[发明专利]一种基于工业在线检测的矿车自动装矿方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及矿山井下无人看管自动运输系统，特别地，涉及一种基于工业在线检测的矿车自动装矿方法及系统。

背景技术

无人采矿是21世纪采矿技术发展的重要领域之一。地下无人采矿技术被国家科技部列为“十一五”、863计划首批启动专题的研究方向之一，进一步显示了无人釆矿技术领域在我国发展的趋势。目前无人矿山在国内的无人采矿技术仍处于的初期阶段。人们希望尽快研制开发适合我国的先进的地下无人采矿系统,这可以提高我国采矿工艺的可靠性、安全性、高效率的采矿生产，使采矿行业能够适应激烈的国际竞争。

电机车运输是井下开拓运输系统中矿废石的主要运输方式，传统的电机车运输中，矿车中矿废石装载主要是通过振动放矿机往矿车中装矿，同时需要在振动放矿中安排人员进行值班，按照矿山中一天3班的生产调度，在每个装矿点中每天需要安排3人进行值班，存在着劳动强度大，成本高，不利于矿山的智能化发展；同时，对矿车装矿量的多少主要是进行人为的目测，不能对每天的采矿量进行统计，不利于矿山的智能化管理。目前，矿山井下电机车运输系统中，还没有矿山在矿废石装载过程中实现自动检测与控制。

激光检测主要应用于位移检测，由于激光位移检测能够实现非接触式检测，并且检测速度快、精度高、现场抗干扰能力强等优点，在工业在线检测领域发展迅速。由于矿车结构的特殊性，不便于对装矿量进行直接计量，同时矿石装载过程是个动态的，装矿过程中环境复杂，粉尘多，噪声大。如何实现电机车运输中矿石物料的自动检测与装载，实现装矿的自动化，提高矿山系统的智能化水平，降低劳动强度，节约成本，是急需解决的技术问题。

发明内容

本发明需要解决的问题是，结合当前激光非接触式位移检测上的应用和推广，针对目前矿山井下电机车运输系统的不足之处，提出了一种基于工业在线检测的矿车自动装矿方法及系统，从硬件和软件方面实现对矿车矿石装载过程中矿石的检测和计量，实现井下电机车运输系统的无人看管，提供矿山的智能化程度。

本发明的技术方案为：一种基于工业在线检测的矿车自动装矿方法，包括如下步骤：

将五路激光传感器固定在待装矿矿车上方，矿车装矿时激光传感检测系统按照设定的时间间隔，连续采集矿车中矿石的高度；

根据矿石的动安息角和检测到的矿石高度实时数据，构造出堆积矿石的包络曲线，并计算实时装矿体积；

将装载过程中矿石体积与预设标准装载体积进行对比，当达到标准装载体积时，振动放旷机停止装矿；

所述五路激光传感器位置布置为，振动放矿机中心线和振动放矿机在矿车中的落矿点中心线交点安装1#传感器，另外4路激光传感器布置于1#传感器四周，构成矩形四个顶点，宽度方向关于矿车中心线对称，长度方向关于振动放矿机中心线对称。

对矿车进行标定，获得矿车的实际停车位置，当矿车位置对准后，开启振动放旷机进行装矿。矿车标定位置为矿车连接器位置，轨道轨枕上安装有非接触式位移传感器，通过对标志物位置进行检测，测出矿车与振动放矿机中心线对位偏移距离。

进一步的，所述另外4路传感器长度方向保证矿车与振动放矿机中心线发生最大位置偏移时依然能够检测到矿车内部矿石物料高度。

当一个车厢装满矿后，停止装矿，电机车往前推进一个车厢，重复所述步骤进行装矿，直至一列车中所有矿车矿石装满。

进一步的，在放矿机对矿车底部椭圆部分进行装矿时，只开通1#传感器进行数据采集，此部分矿石高度为H₁，当装载高度大于H₁时，五路传感器全部开通，当1#传感器检测到高度在0-H₁+2/3H₂时，数据采集频率为10Hz；当高度大于H₁+2/3H₂，数据采集频率为20Hz。

进一步的，对采集到的数据首先进行滤波和降噪处理，将小波方法和自适应滤波方法相结合，对在线实时采集到的数据进行处理。

在一个具体实施方式中，矿石堆积的包络曲线构造方法如下：

(1)在直角坐标系下，根据矿车中心位置偏移距离，建立五路激光传感器每个检测点对应直角坐标系位置坐标：1#(x₁,y₁)，2#(x₂,y₂)，3#(x₃,y₃)，4#(x₄,y₄)，5#(x₅,y₅)；