本發(fā)明涉及一種基于超聲波測(cè)距的皮帶檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及超聲波測(cè)距和通信等領(lǐng)域。

運(yùn)輸皮帶是物料短途運(yùn)輸?shù)闹匾O(shè)備，廣泛應(yīng)用于礦山、農(nóng)業(yè)、食品、煙草等生產(chǎn)行業(yè)。皮帶跑偏是運(yùn)輸皮帶作業(yè)過(guò)程中最為常見(jiàn)的故障，其危害性極大，帶跑偏輕則造成撒料、皮帶磨損；重則由于皮帶與機(jī)架劇烈摩擦引起皮帶軟化、燒焦甚至引起火災(zāi)，造成整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)停產(chǎn)。所以及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測(cè)皮帶跑偏具有非常重要的意義。目前皮帶跑偏檢測(cè)主要的方法是使用跑偏檢測(cè)開(kāi)關(guān)，即行程開(kāi)關(guān)。使用時(shí)將行程開(kāi)關(guān)成對(duì)安裝于輸送機(jī)頭部或尾部，當(dāng)皮帶跑偏時(shí)皮帶邊緣接觸壓迫行程開(kāi)關(guān)觸頭產(chǎn)生移動(dòng)觸發(fā)報(bào)警。跑偏檢測(cè)開(kāi)關(guān)是機(jī)械式開(kāi)關(guān)，采用接觸式檢測(cè)方式，當(dāng)其應(yīng)用于如煤礦井下等較為惡劣的生產(chǎn)環(huán)境時(shí)，極易被煤塵、泥污、油泥等影響，易發(fā)生誤報(bào)、漏報(bào)等故障。因此，跑偏檢測(cè)開(kāi)關(guān)的故障率較高。為保障跑偏檢測(cè)開(kāi)關(guān)正常工作，需專(zhuān)職人員人工對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行定期維護(hù)，使用的人力成本較高。

因此，目前需要一種采用非接觸式檢測(cè)原理的、運(yùn)行可靠、便于實(shí)施、維護(hù)成本低的檢測(cè)運(yùn)輸皮帶跑偏的新方法與系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種基于超聲波的皮帶檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，采用非接觸式檢測(cè)原理，運(yùn)行可靠且維護(hù)成本低。所述檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)采用集中式系統(tǒng)架構(gòu)，可同時(shí)處理系統(tǒng)內(nèi)對(duì)多個(gè)運(yùn)輸皮帶的采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)運(yùn)輸皮帶進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。所述檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)主要包括超聲波測(cè)距傳感器、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控服務(wù)器及顯示終端；在各運(yùn)輸皮帶安裝一組兩個(gè)超聲波測(cè)距傳感器，超聲波測(cè)距傳感器安裝于皮帶兩個(gè)邊緣上方，安裝高度相同，且安裝高度高于物料高度，兩個(gè)超聲波測(cè)距傳感器中心位置連線(xiàn)垂直于皮帶運(yùn)行方向；監(jiān)控服務(wù)器接收各條運(yùn)輸皮帶上的超聲波測(cè)距傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；監(jiān)控服務(wù)器處理并檢測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到某條皮帶上的兩個(gè)超聲波測(cè)距傳感器的距離數(shù)據(jù)的差的絕對(duì)值超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)，則判定皮帶跑偏，并通過(guò)差值的符號(hào)判定跑偏方向；監(jiān)控服務(wù)器通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)向皮帶的控制設(shè)備和顯示終端發(fā)送運(yùn)輸皮帶跑偏和跑偏方向的邏輯數(shù)據(jù)，通過(guò)皮帶控制設(shè)備控制皮帶停止運(yùn)行；顯示終端用于顯示各皮帶運(yùn)行狀態(tài)。

1.所述檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)一步包括：所述監(jiān)控服務(wù)器主要包括通信單元、存儲(chǔ)單元和數(shù)據(jù)處理單元；通信單元負(fù)責(zé)采集接收通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸來(lái)的各組超聲波測(cè)距傳感器的距離數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)處理單元處理的數(shù)據(jù)發(fā)送顯示終端顯示；存儲(chǔ)單元負(fù)責(zé)存儲(chǔ)所有皮帶的實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù)，及各皮帶檢測(cè)相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理單元負(fù)責(zé)處理通信單元接收的數(shù)據(jù)，根據(jù)處理結(jié)果輸出報(bào)警信號(hào)。

2.所述檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)一步包括：測(cè)量前需對(duì)超聲波測(cè)距傳感器安裝位置進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)后一組的兩個(gè)超聲波測(cè)距傳感器測(cè)量的距離差值應(yīng)小于設(shè)定閾值。

3.所述檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)一步包括：數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的主要設(shè)備包括核心交換設(shè)備和接入交換設(shè)備；核心交換設(shè)備負(fù)責(zé)所有接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的數(shù)據(jù)交換；接入交換設(shè)備主要負(fù)責(zé)超聲波測(cè)距傳感器的網(wǎng)絡(luò)接入。

4.所述檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)一步包括：同一條運(yùn)輸皮帶可安裝多組超聲波測(cè)距傳感器，對(duì)不同皮帶不同位置進(jìn)行檢測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1基于超聲波測(cè)距的皮帶檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)組成示意圖。

圖2超聲波測(cè)距傳感器安裝示意圖。

圖3監(jiān)控服務(wù)器功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4檢測(cè)報(bào)警實(shí)施過(guò)程示意圖。

圖5皮帶未跑偏時(shí)兩側(cè)距離數(shù)據(jù)對(duì)照示意圖。

圖6皮帶跑偏時(shí)兩側(cè)距離數(shù)據(jù)對(duì)照示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示實(shí)施示例中，所述檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)組成包括：

1.監(jiān)控服務(wù)器(101)，負(fù)責(zé)接收系統(tǒng)內(nèi)所有超聲波測(cè)距傳感器上傳的數(shù)據(jù)，并處理數(shù)據(jù)得到各皮帶運(yùn)行速度和運(yùn)行狀態(tài)，連接皮帶的控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶的控制。

2.顯示終端(102)，負(fù)責(zé)顯示顯示各皮帶速度和運(yùn)行狀態(tài)。

3.核心交換設(shè)備(103)，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的核心管理和交換設(shè)備，負(fù)責(zé)所有接入有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的管理和數(shù)據(jù)交換，如網(wǎng)絡(luò)范圍較大，選用以太網(wǎng)組網(wǎng)，如網(wǎng)絡(luò)在一定范圍內(nèi)，也可選用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方式組建網(wǎng)絡(luò)。

4.接入交換設(shè)備(104)，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的接入設(shè)備，負(fù)責(zé)將設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)交換。

5.超聲波測(cè)距傳感器(105)，測(cè)距距離應(yīng)大于4米，采用具有網(wǎng)絡(luò)接口的超聲波測(cè)距傳感器，連接接入交換機(jī)；如所選用的超聲波測(cè)距傳感器沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)接口，需增加通信轉(zhuǎn)換裝置將超聲波測(cè)距傳感器接入網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)采集可采用深圳導(dǎo)向機(jī)電技術(shù)有限公司的KS109超聲波測(cè)距模塊，通信接口可采用深圳市微雪電子有限公司的UART TO ETH轉(zhuǎn)換模塊。

超聲波測(cè)距傳感器安裝參考圖2，超聲波測(cè)距傳感器(203)分別安裝于位于支架(202)上，位于運(yùn)輸皮帶(201)兩個(gè)邊緣上方，且安裝高度相同，安裝高度高于物料高度，為保證監(jiān)測(cè)精度超聲波測(cè)距傳感器應(yīng)盡量靠近皮帶表面；兩個(gè)超聲波測(cè)距傳感器中心位置連線(xiàn)垂直于皮帶運(yùn)行方向。

參考圖3，監(jiān)控服務(wù)器包括：

1.通信單元(301)，負(fù)責(zé)監(jiān)控服務(wù)器數(shù)據(jù)的輸入輸出，功能主要由接口芯片(302)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)端口(303)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，接口芯片應(yīng)符合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)要求，可使用網(wǎng)卡芯片，也可使用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)芯片。

2.存儲(chǔ)單元(304)，包括數(shù)據(jù)管理單元(305)和存儲(chǔ)元件(306)，數(shù)據(jù)管理單元負(fù)責(zé)對(duì)存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)空間資源進(jìn)行管理，包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)地址管理和數(shù)據(jù)檢索查詢(xún)服務(wù)管理。

3.數(shù)據(jù)處理單元(307)用于執(zhí)行數(shù)據(jù)比較工作，主要部件為比較器(308)可使用微處理器，也可使用FPGA實(shí)現(xiàn)。

所述系統(tǒng)監(jiān)測(cè)報(bào)警的具體實(shí)施步驟如圖3所示：

1.(401)判斷各組超聲波測(cè)距傳感器是否已經(jīng)校準(zhǔn)，如未校準(zhǔn)，則進(jìn)行位置校準(zhǔn)(402)，如已校準(zhǔn)則執(zhí)行(403)，直接檢測(cè)。

2.(402)位置校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)需對(duì)位置正常的皮帶使用超聲波測(cè)距設(shè)備進(jìn)行測(cè)量，獲得超聲波至皮帶的邊緣距離A_L和A_R，計(jì)算A_L-A_R，如|A_L-A_R|＞G，則調(diào)整支架(202)傾斜度使|A_L-A_R|＜G。G為設(shè)定閾值，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量設(shè)定或人為設(shè)定得到。

3.(403)通信單元接收超聲波測(cè)距傳感器測(cè)量獲得一組超聲波測(cè)距傳感器至皮帶的邊緣距離B_L和B_R。

4.(404)監(jiān)控服務(wù)器通過(guò)比較實(shí)時(shí)皮帶的一組邊緣距離數(shù)據(jù)，如|B_L-B_R|＞F，則執(zhí)行(405)，否則返回(403)。F為設(shè)定閾值，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量設(shè)定或人為設(shè)定得到。

5.(405)判斷B_L-B_R是否大于零，如大于零則皮帶向右跑偏，如小于零則向左跑偏。

6.(406)監(jiān)控服務(wù)器向顯示終端和該皮帶控制設(shè)備發(fā)送跑偏及跑偏方向報(bào)警數(shù)據(jù)，顯示終端顯示該皮帶的相關(guān)跑偏報(bào)警信息，皮帶控制設(shè)備控制該皮帶停止運(yùn)行。