矿仓料位检测装置

技术领域

本发明属于料位测量技术领域，更为具体地，涉及一种矿仓料位检测装置。

背景技术

矿仓的料位检测，在现代钢铁或煤矿等自动化过程中具有重要作用，可以估计出料仓内所储原料的体积或重量，便于根据当前原料的体积或重量进行后续的自动化控制。

目前钢铁行业中矿仓料位的测量一般采用称重料位计或雷达料位计。其中，称重料位计本身价格昂贵，增加造价成本；而雷达料位计是基于时间行程原理的测量仪表，雷达波以光速运行，运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。探头发出高频脉冲并沿缆绳传播，当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收，并将距离信号转化为物位信号。

但是，雷达料位计在使用过程中，容易受到扬尘、水汽等影响，测量结果偏差大，有时甚至无法正常使用，导致PLC控制系统做出错误的判断，从而影响上料和卸料。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种矿仓料位检测装置，以解决目前的在现有技术中缺少一种成本低廉、不受扬尘和水汽的使用环境因素影响、精确度高的矿仓料位的测量设备问题。

本发明提供一种矿仓料位检测装置，包括感光检测结构、信号转化装置和主控装置；其中，所述感光检测结构包括检测单元，所述检测单元包括至少两个竖直串联的基本检测元件，串联后的所述基本检测元件构成闭合回路；所述基本检测元件包括电阻和与所述电阻并联的光电开关；所述感光检测结构竖直设置在矿仓的内侧壁上，在所述矿仓的顶端设置有为所述感光检测结构提供光源的供光结构；所述信号转化装置包括与所述检测单元电连接的电阻信号线和与所述电阻信号线电连接的隔离变送器；所述隔离变送器与所述主控装置连接。

此外，优选的方案是，所述检测单元还包括单元外壳；所述基本检测元件等距离串联并封装在所述单元外壳内部；且在所述单元外壳内部竖直封装有回路电缆；在所述单元外壳的两端均设置有串联接线端子和回路电缆接线端子；所述串联接线端子与用于串联所述基本检测元件的连接线的端部连接；所述回路电缆接线端子与所述回路电缆的端部连接。

此外，优选的方案是，所述感光检测结构包括至少两个检测单元；相邻的所述检测单元之间的串联接线端子通过电缆连接；相邻的所述检测单元之间的回路电缆接线端子通过电缆连接；且，位于两端的所述检测单元，其中一个所述检测单元的边端的串联接线端子和回路电缆接线端子短接；另一个所述检测单元的边端的串联接线端子和回路电缆接线端子均与所述电阻信号线连接。

此外，优选的方案是，在所述单元外壳的一端设置有连接卡槽；在所述单元外壳的另一端设置有与所述连接卡槽适配的连接卡块；相邻的所述检测单元之间通过连接卡槽和连接卡块插接连接。

此外，优选的方案是，在所述单元外壳的竖直方向上等距离设置有一排采光窗口。

此外，优选的方案是，所述单元外壳为矩形不锈钢外壳；和/或，所述采光窗口为防爆玻璃窗口。

此外，优选的方案是，在所述矿仓的内侧壁上设置有垂直槽道，所述单元外壳通过固定元件固定在所述垂直槽道上。

此外，优选的方案是，所述固定元件为液压扣紧结构。

此外，优选的方案是，所述供光结构包括均匀设置在所述矿仓顶端的至少四组稳定光源。

此外，优选的方案是，所述主控装置包括与所述隔离变送器连接的交换机、分别与所述交换机连接的计算机系统和现场连锁控制装置。

从上面的技术方案可知，本发明提供的矿仓料位检测装置，通过感光检测结构，感光检测结构包括检测单元，检测单元包括至少两个竖直串联的基本检测元件，串联后的基本检测元件构成闭合回路；基本检测元件包括电阻和与电阻并联的光电开关；检测单元连接电阻信号线；电阻信号线连接隔离变送器；隔离变送器与主控装置连接；感光检测结构接收光照后，实时反馈出电阻信号，通过隔离转换器将该信号发送至主控装置，主控装置根据所测量的电阻值，将电阻值换算为对应的矿仓内物料高度，实现后续的连锁控制。本发明基于光学和电学原理，适用于钢铁企业大型储料仓的料位检测，不受仓内扬尘大、湿度高等恶略环境影响，保证测量精度的同时节约成本。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的矿仓料位检测装置的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的检测单元的检测原理示意图；

图3为根据本发明实施例的检测单元的内部结构示意图；

图4为根据本发明实施例的检测单元的外部结构示意图；

图5为根据本发明实施例的检测单元间的连接示意图。

在附图中，1-感光检测结构，11-检测单元，111-基本检测元件，1111-电阻，1112-光电开关，112-单元外壳，1121-回路电缆，1122-串联接线端子，1123-回路电缆接线端子，1124-连接卡槽，1125-连接卡块，1126-采光窗口，21-电阻信号线，22-隔离变送器，3-主控装置，31-交换机，32-计算机系统，33-现场连锁控制装置，4-矿仓，5-闭合回路，6-串联的连接线，7-固定元件，8-直流电源，9-仪表盒。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。

针对前述提出的目前在现有技术中缺少一种成本低廉、不受扬尘和水汽的使用环境因素影响、精确度高的矿仓料位的测量设备问题，提出了一种矿仓料位检测装置。

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

为了说明本发明提供的矿仓料位检测装置，图1示出了本发明实施例的矿仓料位检测装置的结构；图2示出了本发明实施例的检测单元的检测原理；图3示出了本发明实施例的检测单元的内部结构；图4示出了本发明实施例的检测单元的外部结构；图5示出了根据本发明实施例的检测单元间的连接结构。

如图1至图3共同所示，本发明提供的矿仓料位检测装置，包括感光检测结构1、信号转化装置和主控装置3；其中，感光检测结构1包括检测单元11，检测单元11包括至少两个竖直串联的基本检测元件111，串联后的基本检测元件111构成闭合回路5；基本检测元件111包括电阻1111和与电阻1111并联的光电开关1112；感光检测结构1竖直设置在矿仓4的内侧壁上，在矿仓4的顶端设置有为感光检测结构1提供光源的供光结构；信号转化装置包括与检测单元11电连接的电阻信号线21和与电阻信号线21电连接的隔离变送器22；隔离变送器22与主控装置3连接。

通过感光检测结构1，感光检测结构1包括检测单元11，检测单元11包括至少两个竖直串联的基本检测元件111，串联后的基本检测元件111构成闭合回路；基本检测元件111包括电阻1111和与电阻1111并联的光电开关1112；检测单元11连接电阻信号线21；电阻信号线21连接隔离变送器22；隔离变送器22与主控装置3连接；感光检测结构1接收光照后，实时反馈出电阻信号，通过隔离转换器22将该信号发送至主控装置3，主控装置3根据所测量的电阻值，将电阻值换算为对应的矿仓内物料高度，实现后续的连锁控制。本发明基于光学和电学原理，适用于钢铁企业大型储料仓的料位检测，不受仓内扬尘大、湿度高等恶略环境影响，保证测量精度的同时节约成本。

具体的，如图2所示，基本检测元件111括电阻1111和与电阻1111并联的光电开关1112，其中，电阻1111的电阻值优选10欧姆，当基本检测元件111接收到光照，光电开关1112接通，在闭合电路中，电阻1111的电阻值变为0欧姆；当光被物料遮挡的时，光电开关断开，电阻1111的电阻值恢复为原阻值10欧姆。每个检测单元11包括至少两个竖直串联的基本检测元件111，则可以通过测量串联后的电路电阻值来反应出被遮挡的基本检测元件111的个数，即长度。例如，每个检测单元11长度为50mm，需要测量高度为10m的矿仓料位，需要使用的检测单元11的个数如下：

N＝矿仓高度/检测单元11的长度＝1000cm/5cm＝200(个)

将检测单元11垂直连续安装在矿仓4的内侧壁，则可完成对仓内料位的测量。

其中，检测单元11包括的基本检测元件111的个数可根据实际需要设定，本发明的一个优选的实施例为，每个基本检测元件111的长度为5cm，检测单元11包括20个等距离串联的基本检测元件111，串联后的基本检测元件111构成回路。

如图3所示，作为本发明的优选方案，检测单元11还包括单元外壳112；基本检测元件111等距离串联并封装在单元外壳112内部；且在单元外壳112内部竖直封装有回路电缆1121；在单元外壳112的两端均设置有串联接线端子1122和回路电缆接线端子1123；串联接线端子1122与用于基本检测元件111之间串联的连接线6的端部连接；回路电缆接线端子1123与回路电缆1121的端部连接。

基本检测元件111等距离封装在单元外壳112内，同时在单元外壳112内封装回路电缆1121，同时通过在单元外壳112的两端均设置有串联接线端子1122和回路电缆接线端子1123，可以实现现场快速安装，同时预制件的标准化提高了测量的精度。其中，单元外壳112的长度优选为1m，当然也可根据实际需要设定长度，在此不作特别限定。

如图3至图5所示，共同作为本发明的优选方案，感光检测结构1包括至少两个检测单元11；相邻的检测单元11之间的串联接线端子1122通过电缆连接；相邻的检测单元11之间的回路电缆接线端子通过电缆连接；且，位于两端的检测单元11，其中一个检测单元11的边端的串联接线端子1122和回路电缆接线端子1123短接；另一个检测单元11的边端的串联接线端子1122和回路电缆接线端子1123均与电阻信号线21连接。通过上述设计，检测单元11的单元外壳112的长度标准化预先制定，提高了测量精度，可根据被测预先制矿仓4的高度，确定检测单元11的个数，实现现场快速安装。

如图4所示，作为本发明的优选方案，在单元外壳112的一端设置有连接卡槽1124；在单元外壳112的另一端设置有与连接卡槽1124适配的连接卡块1125；相邻的检测单元11之间通过连接卡槽1124和连接卡块1125插接连接。通过连接卡槽1124和连接卡块1125便于相邻的两个检测单元11无缝连接，进一步提高了测量精度；且，相邻的检测单元11插接连接，便于现场安装，提高安装效率。

作为本发明的优选方案，在单元外壳112的竖直方向上等距离设置有一排采光窗口1126。便于位于光源进入单元外壳112内。

作为本发明的优选方案，单元外壳112为矩形不锈钢外壳；和/或，采光窗口1126为防爆玻璃窗口。单元外壳112优选为1000mmx100mmx40mm，不锈钢材质,优选在单元外壳112表面设置10个50mmx30mm的采光窗口1126，窗口材质为耐磨防爆型玻璃,坚固，且便于光源进入。

作为本发明的优选方案，在矿仓4的内侧壁上设置有垂直槽道，单元外壳112通过固定元件7固定在垂直槽道上。在矿仓4内设置垂直槽道，尺寸与单元外壳112匹配，并在单元外壳112两侧通过固定元件7固定在垂直槽道的内侧壁上，本设计结构保证了检测环境下的仪表防护要求。

作为本发明的优选方案，固定元件7为液压扣紧结构。液压扣紧结构便于固定，且固定牢固。

作为本发明的优选方案，供光结构包括均匀设置在矿仓4顶端的至少四组稳定光源。设计4组稳定光源，均匀安装在矿仓4顶部边缘，以保证检测单元11接受光线时不被物料尖顶或仓内障碍物遮挡而产生检测误差。其中，稳定光源为照明灯灯光源。

作为本发明的优选方案，主控装置3包括与隔离变送器22连接的交换机31、分别与交换机31连接的计算机系统32和现场连锁控制装置33。电阻信号线21将检测单元11的阻值信号经过信号隔离变送器22转化为4～20mA标准信号，发送至交换机31，经过交换机31信号交换后，发送至计算机系统32，计算机系统32根据所测量的电阻值，将电阻值换算为对应的矿仓4内物料高度，在将信号发送至现场连锁控制装置33，实现上位机的监测、记录、报警等连锁控制。

作为本发明的优选方案，在隔离变送器22的电源连接口连接有直流电源8。直流电源8用于给隔离变送器22供电。为了保护隔离变送器22和直流电源8，将隔离变送器22和直流电源8设置在仪表盒9中。

通过上述具体实施方式可看出，本发明提供的矿仓料位检测装置，通过感光检测结构，感光检测结构包括检测单元，检测单元包括至少两个竖直串联的基本检测元件，串联后的基本检测元件构成闭合回路；基本检测元件包括电阻和与电阻并联的光电开关；检测单元连接电阻信号线；电阻信号线连接隔离变送器；隔离变送器与主控装置连接；感光检测结构接收光照后，实时反馈出电阻信号，通过隔离转换器将该信号发送至主控装置，主控装置根据所测量的电阻值，将电阻值换算为对应的矿仓内物料高度，实现后续的连锁控制。本发明基于光学和电学原理，适用于钢铁企业大型储料仓的料位检测，不受仓内扬尘大、湿度高等恶略环境影响，保证测量精度的同时节约成本。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的矿仓料位检测装置。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的矿仓料位检测装置，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。