一种烟丝输送管道堵塞定位方法及装置

技术领域

本发明属于烟草生产辅助设备技术领域，具体涉及一种烟丝输送管道堵塞定位方法及装置。

背景技术

卷烟生产企业的烟丝输送采用密封管道负压风送方式，管道布局具有封闭严、跨度长、数量多等特点。烟丝输送过程中，由于在管道转弯处采用软胶内嵌钢圈固定方式，导致烟丝与管道内壁摩擦阻力增大，易发生堵塞。烟丝负压风送速度较快，一旦管道内某一处发生堵塞，很快烟丝就会累积堵塞，最长甚至可达百米。现有技术进行堵塞处理时主要采用敲击法，工人沿管道进行敲击，根据回声和敲击经验查找堵塞点，然后进行管道拆卸、烟丝疏通、管道组装。该堵塞处理方式不仅操作麻烦，耗时费力，而且堵点发现慢，往往在生产受到影响后操作人员才会进行检查，导致堵塞烟丝积累过多，疏通效率低，恢复生产时间较长。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的烟丝输送管道堵塞后不能第一时间发现并找到堵点，需要人力敲击寻找堵点，效率低，影响生产，耗费人力多等问题，提出一种烟丝输送管道堵塞定位方法及装置。本发明的方法及装置能够自动快速找到烟丝输送管道的堵点位置，并发出报警，向工作人员指示堵点位置，利于快速疏通烟丝输送管道，恢复生产。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种烟丝输送管道堵塞定位方法，敲击烟丝输送管道的外壁，产生次声波，同时接收次声波回波；管道内发生堵塞时，流道截面积变化引起压力波动，从而使得接收到的次声波回波与未堵塞部位的次声波回波不同；接收到的次声波回波通过滤波、放大，采用短时幅度-过零率函数方法凸显和识别堵塞时次声波回波；通过测定和计算次声波在烟丝输送管道内的传播速度v；计算次声波发出时间和堵塞部位次声波回波的时间差Δm；烟丝输送管道堵塞位置距离烟丝输送管道敲击位置的距离为L，则：

作为进一步的技术改进，识别堵塞时次声波回波的短时幅度-过零率函数为

作为进一步的技术改进，

其中，X

作为进一步的技术改进，

作为进一步的技术改进，次声波在烟丝输送管道内的传播速度v的计算公式为v＝sqrt(Q/o)；Q＝do/(de/o)，其中，Q称为体积弹性模量，o为介质的密度，de、do分别为压强和密度的微小变化补偿量。

作为进一步的技术改进，以敲击烟丝输送管道外壁的时间点为次声波发出的时间m

作为进一步的技术改进，一种烟丝输送管道堵塞定位的装置，包括不封闭的固定软胶套及功能部；所述功能部设置在固定软胶套上；所述功能部上设有指示灯与按键区、显示屏、撞针发生装置、声光报警器及控制系统；所述控制系统包括次声波接收模块、计时模块、计算模块、滤波模块、放大电路及核心处理器；所述指示灯与按键区、显示屏、撞针发生装置及声光报警器均连接控制系统。所述固定软胶套成不封闭弧形，可以匹配包裹在烟丝输送管道外部；所述指示灯与按键区上设置有指示灯和按键，所述指示灯用于显示功能部的工作情况，所述按键用于操作控制所述功能部，例如启停等；所述显示屏可以显示次声波回波的波形，并显示堵点距离位置；所述撞针发生装置可通过撞针撞击烟丝输送管道外壁，产生声波；所述功能部设置阀值，当检测到的次声波回波接近阀值时判断烟丝输送管道即将堵塞，此时所述声光报警器发出一种颜色的光，并进行报警，提醒操作人员快速进行检修，避免堵塞；当真正堵塞时声光报警器发出另一种光并报警，提醒操作人员烟丝输送管道堵塞；所述次声波接收模块用于接收次声波信息，并形成电信号；所述计时模块用于计算次声波发出和收到回波的时间间隔；所述计算模块用于将各种参数进行公式计算；所述滤波模块用于次声波回波接收的滤波；所述放大电路对次声波回波信号进行放大；所述核心处理器可以为TMS320F2812核心处理器，能够进行声波阵列计算；所述功能部内设有电源；本烟丝输送管道堵塞定位的装置匹配上述烟丝输送管道堵塞定位方法。

作为进一步的技术改进，所述撞针发生装置内部设有空腔；所述空腔底部开口并接触烟丝输送管道；在所述空腔内设有金属底板；所述金属底板的上表面与空腔侧壁之间连有弹簧，下表面设有撞针；所述空腔的侧壁上还设有电磁铁；所述电磁铁位于在金属底板的下方。所述电磁铁通电后可以将金属底板向下吸，使得所述撞针从空腔底部开口处撞击烟丝输送管道，产生次声波；所述电磁铁断电后弹簧将金属底板连同撞针一起拉回。

作为进一步的技术改进，所述固定软胶套的内表面上设有磁铁片。所述磁铁片可以吸住烟丝输送管道外壁用于固定。

作为进一步的技术改进，所述烟丝输送管道内设有温度传感器及压力传感器。所述温度传感器及压力传感器用于检测烟丝输送管道内的压力及温度，提供补偿值依据。

以上所述的烟丝输送管道堵塞定位的装置的使用方法：

撞针发生装置的撞针撞击烟丝输送管道外壁，发出次声波；次声波接收模块接收发出的次声波，计时模块记录次声波发出及回波接收的时间；次声波的回波被次声波接收模块接收，通过短时幅度-过零率函数方法凸显和识别堵塞时次声波回波，并通过计算模块、滤波模块和放大电路，由核心处理器进行数据处理，最后波形以及堵塞位置与烟丝输送管道敲击位置的距离在显示屏上显示；功能部设置阀值，当检测到的次声波回波接近阀值时判断烟丝输送管道即将堵塞，此时声光报警器发出一种颜色的光，并进行报警，提醒操作人员快速进行检修，避免堵塞；当真正堵塞时声光报警器发出另一种光并报警，提醒操作人员烟丝输送管道堵塞；随后操作人员在显示屏上查看烟丝输送管道堵塞情况，并对烟丝输送管道进行疏通。

本发明技术方案具有以下有益效果：

1.本发明通过次声波的发出与接收，能够对烟丝输送管道内的堵塞情况进行检测，一旦发生堵塞或有堵塞风险则立即进行报警，避免堵塞后人力检查堵塞位置带来的效率低、耗费人力等问题。

2.本发明装置通过短时幅度-过零率函数，可以凸显和识别烟丝输送管道的堵塞情况，加强识别准确率。

3.本发明装置可以通过计算，得出烟丝输送管道堵塞位置与管道外壁敲击位置的距离，快速指导操作人员排除管道堵塞问题，提高了检修效率，节省堵点排查人力，对快速恢复生产起到帮助。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图。

图2为本发明装置的整体结构示意图。

图3为固定软胶套及功能部的结构示意图。

图4为撞针发生装置的结构示意图。

附图标记：1-固定软胶套，2-功能部，3-指示灯与按键区，4-显示屏，5-撞针发生装置，6-声光报警器，7-磁铁片，8-空腔，9-金属底板，10-撞针，11-电磁铁，12-弹簧，13-烟丝输送管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例一：

如图1～3所示，一种烟丝输送管道堵塞定位方法，敲击烟丝输送管道的外壁，产生次声波，同时接收次声波回波；管道内发生堵塞时，流道截面积变化引起压力波动，从而使得接收到的次声波回波与未堵塞部位的次声波回波不同；接收到的次声波回波通过滤波、放大，采用短时幅度-过零率函数方法凸显和识别堵塞时次声波回波；通过测定和计算次声波在烟丝输送管道内的传播速度v；计算次声波发出时间和堵塞部位次声波回波的时间差Δm；烟丝输送管道堵塞位置距离烟丝输送管道敲击位置的距离为L，则：

识别堵塞时次声波回波的短时幅度-过零率函数为

其中，N为第g帧信号的帧长，γ为幅度敏感因子，即E

其中，X

其中，C

次声波在烟丝输送管道内的传播速度v的计算公式为v＝sqrt(Q/o)；Q＝do/(de/o)，其中，Q称为体积弹性模量，o为介质的密度，de、do分别为压强和密度的微小变化补偿量。

以敲击烟丝输送管道外壁的时间点为次声波发出的时间m

一种烟丝输送管道堵塞定位的装置，所述包括不封闭的固定软胶套1及功能部2；所述功能部2设置在固定软胶套1上；所述功能部2上设有指示灯与按键区3、显示屏4、撞针发生装置5、声光报警器6及控制系统；所述控制系统包括次声波接收模块、计时模块、计算模块、滤波模块、放大电路及核心处理器；所述指示灯与按键区3、显示屏4、撞针发生装置5及声光报警器6均连接控制系统。

所述烟丝输送管道13内设有温度传感器及压力传感器。

撞针发生装置5的撞针10撞击烟丝输送管道13外壁，发出次声波；次声波接收模块接收发出的次声波，计时模块记录次声波发出及回波接收的时间；次声波的回波被次声波接收模块接收，通过短时幅度-过零率函数方法凸显和识别堵塞时次声波回波，并通过计算模块、滤波模块和放大电路，由核心处理器进行数据处理，最后波形以及堵塞位置与烟丝输送管道13敲击位置的距离在显示屏4上显示；功能部2设置阀值，当检测到的次声波回波接近阀值时判断烟丝输送管道13即将堵塞，此时声光报警器6发出一种颜色的光，并进行报警，提醒操作人员快速进行检修，避免堵塞；当真正堵塞时声光报警器6发出另一种光并报警，提醒操作人员烟丝输送管道13堵塞；随后操作人员在显示屏4上查看烟丝输送管道13堵塞情况，并对烟丝输送管道13进行疏通。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于：如图4所示，所述撞针发生装置5内部设有空腔8；所述空腔8底部开口并接触烟丝输送管道13；在所述空腔8内设有金属底板9；所述金属底板9的上表面与空腔8侧壁之间连有弹簧12，下表面设有撞针10；所述空腔8的侧壁上还设有电磁铁11；所述电磁铁11位于在金属底板9的下方。

本实施例的使用方法与实施例一相同。

实施例三：

本实施例与实施例二的区别在于：所述固定软胶套1的内表面上设有磁铁片7。

本实施例的使用方法与实施例一相同。

实施例四：

本实施例与实施例三的区别在于：如图4所示，所述撞针发生装置5内部设有空腔8；所述空腔8底部开口并接触烟丝输送管道13；在所述空腔8内设有金属底板9；所述金属底板9的上表面与空腔8侧壁之间连有弹簧12，下表面设有撞针10；所述空腔8的侧壁上还设有电磁铁11；所述电磁铁11位于在金属底板9的下方。所述固定软胶套1的内表面上设有磁铁片7。

本实施例的使用方法与实施例一相同。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“前”、“后”、“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。