使用的车斗容积标准模型。

进一步的，所述车斗外套设有防护框架，所述防护框架包括若干根缓冲器、上层框架与下层框架，上层框架与下层框架之间通过连接杆相连接，所述缓冲器的一端与上层框架相连接，另一端与车斗相连接，所述行走轮、驱动电机和控制盒设置于下层框架上。

进一步的，所述车斗底部设置有振动马达，所述振动马达通过控制电路与控制主板相连接。

进一步的，所述车斗正面设有第一弹性管，背面设有第二弹性管，所述第一弹性管、第二弹性管的管尾均与车斗相连接，管头处均设置有磁吸部，第一弹性管内设置有带公头的第一数据连接线和第一电源线，第二弹性管内设置有带母头的第二数据连接线和第二电源线，所述第一数据连接线、第二数据连接线分别与控制主板相连接，所述第一电源线、第二电源线分别与电源相连接。

进一步的，所述车斗顶部设置有找平机构，所述找平机构包括转动电机、转动杆、推杆电机和水平推杆，所述转动电机设置于车斗顶部一端，所述转动杆的一端与转动电机输出轴相连接，所述推杆电机设置于转动杆中部，推杆电机的推杆与水平推杆相连接，所述转动电机、推杆电机分别与控制主板相连接。

进一步的，所述上位机包括调度模块，所述调度模块用于获取各个矿山原料运输装置上传的分析结果，并根据各个矿山原料运输装置的分析结果分析其对应的运力状况，根据各个矿山原料运输装置的运力状况分配原料运输任务。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所提供的一种矿山原料运输装置，在每节车斗中设置有多个压力检测组件，通过控制主板根据多个压力检测组件传回的信号分析车斗的剩余容积和剩余容纳空间形状，通过通讯装置将分析结果发送至上位机，并在装料时根据分析结果变化控制驱动电机调整车斗位置，使得原料可以均匀地放入车斗内，使车斗的承载能力能够充分发挥，并提高装料效率，降低人力成本，另一方面上位机可以根据分析结果对多个原料运输装置进行调度，从而使运力最大化，提高原料运输效率，保证生产连续进行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的优选实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的一种矿山原料运输装置截面结构示意图。

图2是本发明一实施例提供的一种矿山原料运输装置电路原理示意图。

图3是本发明一实施例提供的控制主板功能模块示意图。

图4是本发明另一实施例提供的一种矿山原料运输装置侧面结构示意图。

图5是本发明另一实施例提供的一种矿山原料运输装置侧截面结构示意图。

图中，1车斗，2行走轮，3驱动电机，4控制盒，5连接机构，6控制主板，601数据获取模块，602模型生成模块，603指令生成模块，604反馈模块，605运输监测模块，606记录模块，607装料控制模块，7电源，8通讯装置，9上位机，10承压板，11弹簧，12磁性部，13软磁薄片，14电阻计，15凹槽，16加速度传感器，17缓冲器，18上层框架，19下层框架，20连接杆，21振动马达，22第一弹性管，23第二弹性管，24磁吸部，25转动电机，26转动杆，27推杆电机，28水平推杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

参照图1和图2，本实施例提供一种矿山原料运输装置，所述装置包括车斗1，所述车斗1底部设置有行走轮2、用于驱动行走轮2的驱动电机3和控制盒4。车斗1的正面和背面均设置有连接机构5，所述连接机构5用于连接其他车斗或提升绞车。所述控制盒4内设置有控制主板6和电源7，所述电源7与控制主板6电性连接。所述车斗1的底部和侧面夹层中均设置有压力检测组件，所述驱动电机3、压力检测组件分别与控制主板6信号相连。所述控制主板6用于根据多个压力检测组件所传回的信号分析车斗1的剩余容积和剩余容纳空间形状，通过通讯装置8将分析结果发送至上位机9，并在进行装料时根据分析结果变化控制驱动电机3调整车斗1的位置，上位机9根据分析结果对多个原料运输装置进行协调调度。

具体的，所述压力检测组件包括承压板10、弹簧11、磁性部12、多片软磁薄片13和电阻计14。车斗1的底部和侧面均设置有凹槽15，所述承压板10活动设置于凹槽15内，所述弹簧11和磁性部12设置于承压板10的背面，弹簧11的一端与凹槽15底部相连接，另一端与承压板10背面相连接，所述多片软磁薄片13等距排列设置于凹槽15底部，每片软磁薄片13与电阻计14组成闭合回路，所述电阻计14与控制主板6信号相连。当装料机将原料倒入车斗1内时，车斗1底部的承压板10和侧面的承压板10会受到原料的压力而压缩弹簧11向凹槽15内部移动。示例性的，所述弹簧11可以设置于承压板10背面的四个角上，使得随着承压板10不同位置的受压力度不同，相应的下陷程度也不同，当承压板10在原料的压力下向凹槽15底部移动时，其背面的磁性部12与凹槽15底部的软磁薄片13之间的距离缩短，磁性部12对软磁薄片13所施加的磁场强度发生变化，使得软磁薄片13本身的电阻性能发生变化，通过电阻计14检测不同位置的软磁薄片13所在的闭合回路中的电阻值变化，即可分析出原料在车斗1内的堆放位置和高度。

参照图3，所述控制主板6包括数据获取模块601、模型生成模块602、指令生成模块603和反馈模块604。

其中，所述数据获取模块601用于通过电阻计14获取各片软磁薄片13所在闭合回路中的阻值数据，建立各片软磁薄片13与对应的阻值数据的关联关系，使得控制主板601可以监测各片软磁薄片13所在闭合回路的实时阻值变化。

所述模型生成模块602用于根据各片软磁薄片13在车斗1中的位置以及各片软磁薄片13所在闭合回路的实时阻值数据与初始阻值数据的差值，生成车斗容积动态模型。示例性的，所述车斗容积动态模型用于记录和表现车斗内部被占用空间与剩余空间的实时状态，在可视化时可以采用车斗三维视图的形式体现，被占用空间和剩余空间可以通过对车斗1内不同位置的压力检测组件所测得的数据进行分析获得。

所述指令生成模块603用于装料机对车斗1装料时根据车斗容积动态模型生成控制指令，将控制指令发送至驱动电机3。示例性的，当装料机将原料倒入车斗1内时，若车斗1与装料机之间的位置保持固定，则车斗1内的空间难以达到最大化利用，指令生成模块603根据车斗容积动态模型分析车斗1内哪部分的空间还处于空置状态，生成相应的控制指令以控制驱动电机3驱动车斗1移动，使得后续倒入车斗1内的原料能够填补空置的空间，以最大化利用车斗1的运输能力。例如，当装料机从车斗1靠近前方的位置开始装料时，原料逐渐堆积在车斗1内靠近前方的位置，此时指令生成模块603通过分析车斗容积动态模型分析出靠近后方的位置仍处于空置状态，生成控制指令控制驱动电机3控制车斗1往前移动，使得装料位置移动到车斗1靠近后方的位置，从而使得在车斗1内堆积的原料高度不断升高时，车斗1不同高度上的空间都能得到充分利用。

所述反馈模块604用于判断车斗容积动态模型与车斗容积标准模型的相似度是否高于预设阈值，在相似度低于预设阈值时持续向指令生成模块603发送反馈信号，指令生成模块603在接收到反馈信号时生成控制指令。所述车斗容积标准模型用于记录和展示车斗1的容积达到充分利用时各个压力检测组件的状态，通过对比车斗容积动态模型和车斗容积标准模型可以判断车斗1内部空间是否达到充分利用标准，若两者相似度等于或高于预设阈值，说明此时车斗1内部空间已经基本被充分利用，反馈模块604停止向指令生成模块603发送信号，指令生成模块603停止生成指令，完成该车斗的装料，装料机开始对下一车斗进行装料，直至完成全部装料工作。

作为一种优选的示例，所述控制盒4内还设置有加速度传感器16，所述加速度传感器16与控制主板6信号相连，所述控制主板6还包括运输监测模块605、记录模块606和装料控制模块607。

所述运输监测模块605用于在车斗1移动时，基于加速度数据和车斗容积动态模型判断运输原料是否掉落。当所述装置在提升绞车的驱动下在矿井斜巷中向上移动时，若车斗1内承载了过多的原料，则可能会在移动过程中发生原料掉落的情况，长时间下来既可能由于掉落原料的累积导致斜巷或轨道堵塞，又会导致原料的浪费，需要安排人手重新收集清理。在车斗1移动时，由于惯性，靠近车斗1后方的压力检测组件会检测到更大的压力，运输监测模块605根据车斗1的实时加速度数据判断各个压力检测组件正常情况下应当检测到的压力数值，再与车斗容积动态模型进行比较判断是否发生原料掉落的情况，易于理解的，当原料掉落时，压力检测组件所检测到的压力数值相应的也会减小，可以基于此原理判断原料是否掉落。

所述记录模块606用于记录每次运输时的原料类型、原料掉落情况和相应的车斗容积动态模型数据，所述原料类型指当前所述装置正在运输的原料种类，例如煤矿或铁矿；所述原料掉落情况用于记录运输过程中估计掉落的原料量。

所述装料控制模块607用于在装料前获取原料类型，从相同原料类型的记录中选取运输过程中原料掉落最少且承载原料最多的车斗容积动态模型数据，将被选取的车斗容积动态模型数据替换反馈模块604所使用的车斗容积标准模型。所述获取原料类型可以是从上位机处获取，也可以是通过近场通讯手段从装料机处获取。通过将反馈模块604原先所使用的车斗容积标准模型替换为历次运输过程中掉落原料最少且承载原料最多的车斗容积动态模型数据，使得在下次装料时可以依据该车斗容积动态模型来进行装料，进而有效减小运输过程中的原料掉落，降低成本损耗并保障运输效率。

作为一种优选的示例，参照图4，所述车斗1外套设有防护框架，所述防护框架包括若干根缓冲器17、上层框架18与下层框架19，上层框架18与下层框架19之间通过连接杆20相连接。所述缓冲器17的一端与上层框架18相连接，另一端与车斗1相连接。所述行走轮2、驱动电机3和控制盒4设置于下层框架19上。同时，车斗1底部设置有振动马达21，所述振动马达21通过控制电路与控制主板6相连接。所述防护框架可以起到防护作用，在车斗1发生碰撞时保护车斗1的结构完整性。示例性的，在进行装料时，控制主板6可以通过控制电路控制振动马达21振动，从而带动车斗1振动，使得车斗1内堆放的原料上层随着振动而变得平整，以便最大化利用车斗1的容纳空间。

作为一种优选的示例，所述车斗1正面设有第一弹性管22，背面设有第二弹性管23，所述第一弹性管22、第二弹性管23的管尾均与车斗1相连接，第一弹性管22、第二弹性管23均为弹性伸缩管，且管头处均设置有磁吸部24。第一弹性管22内设置有带公头的第一数据连接线和第一电源线，第二弹性管23内设置有带母头的第二数据连接线和第二电源线，所述第一数据连接线、第二数据连接线分别与控制主板6相连接，所述第一电源线、第二电源线分别与电源7相连接。当多个车斗1通过连接机构5依次首尾相接串联时，前一节车斗1背面的第二弹性管23和后一节车斗1正面的第一弹性管23在磁吸作用下对接，使得第一数据连接线与第二数据连接线对接，第一电源线与第二电源线对接，各个车斗1上的控制主板6可以通过数据连接线进行数据交互，在控制主板6算力足够的情况下可以仅由其中一个或部分控制主板6负责数据处理，其他控制主板6负责将数据传输到负责数据处理的控制主板6后待机，从而减少对电能的消耗。各个车斗1上的电源7可以通过串联的电源线实现电能传输，从而避免个别车斗1上的电源7没电后无法采集数据。

作为一种优选的示例，所述车斗1顶部设置有找平机构，所述找平机构包括转动电机25、转动杆26、推杆电机27和水平推杆28，所述转动电机25设置于车斗1顶部一端，所述转动杆26的一端与转动电机25的输出轴相连接，使得转动电机25可以驱动转动杆26旋转任意角度。所述推杆电机27设置于转动杆26中部，推杆电机27的推杆与水平推杆28相连接，使得听啊电机27可以驱动水平推杆28沿推杆伸长方向往复移动。所述转动电机25、推杆电机27分别与控制主板6相连接。本实施例中通过转动电机25与推杆电机27的配合，可以使得水平推杆28可以在车斗1内不同高度上沿水平方向往复移动，从而推平不同高度的堆积原料的上表面，使得车斗1内所装载的原料的上表面平整，一方面可以更充分地利用车斗1的内部空间，另一方面可以起到防止原料堆积过高容易掉落到车斗1外的效果。

所述上位机9包括调度模块，所述调度模块用于获取各个矿山原料运输装置的分析结果，并根据各个矿山原料运输装置的分析结果分析其对应的运力状况，根据各个矿山原料运输装置的运力状况分配原料运输任务。所述分析结果为根据各节车斗1的车斗容积动态模型分析得到的车斗空闲空间数据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。