矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统及方法

951 编辑：中冶有色技术网来源：玉溪大红山矿业有限公司

2022-01-05 11:35:19

权利要求

1.矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统，其特征在于，所述的系统具体包括：用于获取矿山高窄溜井料位实时数据的采集单元，用于对所述溜井料位实时数据传送的第一传送单元，对所述溜井料位实时数据处理的处理单元，以及用于对所述处理单元处理后的溜井料位数据实时传输的第二传送单元，根据所述第二传送单元传送的溜井料位数据实时远程检测及控制所述系统作业的检控单元。

2.根据权利要求1所述的矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统，其特征在于，所述数据采集单元采集的矿山高窄溜井料位实时数据具体为：溜井深度数据、粉尘浓度数据以及湿度数据。

3.根据权利要求1或2所述的矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统，其特征在于，所述采集单元中还设置有：用于感应溜井矿仓料位处环境光线数据的双重光感模块；用于感应溜井矿仓料位处粉尘浓度数据的第一传感模块；以及用于感应溜井矿仓料位处湿度数据的第二传感模块；用于无线传输感矿山高窄溜井料位实时数据的无线传输模块。

4.根据权利要求1所述的矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统，其特征在于，所述第一传送单元具体采RS485通讯方式进行实时数据传输。

5.根据权利要求1或4所述的矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统，其特征在于，所述第一传送单元中设置有通信电路；

所述通信电路主芯片型号为SP3485CN。

6.根据权利要求1所述的矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统，其特征在于，所述处理单元中设置有用于现场控制及溜井矿仓料位数显的控制模块，用于实时显示料位数据的显示模块，以及用于设定测量参数的设定模块。

7.根据权利要求6所述的矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统，其特征在于，所述控制模块中设置有主控制电路以及电源控制电路；

所述主控制电路的主芯片型号为LAN8720A；所述电源控制电路的主芯片型号为CX8852。

8.根据权利要求1所述的矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统，其特征在于，所述第二传送单元具体采用以太网通讯方式进行实时数据传输。

9.根据权利要求1或8所述的矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统，其特征在于，所述检控单元中设置有用于调节编辑采集单元、第一传送单元、处理单元以及第二传送单元参数的调节编辑模块；

所述检控单元中还设置有用于实时远程监测和控制所述系统作业的人机操控模块。

10.矿山高窄溜井矿仓料位深度检测方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

获取矿山高窄溜井料位实时数据；

对所述溜井料位实时数据进行一次传送；

对所述溜井料位实时数据进行处理；

对处理后的溜井料位数据实时二次传输；

根据二次传输的溜井料位数据实时远程检测及控制溜井料位数据的采集、传送、处理。

说明书

技术领域

本发明属于矿山工程技术领域，具体涉及矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统及方法。

背景技术

当前，矿山溜井料位深度检测受粉尘、溜井深度、湿度、高浓度水雾等环境因素的影响，目前国内绝大多数矿山溜井料位深度检测，都采用原始的垂铅测定方法，即：测量人员把测量用的绳索丢入溜井中（或者通过自制手轮放入溜井中），再把绳索拉回，测量出丢入绳索的长度即为溜井深度，最后把数据上报生产数据中心，该种测量方式检测速度慢，需投入较大的人力和物力。也有个别矿山采用激光测距或者超声波测距，由于受粉尘、湿度、高浓度水雾等环境因素影响，只能测量出短距离深度的溜井料仓料位（一般检测距离最多为45m-50m），该种测量方式误差较大、测量深度较短，且设备故障率较高，不适用于大型矿山的高窄溜井料位深度检测。

也就是说，在目前的矿山溜井料位深度检测中会受到粉尘、溜井深度、湿度、高浓度水雾等环境因素的影响，无法精确的测量检测矿山溜井料位深度数据，而且目前的测量技术只能实现短距离深度的溜井料仓料位检测。

因此，针对以上技术问题缺陷，急需设计和开发一种矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统及方法。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统；

本发明的第二目的在于提供一种矿山高窄溜井矿仓料位深度检测方法；

本发明的第一目的是这样实现的：所述的系统具体包括用于获取矿山高窄溜井料位实时数据的采集单元，用于对所述溜井料位实时数据传送的第一传送单元，对所述溜井料位实时数据处理的处理单元，以及用于对所述处理单元处理后的溜井料位数据实时传输的第二传送单元，根据所述第二传送单元传送的溜井料位数据实时远程检测及控制所述系统作业的检控单元。

本发明的第二目的是这样实现的：所述的方法包括如下步骤：

S1、获取矿山高窄溜井料位实时数据；

S2、对所述溜井料位实时数据进行一次传送；

S3、对所述溜井料位实时数据进行处理；

S4、对处理后的溜井料位数据实时二次传输；

根据二次传输的溜井料位数据实时远程检测及控制溜井料位数据的采集、传送、处理。

本发明通过所述的系统中的用于获取矿山高窄溜井料位实时数据的采集单元，用于对所述溜井料位实时数据传送的第一传送单元，对所述溜井料位实时数据处理的处理单元，以及用于对所述处理单元处理后的溜井料位数据实时传输的第二传送单元，根据所述第二传送单元传送的溜井料位数据实时远程检测及控制所述系统作业的检控单元，以及和所述系统相对应的方法，能够满足矿山井下卸载站高窄溜井矿仓深度深、粉尘较大、湿度较大、高浓度水雾环境等恶劣环境的可靠测距要求，并且可实时监测和远程控制溜井料位高度，节省大量人力物力，提高作业效率，同时还方便操作人员实时掌握料仓溜井深度，实时保持高料位，防止溜井被放空后矿块冲击井壁，减少溜井使用寿命或者溜井垮塌，有效避免安全事故的发生。

附图说明

图1为本发明一种矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统架构示意图；

图2为本发明一种矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统之重锤料位计功能控制架构示意图；

图3为本发明一种矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统之系统网络架构示意图；

图4为本发明一种矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统之电源模块电源控制电路示意图；

图5为本发明一种矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统之通信模块通信电路示意图；

图6为本发明一种矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统之电路板控制模电路块主控制电路示意图；

图7为本发明一种矿山高窄溜井矿仓料位深度检测方法流程示意图。

附图标记说明：

101-手动上升控制键；102-手动下降控制键；103-蓝牙模块；104-手动测量控制键；105-RS485模块；106-4-20mA输出端；107-复位按键；108-继电器；109-远程启动控制；110-220VAC电源端；111-远程锁定控制键。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，以便所属领域技术人员详细了解本发明，但不以任何方式对本发明加以限制。依据本发明的技术启示所做的任何变换或改进均属于本发明的保护范围。

以下结合附图对本发明作进一步阐述。

如图1-7所示，本发明提供了一种矿山高窄溜井矿仓料位深度检测系统，所述的系统具体包括：用于获取矿山高窄溜井料位实时数据的采集单元，用于对所述溜井料位实时数据传送的第一传送单元，对所述溜井料位实时数据处理的处理单元，以及用于对所述处理单元处理后的溜井料位数据实时传输的第二传送单元，根据所述第二传送单元传送的溜井料位数据实时远程检测及控制所述系统作业的检控单元。

所述数据采集单元采集的矿山高窄溜井料位实时数据具体为：溜井深度数据、粉尘浓度数据以及湿度数据。

所述采集单元中还设置有：用于感应溜井矿仓料位处环境光线数据的双重光感模块；用于感应溜井矿仓料位处粉尘浓度数据的第一传感模块；以及用于感应溜井矿仓料位处湿度数据的第二传感模块；用于无线传输感矿山高窄溜井料位实时数据的无线传输模块。

所述第一传送单元具体采RS485通讯方式进行实时数据传输。

所述第一传送单元中设置有通信电路；

所述通信电路主芯片型号为SP3485CN。

所述处理单元中设置有用于现场控制及溜井矿仓料位数显的控制模块，用于实时显示料位数据的显示模块，以及用于设定测量参数的设定模块。

所述控制模块中设置有主控制电路以及电源控制电路；

所述主控制电路的主芯片型号为LAN8720A；所述电源控制电路的主芯片型号为CX8852。

所述第二传送单元具体采用以太网通讯方式进行实时数据传输。

所述检控单元中设置有用于调节编辑采集单元、第一传送单元、处理单元以及第二传送单元参数的调节编辑模块；

所述检控单元中还设置有用于实时远程监测和控制所述系统作业的人机操控模块。

为实现本发明方案目的，还提供一种矿山高窄溜井矿仓料位深度检测方法，所述的方法包括如下步骤：

S1、获取矿山高窄溜井料位实时数据；

S2、对所述溜井料位实时数据进行一次传送；

S3、对所述溜井料位实时数据进行处理；

S4、对处理后的溜井料位数据实时二次传输；

S5、根据二次传输的溜井料位数据实时远程检测及控制溜井料位数据的采集、传送、处理。

以下结合附图对本发明作进一步阐述。

在本发明方案中，采用一种重锤料位计（适合于矿山高窄溜井超深料位检测），测量范围可达到0m-100m量程范围，现场安装就地操作箱（实现就地操作），通过自主研发控制电路板，RS485通讯方式、工业以太网（有线和无线）网络通讯方式及自主开发的PC上位机人机操作界面软件上位机系统，最终在180m平台信集闭控制中心实现远程监测和实时控制，系统还可通过重锤料位计自身手机蓝牙配置系统将每次测量的数据保存并发送到手机，方便操作人员实时掌握料仓溜井深度，实时保持高料位，防止溜井被放空后矿块冲击井壁，减少溜井使用寿命或者溜井垮塌。满足矿山井下卸载站高窄溜井矿仓深度超深、粉尘较大、湿度较大、高浓度水雾环境等恶劣环境的可靠测距要求，可实时监测和远程控制溜井料位高度，节省大量人力物力，提高作业效率，有效避免安全事故的发生。

在本发明一个较佳实施中，所述在卸载站溜井矿仓正上方安装一种进口重锤料位计（适合于矿山高窄溜井超深料位检测）内部配备1台双重光感系统、1台智能电机传动系统、传感器单元、集成蓝牙系统。采用硬接线和RS485通讯连接，与就地操作箱及自主研发电路控制板进行连接和通讯，重锤料位计本身需要进行参数设定，包含高低位量程设定、高低位报警及控制设定、测量方式设定、测量速度设定、手机蓝牙通讯参数配置。

在本发明一个较佳实施中，所述在卸载站溜井矿仓正上方安装一种进口重锤料位计（适合于矿山高窄溜井超深料位检测）内部配备1台双重光感系统、1台智能电机传动系统、传感器单元、集成蓝牙系统。一种进口重锤料位计型号为进口MONITOR重锤料位计。

在本发明一个较佳实施中，所述卸载站合适安全位置安装1台就地控制箱，敷设线缆至重锤料位计，实现就地控制和现场料位显示。包括安装1台就地控制箱，就地操作箱上安装有1只远程/就地转换开关，实现远程/就地功能切换；安装有1只“一键测量”按钮，完成手动一键自动测量功能；同时还安装有1台数显表，用于显示当前溜井料位深度测量数值；就地操作箱箱体内安装2只空开，其中1只用于重锤料位计AC220V供电，另一只用于数显表AC220V供电；采用硬接线的连接方式将重锤料位计中光感系统所检测的钢绳长度（溜井实际料位）信号采集传输至数显表。同时将测量控制信号下发至重锤料位计。实现就地一键测量和料位实时显示。

在本发明一个较佳实施中，所述卸载站入口处安装主控板配电箱（自主研发主控电路板），通过RS485通讯方式将信号采集并传输至自主研发主控板，再通过以太网通讯方式最终进入180m平台无线网络通讯系统，在信集闭控制中心实现远程控制。包含自主研发主控电路板和重锤料位计的源程序代码编写、RS485通讯协议、参数配置、通讯地址、通讯速率、所传输的字节长度等。其网络通讯系统（有线网络和无线网络通讯系统）包含1台以太网交换机（8电口、2光口），1台终端盒（12口）。具体地包含自主研发主控电路板和无线网络通讯系统的IP通讯协议、参数配置、通讯地址、通讯速率、所传输的字节长度等。先通过有线以太网络方式，再接入180m平台无线网络，最终将数据传输至信集闭控制中心。

在本发明优选实施中，所述在180m平台信集闭控制中心安装上位机系统，包含电脑主机（PC机）、操作键盘、鼠标及自主开发的PC上位机人机操作界面软件系统，并实现远程监测和实时控制。包含自主开发的PC上位机人机操作界面软件系统的源程序代码编写、IP通讯协议、参数配置、硬件组态、通讯地址、通讯速率、所传输的字节长度等。

也就是说，一种矿山高窄溜井矿仓料位深度先进检测方法包括：所述检测系统采用成本较低的一种进口重锤料位计、自主研发主控电路板和自主研发PC上位机人机操作界面软件系统，并将进口重锤料位计垂直安装在卸载站溜井矿仓正上方（内部配备了双重光感系统、智能电机传动系统），卸载站安全合适位置安装就地控制箱，敷设线缆至重锤料位计，实现就地控制和现场料位显示。卸载站入口处安装主控板配电箱（自主研发主控板），通过RS485通讯方式将信号采集并传输至自主研发主控板，再通过以太网通讯方式最终进入180m平台无线网络通讯系统，在180m平台信集闭控制中心安装自主开发的PC上位机人机操作界面软件上位机系统，实现远程监测和实时控制。可就地或远程进行一键测量，完成自动下放重锤，接触到矿仓物料时，通过自身传感系统自动收回钢绳，并将测量数据记录和保存，运行速度可通过参数配置进行修改和调整，缩短测量时间。系统还可通过进口重锤料位计自身手机蓝牙配置系统将每次测量的数据保存并发送到手机，方便操作人员实时掌握料仓溜井深度，实时保持高料位，防止溜井被放空后矿块冲击井壁，减少溜井使用寿命或者溜井垮塌。满足矿山井下卸载站高窄溜井矿仓深度超深、粉尘较大、湿度较大、高浓度水雾环境等恶劣环境的可靠测距要求，可实时监测和远程控制溜井料位高度，节省大量人力物力，提高作业效率，有效避免安全事故的发生。

为实现本发明目的，还提供一种矿山高窄溜井矿仓料位深度先进检测方法所述一种进口重锤料位计（内部配备了双重光感系统、智能电机传动系统、传感器单元、蓝牙系统），包含采用硬接线和RS485通讯连接，与就地操作箱及自主研发电路控制板进行连接和通讯，重锤料位计本身需要进行参数设定，包含高低位量程设定、高低位报警及控制设定、测量方式设定、测量速度设定、手机蓝牙通讯参数配置。

一种矿山高窄溜井矿仓料位深度先进检测方法所述卸载站合适安全位置安装1台就地控制箱，敷设线缆至重锤料位计，实现就地控制和现场料位显示。一种矿山高窄溜井矿仓料位深度先进检测方法所述卸载站入口处安装主控板配电箱（自主研发主控电路板），通过RS485通讯方式将信号采集并传输至自主研发主控板，再通过以太网通讯方式最终进入180m平台无线网络通讯系统，在信集闭控制中心实现远程控制。包含自主研发主控电路板和重锤料位计的源程序代码编写、RS485通讯协议、参数配置、通讯地址、通讯速率、所传输的字节长度等。其网络通讯系统（有线网络和无线网络通讯系统）包含1台以太网交换机（8电口、2光口），1台终端盒（12口）。无线网络通讯系统的IP通讯协议、参数配置、通讯地址、通讯速率、所传输的字节长度等。先通过有线以太网络方式，再接入180m平台无线网络，最终将数据传输至信集闭控制中心。自主开发的PC上位机人机操作界面软件系统的源程序代码编写、IP通讯协议、参数配置、硬件组态、通讯地址、通讯速率、所传输的字节长度等。一种矿山高窄溜井矿仓料位深度先进检测方法所述同时在180m平台信集闭控制中心安装上位机系统，实现远程监测和实时控制。

本发明一种矿山高窄溜井矿仓料位深度先进检测方法通过采用一种进口重锤料位计（适合于矿山高窄溜井超深料位检测），测量范围可达到0m-100m量程范围，现场安装就地操作箱（实现就地操作），通过自主研发控制电路板，RS485通讯方式、工业以太网（有线和无线）网络通讯方式及自主开发的PC上位机人机操作界面软件上位机系统，最终在180m平台信集闭控制中心实现远程监测和实时控制。系统还可通过进口重锤料位计自身手机蓝牙配置系统将每次测量的数据保存并发送到手机等移动客户端，方便操作人员实时掌握料仓溜井深度，实时保持高料位。解决了针对矿山高窄溜井矿仓料位深度检测技术尚未成熟，无成熟产品能够检测溜井深度超过50m，大多数都采用原始的垂铅测定方法，少数采用激光测距、超声波测距等方式，但是由于受粉尘、湿度、高浓度水雾等环境因素影响，只能测量出短距离深度的溜井料仓料位（一般检测距离最多为45m-50m），这些测量方式误差较大、测量深度较短，且设备故障率较高的技术难题。

较佳地，根据实际投入使用之后，效果非常明显，能够满足矿山井下卸载站高窄溜井矿仓深度超深、粉尘较大、湿度较大、高浓度水雾环境等恶劣环境的可靠测距要求，可实时监测和远程控制溜井料位高度，节省大量人力物力，提高作业效率，方便操作人员实时掌握料仓溜井深度，实时保持高料位，防止溜井被放空后矿块冲击井壁，减少溜井使用寿命或者造成溜井垮塌，有效避免安全事故的发生。

通过本发明所述的系统中的用于获取矿山高窄溜井料位实时数据的采集单元，用于对所述溜井料位实时数据传送的第一传送单元，对所述溜井料位实时数据处理的处理单元，以及用于对所述处理单元处理后的溜井料位数据实时传输的第二传送单元，根据所述第二传送单元传送的溜井料位数据实时远程检测及控制所述系统作业的检控单元，以及和所述系统相对应的方法，能够满足矿山井下卸载站高窄溜井矿仓深度深、粉尘较大、湿度较大、高浓度水雾环境等恶劣环境的可靠测距要求，并且可实时监测和远程控制溜井料位高度，节省大量人力物力，提高作业效率，同时还方便操作人员实时掌握料仓溜井深度，实时保持高料位，防止溜井被放空后矿块冲击井壁，减少溜井使用寿命或者溜井垮塌，有效避免安全事故的发生。

也就是说，采用一种进口重锤料位计（适合于矿山高窄溜井超深料位检测），测量范围可达到0m-100m量程范围，现场安装就地操作箱（实现就地操作），通过自主研发控制电路板，RS485通讯方式、工业以太网（有线和无线）网络通讯方式及自主开发的PC上位机人机操作界面软件上位机系统，最终在180m平台信集闭控制中心实现远程监测和实时控制。系统还可通过手机蓝牙配置系统将每次测量的数据保存并发送到手机，方便操作人员实时掌握料仓溜井深度，实时保持高料位，防止溜井被放空后矿块冲击井壁，减少溜井使用寿命或者溜井垮塌。满足矿山井下卸载站高窄溜井矿仓深度超深、粉尘较大、湿度较大、高浓度水雾环境等恶劣环境的可靠测距要求，可实时监测和远程控制溜井料位高度，节省大量人力物力，提高作业效率，有效避免安全事故的发生。