本實用新型涉及一種基于超聲波測距的皮帶跑偏報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及超聲波測距和通信等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

運輸皮帶是物料短途運輸?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)。皮帶跑偏是運輸皮帶作業(yè)過程中最為常見的故障，其危害性極大，帶跑偏輕則造成撒料、皮帶磨損；重則由于皮帶與機架劇烈摩擦引起皮帶軟化、燒焦甚至引起火災(zāi)，造成整個生產(chǎn)線停產(chǎn)。所以及時、準確地檢測皮帶跑偏具有非常重要的意義。目前皮帶跑偏檢測主要的方法是使用跑偏檢測開關(guān)，即行程開關(guān)。使用時將行程開關(guān)成對安裝于輸送機頭部或尾部，當皮帶跑偏時皮帶邊緣接觸壓迫行程開關(guān)觸頭產(chǎn)生移動觸發(fā)報警。跑偏檢測開關(guān)是機械式開關(guān)，采用接觸式檢測方式，當其應(yīng)用于如煤礦井下等較為惡劣的生產(chǎn)環(huán)境時，極易被煤塵、泥污、油泥等影響，易發(fā)生誤報、漏報等故障。因此，跑偏檢測開關(guān)的故障率較高。為保障跑偏檢測開關(guān)正常工作，需專職人員人工對開關(guān)進行定期維護，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原理的、運行可靠、便于實施、維護成本低的檢測運輸皮帶跑偏的新方法與系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型目的在于提供一種基于超聲波的皮帶跑偏報警系統(tǒng)，采用非接觸式檢測原理，運行可靠且維護成本低。所述檢測報警系統(tǒng)采用集中式系統(tǒng)架構(gòu)，可同時處理系統(tǒng)內(nèi)對多個運輸皮帶的采集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對多個運輸皮帶進行實時遠程監(jiān)控。所述檢測報警系統(tǒng)主要包括超聲波測距傳感器、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控服務(wù)器及顯示終端；在各運輸皮帶安裝一組兩個超聲波測距傳感器，超聲波測距傳感器安裝于皮帶兩個邊緣上方，安裝高度相同，且安裝高度高于物料高度，兩個超聲波測距傳感器中心位置連線垂直于皮帶運行方向；監(jiān)控服務(wù)器接收各條運輸皮帶上的超聲波測距傳感器通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；監(jiān)控服務(wù)器處理并檢測數(shù)據(jù)，根據(jù)檢測結(jié)果通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)向皮帶的控制設(shè)備和顯示終端發(fā)送運輸皮帶跑偏和跑偏方向的邏輯數(shù)據(jù)，通過皮帶控制設(shè)備控制皮帶停止運行；顯示終端用于顯示各皮帶運行狀態(tài)。

1.所述報警系統(tǒng)進一步包括：所述監(jiān)控服務(wù)器主要包括通信單元、存儲單元和數(shù)據(jù)處理單元；通信單元負責采集接收通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸來的各組超聲波測距傳感器的距離數(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；存儲單元負責存儲所有皮帶的實時與歷史數(shù)據(jù)，及各皮帶檢測相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理單元負責處理通信單元接收的數(shù)據(jù)，根據(jù)處理結(jié)果輸出報警信號。

2.所述報警系統(tǒng)進一步包括：測量前需對超聲波測距傳感器安裝位置進行校準，校準后一組的兩個超聲波測距傳感器測量的距離差值應(yīng)小于設(shè)定閾值。

3.所述報警系統(tǒng)進一步包括：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)備負責所有接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的數(shù)據(jù)交換；接入交換設(shè)備主要負責超聲波測距傳感器的網(wǎng)絡(luò)接入。

4.所述報警系統(tǒng)進一步包括：同一條運輸皮帶可安裝多組超聲波測距傳感器，對不同皮帶不同位置進行檢測。

附圖說明

圖1基于超聲波測距的皮帶跑偏報警系統(tǒng)組成示意圖。

圖2超聲波測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檢測報警實施過程示意圖。

圖5皮帶未跑偏時兩側(cè)距離數(shù)據(jù)對照示意圖。

圖6皮帶跑偏時兩側(cè)距離數(shù)據(jù)對照示意圖。

具體實施方式

如圖1所示實施示例中，所述報警系統(tǒng)組成包括：

1.監(jiān)控服務(wù)器(101)，負責接收系統(tǒng)內(nèi)所有超聲波測距傳感器上傳的數(shù)據(jù)，并處理數(shù)據(jù)得到各皮帶運行速度和運行狀態(tài)，連接皮帶的控制設(shè)備實現(xiàn)對皮帶的控制。

2.顯示終端(102)，負責顯示顯示各皮帶速度和運行狀態(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，負責所有接入有線網(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)場總線方式組建網(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，負責將設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)交換。

5.超聲波測距傳感器(105)，測距距離應(yīng)大于4米，采用具有網(wǎng)絡(luò)接口的超聲波測距傳感器，連接接入交換機；如所選用的超聲波測距傳感器沒有網(wǎng)絡(luò)接口，需增加通信轉(zhuǎn)換裝置將超聲波測距傳感器接入網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)采集可采用深圳導向機電技術(shù)有限公司的KS109超聲波測距模塊，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。

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

參考圖3，監(jiān)控服務(wù)器包括：

1.通信單元(301)，負責監(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)實現(xiàn)，通過端口(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)標準要求，可使用網(wǎng)卡芯片，也可使用現(xiàn)場總線芯片。

2.存儲單元(304)，包括數(shù)據(jù)管理單元(305)和存儲元件(306)，數(shù)據(jù)管理單元負責對存儲元件的存儲空間資源進行管理，包括存儲數(shù)據(jù)地址管理和數(shù)據(jù)檢索查詢服務(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實現(xiàn)。

所述系統(tǒng)監(jiān)測報警的具體實施步驟如圖4所示：

1.位置校準(401)，在系統(tǒng)的各組超聲波測距傳感器使用前需進行位置校準，校準時需對位置正常的皮帶使用超聲波測距設(shè)備進行測量，獲得超聲波至皮帶的邊緣距離A_L和A_R，計算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，通過現(xiàn)場測量設(shè)定或人為設(shè)定得到。如裝置之前已做校準可省略該步驟。

2.距離采集(402)，監(jiān)控服務(wù)器通過通信單元接收獲得某組超聲波測距傳感器至皮帶的邊緣距離B_L和B_R。

3.跑偏邏輯判斷處理(403)，監(jiān)控服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理單元的比較器通過比較實時皮帶的邊緣距離，如|B_L-B_R|＞F，則判定為跑偏。F為設(shè)定閾值，通過現(xiàn)場測量設(shè)定或人為設(shè)定得到。

4.方向判定處理(404)，監(jiān)控服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理單元的比較器將B_L-B_R與零進行比較，如大于零則皮帶向右跑偏，如小于零則向左跑偏。

5.報警處理(405)，監(jiān)控服務(wù)器的通信單元向顯示終端和皮帶控制設(shè)備發(fā)送跑偏及跑偏方向報警邏輯數(shù)據(jù)，顯示終端顯示相關(guān)信息，皮帶控制設(shè)備控制皮帶停止運行。