基于超声波测距的皮带检测报警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于超声波测距的皮带检测报警系统，采用非接触式测量原理，有效避免行程开关测量受接触环境影响产生的漏报误报等故障。所述系统采用集中式的数据处理方式，实现同时对多个皮带及各皮带的不同位置进行准确测量与监控，通过超声波测距传感器测量传感器到皮带边缘的距离数据，再通过距离数据处理判定皮带是否跑偏，当发现皮带跑偏，通过发送报警数据通知皮带控制设备做出相应的动作，保护皮带设备不受损坏。本系统所用设备及原件极少，结构简单，检测可靠高，系统维护成本低、便于在各运输皮带使用行业中推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于超声波测距的皮带检测报警系统，该系统涉及超声波测距和通信等领域。运输皮带是物料短途运输的重要设备，广泛应用于矿山、农业、食品、烟草等生产行业。皮带跑偏是运输皮带作业过程中最为常见的故障，其危害性极大，带跑偏轻则造成撒料、皮带磨损；重则由于皮带与机架剧烈摩擦引起皮带软化、烧焦甚至引起火灾，造成整个生产线停产。所以及时、准确地检测皮带跑偏具有非常重要的意义。目前皮带跑偏检测主要的方法是使用跑偏检测开关，即行程开关。使用时将行程开关成对安装于输送机头部或尾部，当皮带跑偏时皮带边缘接触压迫行程开关触头产生移动触发报警。跑偏检测开关是机械式开关，采用接触式检测方式，当其应用于如煤矿井下等较为恶劣的生产环境时，极易被煤尘、泥污、油泥等影响，易发生误报、漏报等故障。因此，跑偏检测开关的故障率较高。为保障跑偏检测开关正常工作，需专职人员人工对开关进行定期维护，使用的人力成本较高。因此，目前需要一种采用非接触式检测原理的、运行可靠、便于实施、维护成本低的检测运输皮带跑偏的新方法与系统。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种基于超声波的皮带检测报警系统，采用非接触式检测原理，运行可靠且维护成本低。所述检测报警系统采用集中式系统架构，可同时处理系统内对多个运输皮带的采集数据，实现对多个运输皮带进行实时远程监控。所述检测报警系统主要包括超声波测距传感器、数据网络、监控服务器及显示终端；在各运输皮带安装一组两个超声波测距传感器，超声波测距传感器安装于皮带两个边缘上方，安装高度相同，且安装高度高于物料高度，两个超声波测距传感器中心位置连线垂直于皮带运行方向；监控服务器接收各条运输皮带上的超声波测距传感器通过数据网络传输的数据；监控服务器处理并检测数据，当监测到某条皮带上的两个超声波测距传感器的距离数据的差的绝对值超过设定阈值时，则判定皮带跑偏，并通过差值的符号判定跑偏方向；监控服务器通过数据网络向皮带的控制设备和显示终端发送运输皮带跑偏和跑偏方向的逻辑数据，通过皮带控制设备控制皮带停止运行；显示终端用于显示各皮带运行状态。1.所述检测报警系统进一步包括：所述监控服务器主要包括通信单元、存储单元和数据处理单元；通信单元负责采集接收通过数据网络传输来的各组超声波测距传感器的距离数据，并将数据处理单元处理的数据发送显示终端显示；存储单元负责存储所有皮带的实时与历史数据，及各皮带检测相关参数数据；数据处理单元负责处理通信单元接收的数据，根据处理结果输出报警信号。2.所述检测报警系统进一步包括：测量前需对超声波测距传感器安装位置进行校准，校准后一组的两个超声波测距传感器测量的距离差值应小于设定阈值。3.所述检测报警系统进一步包括：数据网络的主要设备包括核心交换设备和接入交换设备；核心交换设备负责所有接入数据网络的设备的数据交换；接入交换设备主要负责超声波测距传感器的网络接入。4.所述检测报警系统进一步包括：同一条运输皮带可安装多组超声波测距传感器，对不同皮带不同位置进行检测。附图说明图1基于超声波测距的皮带检测报警系统组成示意图。图2超声波测距传感器安装示意图。图3监控服务器功能系统结构示意图。图4检测报警实施过程示意图。图5皮带未跑偏时两侧距离数据对照示意图。图6皮带跑偏时两侧距离数据对照示意图。具体实施方式如图1所示实施示例中，所述检测报警系统组成包括：1.监控服务器(101)，负责接收系统内所有超声波测距传感器上传的数据，并处理数据得到各皮带运行速度和运行状态，连接皮带的控制设备实现对皮带的控制。2.显示终端(102)，负责显示显示各皮带速度和运行状态。3.核心交换设备(103)，数据网络的核心管理和交换设备，负责所有接入有线网络的设备的管理和数据交换，如网络范围较大，选用以太网组网，如网络在一定范围内，也可选用现场总线方式组建网络。4.接入交换设备(104)，数据网络的接入设备，负责将设备接入网络和数据交换。5.超声波测距传感器(105)，测距距离应大于4米，采用具有网络接口的超声波测距传感器，连接接入交换机；如所选用的超声波测距传感器没有网络接口，需增加通信转换装置将超声波测距传感器接入网络。数据采集可采用深圳导向机电技术有限公司的KS109超声波测距模块，通信接口可采用深圳市微雪电子有限公司的UARTTOETH转换模块。超声波测距传感器安装参考图2，超声波测距传感器(203)分别安装于位于支架(202)上，位于运输皮带(201)两个边缘上方，且安装高度相同，安装高度高于物料高度，为保证监测精度超声波测距传感器应尽量靠近皮带表面；两个超声波测距传感器中心位置连线垂直于皮带运行方向。参考图3，监控服务器包括：1.通信单元(301)，负责监控服务器数据的输入输出，功能主要由接口芯片(302)实现，通过端口(303)与数据网络连接，接口芯片应符合数据网络标准要求，可使用网卡芯片，也可使用现场总线芯片。2.存储单元(304)，包括数据管理单元(305)和存储元件(306)，数据管理单元负责对存储元件的存储空间资源进行管理，包括存储数据地址管理和数据检索查询服务管理。3.数据处理单元(307)用于执行数据比较工作，主要部件为比较器(308)可使用微处理器，也可使用FPGA实现。所述系统监测报警的具体实施步骤如图3所示：1.(401)判断各组超声波测距传感器是否已经校准，如未校准，则进行位置校准(402)，如已校准则执行(403)，直接检测。2.(402)位置校准，校准时需对位置正常的皮带使用超声波测距设备进行测量，获得超声波至皮带的边缘距离AL和AR，计算AL-AR，如|AL-AR|＞G，则调整支架(202)倾斜度使|AL-AR|＜G。G为设定阈值，通过现场测量设定或人为设定得到。3.(403)通信单元接收超声波测距传感器测量获得一组超声波测距传感器至皮带的边缘距离BL和BR。4.(404)监控服务器通过比较实时皮带的一组边缘距离数据，如|BL-BR|＞F，则执行(405)，否则返回(403)。F为设定阈值，通过现场测量设定或人为设定得到。5.(405)判断BL-BR是否大于零，如大于零则皮带向右跑偏，如小于零则向左跑偏。6.(406)监控服务器向显示终端和该皮带控制设备发送跑偏及跑偏方向报警数据，显示终端显示该皮带的相关跑偏报警信息，皮带控制设备控制该皮带停止运行。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超声波测距的皮带检测报警系统，其特征在于：系统主要包括超声波测距传感器、数据网络、监控服务器及显示终端；在各运输皮带安装一组两个超声波测距传感器，超声波测距传感器安装于皮带两个边缘上方，安装高度相同，且安装高度高于物料高度，两个超声波测距传感器中心位置连线垂直于皮带运行方向；监控服务器接收各条运输皮带上的超声波测距传感器通过数据网络传输的数据；监控服务器处理并检测数据，当监测到某条皮带上的两个超声波测距传感器的距离数据的差的绝对值超过设定阈值时，则判定皮带跑偏，并通过差值的符号判定跑偏方向；监控服务器通过数据网络向皮带的控制设备和显示终端发送运输皮带跑偏和跑偏方向的逻辑数据，通过皮带控制设备控制皮带停止运行；显示终端用于显示各皮带运行状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于超声波测距的皮带检测报警系统，其特征在于：系统主要包括超声波测距传感器、数据网络、监控服务器及显示终端；在各运输皮带安装一组两个超声波测距传感器，超声波测距传感器安装于皮带两个边缘上方，安装高度相同，且安装高度高于物料高度，两个超声波测距传感器中心位置连线垂直于皮带运行方向；监控服务器接收各条运输皮带上的超声波测距传感器通过数据网络传输的数据；监控服务器处理并检测数据，当监测到某条皮带上的两个超声波测距传感器的距离数据的差的绝对值超过设定阈值时，则判定皮带跑偏，并通过差值的符号判定跑偏方向；监控服务器通过数据网络向皮带的控制设备和显示终端发送运输皮带跑偏和跑偏方向的逻辑数据，通过皮带控制设备控制皮带停止运行；显示终端用于显示各皮带运行状态。2.如权利要求1所述的检测报警系统，其特征在于：所述监控服务器主要包括通信单元、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，云蓝斯，马俊先，张嵇禹，王恒，高凯，邱格，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11