用于带式输送机的皮带跑偏检测系统

572 编辑：中冶有色技术网来源：广州华方智能科技有限公司

2024-01-05 15:37:12

权利要求书： 1.一种用于带式输送机的皮带跑偏检测系统，其特征在于，包括硬件系统和软件系统；

所述硬件系统包括：

物联网跑偏传感器(1)，所述物联网跑偏传感器(1)是在两级跑偏开关的基础上增加物联网功能的跑偏传感器，采用与两级跑偏开关相同的安装方式，设置于带式输送机托辊架两侧，用于采集安装位置处的皮带跑偏状态；

警报器(2)，所述警报器(2)与所述物联网跑偏传感器(1)配对使用和安装，皮带发生明显跑偏时触发，用于现场警示；

无线基站，所述基站用于搭建带式输送机沿线的WIFI网络环境；

输送机电源开关，所述输送机电源开关与所有的物联网跑偏传感器(1)连接，皮带的任意一处发生严重跑偏时，都可关闭输送机电源；

数据交互服务器；

所述软件系统包括：

状态数据库，包括物联网跑偏传感器数据表、皮带跑偏历史数据表、线路表；

跑偏推断服务，用于跑偏状态的逻辑判断和跑偏预测模型的预测结果计算；

所述跑偏状态的逻辑判断为当两个相对的物联网跑偏传感器(1)只有一个发生跑偏响应且跑偏响应持续一定时间，才认为皮带跑偏；根据跑偏等级判断响应策略；

移动客户端，用于实时查看皮带跑偏状态和所有物联网跑偏传感器(1)的运行状态；

运营平台，用于实时查看皮带跑偏状态和所有物联网跑偏传感器(1)的运行状态；

所述数据交互服务器与运营平台、移动客户端、所有物联网跑偏传感器(1)通过网络进行数据交互；所述数据交互是指接收、存储所有的物联网跑偏传感器(1)采集的实时数据和历史数据，向移动客户端、运营平台发送物联网跑偏传感器(1)数据以及接收移动客户端、运营平台的功能请求；同时，也是一个数据处理终端，用于皮带跑偏预测模型的部署和实时计算预测结果；

所述跑偏状态包括两级跑偏开关的开关信号和物联网跑偏传感器(1)输出的初始角度和实时角度数据；所述物联网跑偏传感器(1)正常工作时将主动持续定时发送跑偏状态以及传感器设备状态；所述角度数据是指两级跑偏开关的立棍的倾角。

2.根据权利要求1所述的一种用于带式输送机的皮带跑偏检测系统，其特征在于：所述物联网跑偏传感器(1)成对安装，分别安装于带式输送机托辊架的两侧。

3.根据权利要求1所述的一种用于带式输送机的皮带跑偏检测系统，其特征在于：每个所述物联网跑偏传感器(1)均具有唯一的设备号。

4.根据权利要求1所述的一种用于带式输送机的皮带跑偏检测系统，其特征在于：所述数据交互均由数据交互服务器中的HTTPServer定义的数据传输接口完成，接口功能包括设备注册、设备绑定、设备解绑、设备查询、查询设备状态、更新设备状态。

5.根据权利要求4所述的一种用于带式输送机的皮带跑偏检测系统，其特征在于：所述设备状态包括跑偏开关信号、立棍初始倾角、立棍倾角差、设备异常、设备在线/离线、数据更新时间，所述立棍倾角差为两级跑偏开关立棍的实时倾角与安装时的初始倾角差。

6.根据权利要求1所述的一种用于带式输送机的皮带跑偏检测系统，其特征在于：所述物联网跑偏传感器数据表包括唯一ID、命名、安装距离、绑定线路ID、配对传感器ID、IP地址、跑偏开关信号、安装初始倾角、实时倾角、跑偏概率、更新时间、在线状态；所述皮带跑偏历史数据表包括传感器ID、跑偏开关信号、倾角差、跑偏概率、皮带运行速度、上传时间。

7.根据权利要求1所述的一种用于带式输送机的皮带跑偏检测系统，其特征在于：所述跑偏预测模型是根据当前线路上的所有物联网跑偏传感器(1)的历史数据模拟的变化趋势，是与皮带运行速度有关的时间维的倾角变化趋势和空间维的倾角变化趋势的结合。

8.根据权利要求1所述的一种用于带式输送机的皮带跑偏检测系统，其特征在于：所述移动客户端、运营平台的功能均包括物联网跑偏传感器(1)绑定、命名与解绑，物联网跑偏传感器(1)配对，安装位置设置，所有物联网跑偏传感器状态展示、皮带状态展示；所述物联网跑偏传感器状态展示包括传感器在线/离线，所述皮带状态展示包括皮带正常/跑偏/严重跑偏。

说明书：一种用于带式输送机的皮带跑偏检测系统技术领域[0001] 本发明主要涉及带式输送机智能检测设备上配套的检测装置相关技术领域，具体是一种用于带式输送机的皮带跑偏检测系统。背景技术[0002] 皮带跑偏是带式输送机的常见故障，对跑偏及时准确的检测和处理是输送带安全稳定运行的保障。现有的皮带跑偏检测方法大致包括三类，第一类是人工巡检的方式，定期检查存在实时性问题，检测滞后且效率低，风险大；第二类是安装接触式跑偏开关的方式，发生跑偏时触发开关信号，可直接使皮带机停机，解决了实时性问题，但为避免频繁触发，通常设定的触发条件比较苛刻，皮带和传感器长期接触会带来额外的安全风险，且仍然需要人工巡检的方式检查状态，仍具有检测滞后性；第三类是基于机器视觉的检测方式，解决了接触带来的安全风险问题且具有可远程实时监控优点，减少了人工巡检的需求，但是输送带的运行环境通常较恶劣，视觉必须解决防水防尘防干扰问题，稳定性很难保证，大大增加了成本和部署难度。发明内容[0003] 本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种用于带式输送机的皮带跑偏检测系统，以实现减少人工巡检需求的、低成本的、简便部署的且具有高检测效率和准确性的智能检测系统。[0004] 本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：[0005] 一种用于带式输送机的皮带跑偏检测系统，包括硬件系统和软件系统；[0006] 所述硬件系统包括：[0007] 物联网跑偏传感器，所述物联网跑偏传感器在两级跑偏开关的基础上增加物联网功能的跑偏传感器，采用与两级跑偏开关相同的安装方式，设置于带式输送机托辊架两侧，用于采集安装位置处的皮带跑偏状态；[0008] 警报器，所述警报器与所述物联网跑偏传感器配对使用和安装，皮带发生明显跑偏时触发，用于现场警示；[0009] 无线基站，所述基站用于搭建带式输送机沿线的WIFI网络环境；[0010] 输送机电源开关，所述输送机电源开关与所有的物联网跑偏传感器连接，皮带的任意一处发生严重跑偏时，都可关闭输送机电源；[0011] 数据交互服务器；[0012] 所述软件系统包括：[0013] 状态数据库，包括物联网跑偏传感器数据表、皮带跑偏历史数据表、线路表；[0014] 跑偏推断服务，用于跑偏状态的逻辑判断和跑偏预测模型的预测结果计算；[0015] 移动客户端，用于实时查看皮带跑偏状态和所有物联网跑偏传感器的运行状态；[0016] 运营平台，用于实时查看皮带跑偏状态和所有物联网跑偏传感器的运行状态；[0017] 所述数据交互服务器与运营平台、移动客户端、所有物联网跑偏传感器通过网络进行数据交互；所述数据交互是指接收、存储所有的物联网跑偏传感器采集的实时数据和历史数据，向移动客户端、运营平台发送物联网跑偏传感器数据以及接收移动客户端、运营平台的功能请求；同时，也是一个数据处理终端，用于皮带跑偏预测模型的部署和实时计算预测结果。[0018] 优选的，所述物联网跑偏传感器成对安装，分别安装于带式输送机托辊架的两侧。[0019] 优选的，每个所述物联网跑偏传感器均具有唯一的设备号。[0020] 优选的，所述跑偏状态包括两级跑偏开关的开关信号和物联网跑偏传感器输出的初始角度和实时角度数据；所述物联网跑偏传感器正常工作时将主动持续定时发送跑偏状态以及传感器设备状态；所述角度数据是指两级跑偏开关的立棍的倾角。[0021] 优选的，所述数据交互均由数据交互服务器中的HTTPServer定义的数据传输接口完成，接口功能包括设备注册、设备绑定、设备解绑、设备查询、查询设备状态、更新设备状态；[0022] 优选的，所述设备状态包括跑偏开关信号、立棍初始倾角、立棍倾角差、设备异常、设备在线/离线、数据更新时间，所述立棍倾角差为两级跑偏开关立棍的实时倾角与安装时的初始倾角差。[0023] 优选的，所述物联网跑偏传感器数据表包括唯一ID、命名、安装距离、绑定线路ID、配对传感器ID、IP地址、跑偏开关信号、安装初始倾角、实时倾角、跑偏概率、更新时间、在线状态；所述皮带跑偏历史数据表包括传感器ID、跑偏开关信号、倾角差、跑偏概率、皮带运行速度、上传时间。[0024] 优选的，所述跑偏状态的逻辑判断为当两个相对的物联网跑偏传感器只有一个发生跑偏响应且跑偏响应持续一定时间，才认为皮带跑偏；根据跑偏等级判断响应策略。[0025] 优选的，所述跑偏预测模型是根据当前线路上的所有物联网跑偏传感器的历史数据模拟的变化趋势，是与皮带运行速度有关的时间维的倾角变化趋势和空间维的倾角变化趋势的结合。[0026] 优选的，所述移动客户端、运营平台的功能均包括物联网跑偏传感器绑定、命名与解绑，物联网跑偏传感器配对，安装位置设置，所有物联网跑偏传感器状态展示、皮带状态展示；所述物联网跑偏传感器状态展示包括传感器在线/离线，所述皮带状态展示包括皮带正常/跑偏/严重跑偏。[0027] 对比现有技术，本发明的有益效果在于：[0028] 1、本发明是一套完整的实时的皮带跑偏检测系统，跑偏故障和隐患可及时发现、及时响应，大大降低了带式输送机的运行风险；[0029] 2、本发明是一种低成本的、可简便部署的检测系统，同时具有高检测效率和高准确性。附图说明[0030] 附图1是本发明基本单元的部署示意简图；[0031] 附图2是本发明的硬件系统部署框架示意简图；[0032] 附图3是本发明的软件系统部署框架示意简图；[0033] 附图4是本发明的跑偏检测方法的主流程图。[0034] 附图中标号：1、物联网跑偏传感器；2、警报器；3、安装支架；4、机架；5、输送带。具体实施方式[0035] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。[0036] 实施例：如附图1?4所示，本发明所述是一种用于带式输送机的皮带跑偏检测系统，包括硬件系统和软件系统；[0037] 所述硬件系统包括：[0038] 物联网跑偏传感器1，所述物联网跑偏传感器1在两级跑偏开关的基础上增加物联网功能的跑偏传感器，所述物联网跑偏传感器是一种基于两级跑偏开关做了物联网升级的跑偏传感器，采用与两级跑偏开关相同的安装方式，设置于带式输送机托辊架两侧，用于采集安装位置处的皮带跑偏状态；[0039] 警报器2，所述警报器2与所述物联网跑偏传感器1配对使用和安装，皮带发生明显跑偏时触发，用于现场警示；[0040] 无线基站，所述基站用于搭建带式输送机沿线的WIFI网络环境；[0041] 输送机电源开关，所述输送机电源开关与所有的物联网跑偏传感器1连接，皮带的任意一处发生严重跑偏时，都可关闭输送机电源；[0042] 数据交互服务器；[0043] 所述软件系统包括：[0044] 状态数据库，包括物联网跑偏传感器数据表、皮带跑偏历史数据表、线路表；[0045] 跑偏推断服务，用于跑偏状态的逻辑判断和跑偏预测模型的预测结果计算；[0046] 移动客户端，用于实时查看皮带跑偏状态和所有物联网跑偏传感器1的运行状态；[0047] 运营平台，用于实时查看皮带跑偏状态和所有物联网跑偏传感器1的运行状态；[0048] 所述数据交互服务器与运营平台、移动客户端、所有物联网跑偏传感器1通过网络进行数据交互；所述数据交互是指接收、存储所有的物联网跑偏传感器1采集的实时数据和历史数据，向移动客户端、运营平台发送物联网跑偏传感器1数据以及接收移动客户端、运营平台的功能请求；同时，也是一个数据处理终端，用于皮带跑偏预测模型的部署和实时计算预测结果。[0049] 优选的，所述物联网跑偏传感器1成对安装，分别安装于带式输送机托辊架的两侧，可确定皮带的跑偏方向，也能感知一些其它原因引起的传感器功能触发的情况，比如某传感器异常或人为用力造成两传感器同时触发等，可减少因非皮带跑偏的外力引起的传感器功能触发的情况。[0050] 优选的，每个所述物联网跑偏传感器1均具有唯一的设备号，可设置绑定皮带机线路，并对应安装位置，使其支持发生故障时的故障定位。[0051] 优选的，所述跑偏状态包括两级跑偏开关的开关信号和物联网跑偏传感器1输出的初始角度和实时角度数据；所述物联网跑偏传感器1正常工作时将主动持续定时发送跑偏状态以及传感器设备状态；所述角度数据是指两级跑偏开关的立棍的倾角。[0052] 优选的，所述数据交互均由数据交互服务器中的HTTPServer定义的数据传输接口完成，接口功能包括设备注册、设备绑定、设备解绑、设备查询、查询设备状态、更新设备状态。[0053] 优选的，所述设备状态包括跑偏开关信号、立棍初始倾角、立棍倾角差、设备异常、设备在线/离线、数据更新时间，所述立棍倾角差为两级跑偏开关立棍的实时倾角与安装时的初始倾角差。[0054] 优选的，所述物联网跑偏传感器数据表包括唯一ID、命名、安装距离、绑定线路ID、配对传感器ID、IP地址、跑偏开关信号、安装初始倾角、实时倾角、跑偏概率、更新时间、在线状态；所述皮带跑偏历史数据表包括传感器ID、跑偏开关信号、倾角差、跑偏概率、皮带运行速度、上传时间。[0055] 优选的，所述跑偏状态的逻辑判断为当两个相对的物联网跑偏传感器1只有一个发生跑偏响应且跑偏响应持续一定时间，才认为皮带跑偏；根据跑偏等级判断响应策略。[0056] 优选的，所述跑偏预测模型是根据当前线路上的所有物联网跑偏传感器1的历史数据模拟的变化趋势，是与皮带运行速度有关的时间维的倾角变化趋势和空间维的倾角变化趋势的结合。[0057] 优选的，所述移动客户端、运营平台的功能均包括物联网跑偏传感器1绑定、命名与解绑，物联网跑偏传感器1配对，安装位置设置，所有物联网跑偏传感器状态展示、皮带状态展示；所述物联网跑偏传感器状态展示包括传感器在线/离线，所述皮带状态展示包括皮带正常/跑偏/严重跑偏。[0058] 具体的，如附图1所示，附图1为本实施例所提供的一种用于带式输送机的皮带跑偏检测系统的基本单元(跑偏传感器)部署的示意简图，整个系统的基本数据都来自该基本单元，该基本单元包含一对物联网跑偏传感器1、一对警报器2、用于固定物联网跑偏传感器1和警报器2的安装支架3；安装支架3固定在带式输送机两侧的机架4上，物联网跑偏传感器

1的固定位置使其上的立棍与输送带5的间距在50?100毫米，1个物联网跑偏传感器1对应安装1个警报器2，物联网跑偏传感器1的开关信号可以控制警报器2的开关；

[0059] 具体的，如附图2所示，附图2为本实施例所提供的一种用于带式输送机的皮带跑偏检测系统的硬件部署框架示意简图，附图2中的实线表示电缆，虚线表示网络连接整个系统包含的主要硬件包括：物联网跑偏传感器1、警报器2、输送机电源、数据交互服务器、运营平台和移动客户端；物联网跑偏传感器1成对安装在输送带5两侧，每个物联网跑偏传感器1安装一个警报器2，每间隔50米安装一组物联网跑偏传感器1和警报器2；所有物联网跑偏传感器1均通过电缆串联，并串联输送机电源，警报器2与输送机电源并联，物联网跑偏传感器1的开关信号可以直接控制输送机电源和警报器通断；本实施例中，网络环境为通过无线基站搭建的WIFI，物联网跑偏传感器1通过WIFI网络与数据交互服务器交互；运营平台和移动客户端可通过局域网或公网与数据交互服务器交互；

[0060] 具体的，如附图3所示，附图3为本实施例所提供的一种用于带式输送机的皮带跑偏检测系统的软件部署框架示意简图，整个系统包含的主要软件包括：服务端软件、跑偏传感器开发应用程序、手机端应用程序、运营平台应用程序；[0061] 本实施例中，系统整体部署时，优先部署服务端，包括：创建数据库，其中包括线路表、跑偏传感器数据表、历史数据表；根据数据库，部署HttpServer，其中包含线路和传感器设备的新建(注册)、查询、更新，传感器绑定线路，传感器绑定配对传感器，设置传感器的安装位置，设置传感器的安装初始倾角，跑偏历史数据新建、查询等接口；部署跑偏检测服务，输入获取的实时数据及历史数据，输出传感器状态和皮带跑偏状态，用于运营平台和手机端应用程序的功能展示。[0062] 本实施例中，跑偏传感器开发板中的应用程序功能包括：传感器出厂配置的设备注册；现场安装时的线路绑定、配对传感器绑定、安装距离设置、初始倾角设置，且这些功能均在手机端应用程序实现；正式运行时的实时倾角上传和跑偏开关信号上传；所有功能均通过调用HttpServer的接口实现；设备注册将在跑偏传感器数据表中添加一条新的数据，注册完成时更新的数据有传感器唯一ID、IP地址、更新时间；现场安装完成时更新的数据有传感器命名、安装距离、绑定线路ID、配对传感器ID、IP地址、跑偏开关信号、安装初始倾角、更新时间；正式运行时更新的数据有跑偏传感器数据表中的跑偏开关信号、实时倾角、更新时间；结合跑偏检测服务，每隔一段时间新建一条历史数据表中的数据：传感器ID、跑偏开关信号、倾角差、跑偏概率、上传时间，更完善的配置，将获取输送带的运行速度、环境温度和湿度等较大可能影响皮带运行的因素；[0063] 具体的，如附图4所示，附图4为本实施例所提供的一种用于带式输送机的皮带跑偏检测系统的跑偏检测方法主流程图，本系统采用了logistics回归模型加硬约束的跑偏概率计算方法。首先根据采集的历史数据进行logistics回归模型训练，其中数据包括：倾角差、配对传感器倾角差、环境温度、湿度、皮带运行速度、安装位置、前后相邻传感器倾角差、跑偏开关信号，并定义跑偏程度形成训练和测试样本；当不断累积更多新的样本后，可迭代训练模型；然后系统实时获取的数据通过当前的模型和跑偏开关信号为硬约束计算跑偏概率，当两级跑偏开关的一级触发时，直接认定为跑偏，当两级跑偏开关的二级触发时，直接认定为严重跑偏；当推断的跑偏结果超出阈值后，如果连续多次判断一直跑偏，则执行跑偏响应(报警器报警、带式输送机停止运行、手机端发消息等)。