粉仓料位检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及料位检测技术领域，尤其涉及一种粉仓料位检测系统及检测方法。

背景技术

现有技术中，粉仓料位系统主流的配置方式如图1所示，主要包括：贴片传感器，变送器，处理单元，显示终端等，具体工作方式为：贴片传感器完成粉仓支腿微应变的测量，变送器完成传感器输出模拟量向数字量的转换，同时，将数据以通讯的方式将数字量发往集控箱，集控箱完成标定、运算、组网、通讯等功能，显示器接收集控箱发来的料位数据进行显示。

但是现有技术的方案中贴片传感器输出模拟量信号，需变送单元进行信号转换，同时，集控箱、显示终端等的存在，导致成本较高，安装调试复杂。

发明内容

本发明提供一种粉仓料位检测系统及检测方法，用以解决现有技术中粉仓料位检测装置成本高、安装调试复杂的缺陷，能够缩减粉仓料位检测系统硬件、降低成本以及减少安装调试工作。

本发明提供一种粉仓料位检测系统，包括：

主传感器和云服务器；

所述主传感器安装在粉仓的支腿上；

所述主传感器包括第一应变检测单元、处理单元和第一AD转换单元；

所述第一应变检测单元与所述第一AD转换单元连接，所述第一AD转换单元与所述处理单元连接，所述处理单元与所述云服务器通信连接；所述第一AD转换单元用于将所述第一应变检测单元的第一模拟信号转换为第一数字信号；所述处理单元用于接收所述第一数字信号并上传至所述云服务器，所述云服务器用于根据所述处理单元上传的数据确定料位值。

可选地，还包括多个辅传感器，所述辅传感器安装在粉仓的支腿上；

所述辅传感器包括第二应变检测单元和第二AD转换单元；所述第二应变检测单元与所述第二AD转换单元连接，所述第二AD转换单元与所述处理单元通信连接；所述第二AD转换单元用于将所述第二应变检测单元的第二模拟信号转换为第二数字信号，所述处理单元还用于接收所述第二数字信号并上传至所述云服务器。

可选地，所述辅传感器与所述主传感器之间采用485通信。

可选地，所述主传感器包括第一温度检测单元，所述第一温度检测单元与所述第一AD转换单元连接，所述第一AD转换单元还用于将所述第一温度检测单元的第三模拟信号转换为第三数字信号，所述处理单元还用于接收所述第三数字信号并上传至所述云服务器；所述辅传感器包括第二温度检测单元，所述第二温度检测单元与所述第二AD转换单元连接，所述第二AD转换单元还用于将所述第二温度检测单元的第四模拟信号转换为第四数字信号，所述处理单元还用于接收所述第四数字信号并上传至所述云服务器。

可选地，所述第一应变检测单元和第二应变检测单元为弹性应变片。

可选地，还包括拨码开关，所述拨码开关用于设置所述主传感器和所述辅传感器的通信地址。

可选地，所述处理单元与所述云服务器之间采用4G通信。

可选地，所述主传感器还包括GPS单元，所述GPS单元与所述处理单元连接。

可选地，

所述主传感器与所述支腿的支撑点之间的距离大于预设距离；所述辅传感器与所述支腿的支撑点之间的距离大于所述预设距离；所述支撑点包括所述支腿与地面的接触点和所述支腿与所述粉仓的接触点。

本发明还提供一种粉仓料位的检测方法，应用于主传感器的处理单元，包括：

获取主传感器的第一数字信号和第三数字信号，并基于485通信接收多个辅传感器的第二数字信号和第四数据信号；

基于4G通信将所述第一数字信号、第三数字信号、第二数字信号和第四数据信号发送至云服务器，以指示所述云服务器根据所述第一数字信号、第三数字信号、第二数字信号和第四数据信号确定料位值。

本发明提供的一种粉仓料位检测系统及检测方法，其中，系统包括主传感器和云服务器；所述主传感器安装在粉仓的支腿上；所述主传感器包括第一应变检测单元、处理单元和第一AD转换单元；所述第一应变检测单元与所述第一AD转换单元连接，所述第一AD转换单元与所述处理单元连接，所述处理单元与所述云服务器通信连接；所述第一AD转换单元用于将所述第一应变检测单元的第一模拟信号转换为第一数字信号；所述处理单元用于接收所述第一数字信号并上传至所述云服务器，所述云服务器用于根据所述处理单元上传的数据确定料位值。即本发明中将处理单元和第一AD转换单元集成于主传感器中，能够直接输出数字量，且数字量直接上云，在云服务器端完成料位值的运算，缩减粉仓料位检测系统硬件配置，降低成本，而且由于器件更加精简，还能够减少系统的安装调试工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是现有技术中粉仓料位系统主流的配置方式示意图；

图2是本发明提供的主传感器结构示意图；

图3是本发明提供的保护壳接线端子示意图；

图4是本发明提供的粉仓料位检测系统布设方式示意图；

图5是本发明提供的粉仓料位的检测方法原理图；

图6是本发明提供的粉仓料位的检测方法流程图；

图7为本发明提供的电子设备示意图。

附图标记：

1-主传感器，2-辅传感器，3-粉仓，4-第一应变检测单元，5-第一温度检测单元，6-传感器出线，7-安装固定块，8-保护壳。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图2-图7描述本发明的粉仓料位检测系统及检测方法。

如图2-4所示，本发明提供一种粉仓料位检测系统，包括：主传感器1和云服务器；其中，主传感器1安装在粉仓3的支腿上；主传感器1的结构如图2所示，具体的，所述主传感器1包括第一应变检测单元4、处理单元和第一AD转换单元；

所述第一应变检测单元4与所述第一AD转换单元连接，所述第一AD转换单元与所述处理单元连接，所述处理单元与所述云服务器通信连接；所述第一AD转换单元用于将所述第一应变检测单元4的第一模拟信号转换为第一数字信号；所述处理单元用于接收所述第一数字信号并上传至所述云服务器，所述云服务器用于根据所述处理单元上传的数据确定料位值。

在一个具体的实施例中，主传感器1安装在粉仓3的支腿上之后，第一应变检测单元4与支腿接触，能够检测到支腿的应变量。

在一个具体的实施例中，在只有第一数字信号时，在计算料位值时，其受温度影响的应力系数可以选取默认值替代。

在一个具体的实施例中，主传感器1还包括第一温度检测单元5，所述第一温度检测单元5与所述第一AD转换单元连接，第二AD转换单元还用于将第二温度检测单元的第三模拟信号转换为第三数字信号，所述处理单元还用于接收所述第三数字信号并上传至所述云服务器；第一温度检测单元5用于检测粉仓3周边的环境温度；由于粉仓3一般是金属材质，环境温度对粉仓3的应力变化影响较大，所以设置第一温度检测单元5用于校正应力系数，可以使料位值的计算结果更准确。

在一个具体的实施例中，主传感器1还包括GPS单元，所述GPS单元与所述处理单元连接，用于获取粉仓的位置和本次的应力和温度等数据的采集时间。

在一个具体的实施例中，主传感器1还包括传感器出线6，传感器出线6是用于将第一应变检测单元4和第一温度检测单元5的信号传输至第一AD转换单元。

在一个具体的实施例中，主传感器1还包括安装固定块7，用于安装固定主传感器1，具体的，安装固定块7一方面用于固定主传感器1本身，另一方面还可以将第一温度检测单元5固定至主传感器1上。

在一个具体的实施例中，主传感器1还包括保护壳8，保护壳8中集成处理单元、GPS单元和第一AD转换单元，所以保护壳8接线端子如图3所示，其中上侧端子排与传感器出线6连接。具体的，保护壳8上端有6个接线端子，传感器出线6为6芯屏蔽线，颜色分别为红、黑、绿、白、黄、蓝，依次接E+(24V电源正)、E-(24V电源负)、S+(压力信号正)、S-(压力信号负)、T+(温度信号正)、T-(温度信号负)。保护壳8下端有2组接线端子，一进一出，均为电源正、电源负、485A和485B。

在一个具体的实施例中，主传感器1中处理单元与云服务器之间采用4G通信。

在一个具体的实施例中，每个主传感器1预设一个序列号，由于一个粉仓只有一个主传感器1，所以，在主传感器1的序列号上传云服务器时，能够表征数据来源于哪个粉仓。

在一个具体的实施例中，主传感器还包括GPS单元，所述GPS单元与所述处理单元连接，GPS单元用于定位粉仓的位置，比如具体位于哪个省市等信息，还用于确定主传感器获取数据的时间，并将定位和时间数据上传至处理单元。

在一个具体的实施例中，粉仓料位检测系统还包括多个辅传感器2，所述辅传感器2安装在粉仓3的支腿上；所述辅传感器2包括第二应变检测单元和第二AD转换单元；所述第二应变检测单元与所述第二AD转换单元连接，所述第二AD转换单元与所述处理单元通信连接；所述第二AD转换单元用于将所述第二应变检测单元的第二模拟信号转换为第二数字信号；所述处理单元用于接收第二AD转换单元的第二数字信号，并将接收的第二数字信号发送至云服务器。

在一个具体的实施例中，辅传感器2安装在粉仓3的支腿上之后，第二应变检测单元与支腿接触，能够检测到支腿的应变量。

在一个具体的实施例中，在只有第一数字信号和第二数字信号时，在计算料位值时，其受温度影响的应力系数可以选取默认值替代。

在一个具体的实施例中，所述辅传感器2还包括第二温度检测单元，所述第二温度检测单元与第二AD转换单元连接，所述第二AD转换单元与所述处理单元通信连接；第二AD转换单元还用于将第二温度检测单元的第四模拟信号转换为第四数字信号，所述处理单元还用于接收所述第四数字信号并上传至所述云服务器。第二温度检测单元用于检测粉仓3周围的环境温度；由于粉仓3一般是金属材质，环境温度对粉仓3的应力变化影响较大，所以设置第二温度检测单元用于校正应力系数，可以使料位值的计算结果更准确。

在一个具体的实施例中，多个所述辅传感器2与主传感器1之间采用485通信。

在一个具体的实施例中，辅传感器2与主传感器1基本结构相同，区别点在于主传感器1具备与4G通信功能(与云服务器通信)，还具备天线(用于实现4G通信功能)、GPS单元以及处理单元，而辅传感器2没有相关内容，这样设置的目的也是为了降低成本，在设置的主传感器1通过485通信接收多个辅传感器2的信号前提下，有一个主传感器1能够实现定位并与云服务器进行通信即可。

在一个具体的实施例中，所述第一应变检测单元4和第二应变检测单元为弹性应变片，该弹性应变片结构简单，可以减小主传感器和辅传感器的体积。

在一个具体的实施例中，粉仓料位检测系统还包括拨码开关，所述拨码开关用于设置所述主传感器和多个所述辅传感器的通信地址。例如，对于粉仓的四个支腿，每个支腿安装一个传感器，共有4个传感器，所以，可以将主传感器的485地址拨为1，其余辅传感器依次拨为2、3和4。

在一个具体的实施例中，粉仓料位检测系统还包括电源模块，所述电源模块用于为所述主传感器和/或多个所述辅传感器供电。优选的，电源模块为24V电源。

在一个具体的实施例中，主传感器1和辅传感器2均为贴片传感器。

图3是本发明提供的粉仓料位检测系统布设方式示意图，如图3所示，主传感器1为1个，辅传感器2为多个，主传感器1和多个辅传感器2分别设置于粉仓3的各个支腿上，即在粉仓3的任一支腿上安装主传感器1，在粉仓3的其他支腿上每个支腿安装一个辅传感器2。

需要说明的是，本发明中的辅传感器2的设置是出于降低成本考虑，常规来说，本发明中粉仓3的各个支腿上均可以设置主传感器1类型的传感器，为了降低成本，本发明提出了结构更加精简的辅传感器2，通过辅传感器2与主传感器1通信，在能够保证检测精度的基础上，降低了器件成本。

在一个具体的实施例中，主传感器1与支腿的支撑点之间的距离大于预设距离，且多个所述辅传感器2与支腿的支撑点之间的距离同样大于预设距离，支腿支撑点包括支腿与地面的接触点和支腿与粉仓的接触点。即若将支腿与地面的接触点记为第一支撑点，支腿与粉仓的接触点记为第二支撑点，主传感器1与第一支撑点之间的距离大于预设距离，且主传感器1与第二支撑点之间的距离大于预设距离。同样的，辅传感器2与第一支撑点之间的距离大于预设距离，且辅传感器2与第二支撑点之间的距离大于预设距离。这是由于支腿支撑点附近应力分布比较复杂，根据本发明的预设距离布设主传感器1和辅传感器2能够提高检测精度。

在一个具体的实施例中，预设距离为支腿直径的3-8倍中任意值，优选为支腿直径的5倍。

在一个具体的实施例中，主传感器1和辅传感器2均垂直于水平面焊接或者通过螺栓固定在支腿表面；螺栓固定时，螺栓紧固至50N·m。

在一个具体的实施例中，主传感器1和辅传感器2均为贴片传感器。

下面对本发明提供的粉仓料位的检测方法进行描述，下文描述的粉仓料位的检测方法与上文描述的粉仓料位的检测系统可相互对应参照。

本发明还公开了如下技术效果：

本发明通过贴片传感器采集微应变及温度，并进行数字量转换，基于通讯的方式将所有支腿的数据同步至主传感器，云服务器接收主传感器上传的数据，完成组网、运算、料位输出等，实现粉仓料位的实时检测。

本发明可以最大限度的降低料位检测系统的硬件成本、减少安装调试工作。

如图5和图6所示，主传感器通过485接口与其余辅传感器轮询通讯，获取其余辅传感器输出的微应变AD值及温度AD值。

基于4G TCP服务，主传感器中的处理单元将粉仓所有传感器(包括主传感器和辅传感器)AD值及主传感器自身序列号、GPS时间上传至云服务器。

云服务器将解析主传感器上传的数据包，根据数据确定料位值，并进行输出显示。

在一个具体的实施例中，云服务器还能够依据序列号，将数据分配至对应的数据结构，实现现场多条生产线多个粉仓的组网。

在一个具体的实施例中，云服务器可以对料位系统进行授权，授权用户可以基于APP或者网页端登录料位系统，实现料位标定，料位查看，参数配置等。

本发明还提供一种粉仓料位的检测方法，应用于处理单元，如图6所示，包括：

步骤601：获取主传感器的第一数字信号和第三数字信号，并基于485通信接收多个辅传感器的第二数字信号和第四数据信号。

步骤602：基于4G通信将所述第一数字信号、第三数字信号、第二数字信号和第四数据信号发送至云服务器，以指示所述云服务器根据所述第一数字信号、第三数字信号、第二数字信号和第四数据信号确定料位值。

另外，本发明还提供一种电子设备的实体结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)710、通信接口(Communications Interface)720、存储器(memory)730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，以执行粉仓料位的检测方法，包括：

获取所述主传感器的第一数字信号和第三数字信号，并基于485通信接收多个所述辅传感器的第二数字信号和第四数据信号。

基于4G通信将所述第一数字信号、第三数字信号、第二数字信号和第四数据信号发送至所述云服务器，以指示所述云服务器根据所述第一数字信号、第三数字信号、第二数字信号和第四数据信号确定料位值。

此外，上述的存储器730中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行粉仓料位的检测方法，包括：

获取所述主传感器的第一数字信号和第三数字信号，并基于485通信接收多个所述辅传感器的第二数字信号和第四数据信号。

基于4G通信将所述第一数字信号、第三数字信号、第二数字信号和第四数据信号发送至所述云服务器，以指示所述云服务器根据所述第一数字信号、第三数字信号、第二数字信号和第四数据信号确定料位值。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行粉仓料位的检测方法，包括：

获取所述主传感器的第一数字信号和第三数字信号，并基于485通信接收多个所述辅传感器的第二数字信号和第四数据信号。

基于4G通信将所述第一数字信号、第三数字信号、第二数字信号和第四数据信号发送至所述云服务器，以指示所述云服务器根据所述第一数字信号、第三数字信号、第二数字信号和第四数据信号确定料位值。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。