大致水平管道中的流动固体物质的流量估算制造技术

提供了一种用于估计大致水平管道中流动固体物质的流量的设备，该管道具有可移动的输送元件，例如管道中的螺旋钻，用于沿管道输送物质，包括安装在管道中的管道上部的距离传感器且布置成检测管道下部物质与传感器之间的距离。提供另一个传感器以通过例如检测螺旋钻叶片的金属来检测输送元件的移动速度。来自传感器的输出被馈送到控制系统，用于随着时间的推移分析来自传感器的输出信号以提供流量的估计。传感器可以安装在加压外壳中，以防止灰尘通过传感器的开口逸出。尘通过传感器的开口逸出。尘通过传感器的开口逸出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】大致水平管道中的流动固体物质的流量估算


[0001]本申请涉及一种间接测量非垂直管道中的液体物质的流量的方法。

技术介绍

[0002]到目前为止，饲料是集约化畜牧生产中最重要的一笔开支，通常占总生产成本的60％至70％。然而，在现代商业畜牧生产中，饲料仍然是整个过程中最不可测的项目之一。这使得产生过程中的各个领域的效率大大降低。例如，缺乏有关饲料库存管理的此类数据通常会给人们带来以下挑战：饲料中断，紧急运送饲料产生的费用高昂，出清存货时发现有未用完的饲料，饲料交付时间表不统一，以及其他挑战。具有高度准确、近乎实时的饲料使用数据，而不是使用仅在生长周期完成后才可获得的数月前的饲料使用数据的当前规范，对于实施主动调整喂养计划、环境和其他关键生产输入起着至关重要的作用。也可直接受益于高度准确、近乎实时的饲料使用数据的高度可用性的其它领域有加强动物生产性能分析和规划、更快地发现动物健康问题以及在农场而不是在饲料厂应用微量营养素(例如酶、益生菌、抗氧化剂等)，除此之外，还有其它很多领域。
[0003]目前监测饲料消耗的方法主要基于经验、历史数据和使用来自历史饲料订单的信息和给定谷仓中动物库存知识的近似值。另一种常见的方法是通过使用昂贵的称重传感器来监测料仓中的饲料消失情况。
[0004]因此，需要一种低成本的解决方案，能够高精度地近乎实时测量流动固体物质的流量，特别是在商业畜牧业的常见环境中的流动固体物质的流量。

技术实现思路

[0005]根据本专利技术，提供了一种用于估计大致水平管道中流动固体物质的流量的设备，该管道在管道中具有可移动的输送元件，用于沿管道输送物质，该设备包括：
[0006]多个距离传感器，安装在管道上部，用于检测管道下部物质与传感器的距离；
[0007]和一个控制系统，用于随着时间的推移分析来自传感器的输出信号以提供流量的估计值。
[0008]本文公开的布置可以使用范围检测传感器确定管道中流动固体物质的流量。检测物质与传感器之间距离的传感器放置在管道顶部，并指向管道的内底。当检测到传感器下方的可移动元件(例如螺旋钻或圆盘)时，从范围检测传感器读取值，估计流动固体物质在管道内移动的速度；否则，读取值由管道中饲料的高度推算得到。
[0009]可选地，提供传感器设备，其检测使用管道中的移动元件的进料系统的移动速度。可以使用对移动元件作出反应的特定或分离的传感器来更高精度地完成这一点。这可以优选地通过使用用于金属螺旋钻的金属检测传感器来实现。然而，其他系统可以使用连接到发动机轴的旋转/运动传感器、加速度计等。使用传感器阵列可以提供更准确的读数，降低信噪比(SNR)并显示异常值。传感器由微控制器驱动。用于来自传感器的数据的几种算法以固定的时间间隔输出通过管道的流动固体物质的量。
[0010]获取数据并确定管道中流动固体流量的方法/过程包括以下步骤：
[0011]‑‑
距离/范围传感器连续采集数据。
[0012]‑‑
可选的专用传感器检测输送元件的速度。
[0013]‑‑
从传感器中提取数据。将提取的数据标记为原始数据，并且已经通过特定的数据提取算法进行了预处理。
[0014]‑‑
校准数据用于提取。
[0015]‑‑
将原始数据放入存储缓冲区。
[0016]‑‑
通过存储缓冲区中的流量确定算法对该数据进行处理。
[0017]‑‑
配置数据用于细化流量算法的结果。
[0018]所述各自独立且组合在一起的流量预测方法可以应用如下：
[0019]‑‑
可以测量流动固体物质，其中流动物质描述为干燥的固体颗粒物质或能够流动的粉末。这种可流动物质的例子可以包括但不限于动物饲料、谷物、种子、塑料颗粒、干水泥、面粉等。
[0020]本文所述的布置是针对特定应用开发的，该特定应用指的是测量自动牲畜饲养系统的管道中球状和糊状形式的饲料类型的饲料流量。然而，可以使用本文中的系统测量其他物质，并且粒度不会影响本文中描述的布置的适用性。如果该布置应用于非常小的颗粒，则可能需要一些调整，特别是对机器学习(ML)算法进行调整并且可能对本文所述的布置的防尘组件进行一些调整。
[0021]流动固体物质的流量可以用升.秒
‑1(Liters.s
‑1)或千克.秒
‑1(Kg.s
‑1)表示。处理器配置为根据管道中流动物质的速度和容积计算流动固体物质的重量和/或容积。流动物质的容积以升为单位计算，并且可以使用物质的密度转换为重量(千克[kg])。处理器还可针对所测量的流动物质的温度/湿度与标准化或参考值的任何变化来调整流动物质的体积(例如，通过调整流体的密度和粘度)。测量物质的质量和重量在文档中可互换使用，并与密度相关联。
[0022]本文的布置可用于任何非垂直封闭管道中，其中流动物质通过重力以外的方式移动并且不适用于垂直应用中的自由落体物质。
[0023]本文的布置可用于动物饲料由传送带移动的情况，但不限于通常用于商业牲畜生产的自动化动物进料系统中的典型传送带。这种进料系统通常具有可在饲料管道内移动以用于输送饲料的输送元件，以及沿进料管道的路径以一定间隔间隔开的多个落下式进料器。通常，进料导管是封闭的、不透明的柔性进料管(例如由聚氯乙烯(PVC)制成)。容纳在进料管道中的可移动输送元件通常是无心螺旋螺旋钻，其可以是旋转驱动的或轴向驱动的，通过具有输出轴的电动机沿一个方向将饲料输送通过管。
[0024]该系统适用于由任何材料制成的管道和可移动的机械元件，也适用于在流体物质通过压力移动的应用中。需要对软件算法进行一些调整，特别是对于距离检测传感器的软件算法进行一些调整，以解决这些变化，但是，总体概念仍然适用。
[0025]在本文中进一步描述的可选和优选实施例是指在自动动物饲喂系统的管道中饲料流量测量的应用。
[0026]传感器直接安装在饲喂系统的管道上，优选地安装在如说明书中进一步建议的谷仓外壳中，特别是安装在任何数量的所需位置处的进料管道上。没有任何元件放置在进料
管道内。
[0027]基于距离检测传感器，本文描述的布置的当前优选实施方式通常需要在管道中为每个传感器设置一个孔，但是省略这些孔的布置是可能的。目前，孔的直径可以约为1英寸，但直径可以改变。
[0028]传感器位于管的顶部，传感器朝下，朝向在管中移动的流动固体物质。如传感器规范中所述，每个包含距离检测传感器的外壳与另一个此类外壳相距100mm的最小距离，避免其封闭传感器之间形成串扰。
[0029]在第二种布置中，检测可以基于代替距离传感器的振动传感器。振动传感器可以安装在管的外侧，因此不需要任何孔。传感器与优选在外壳中的管道接触，如接下来进一步所述。
附图说明
[0030]现在将结合附图描述本专利技术的实施例，其中：
[0031]图1是根据本专利技术的方法的第一实施例的概述的示意图。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于估计大致水平管道中流动固体物质的流量的设备，该设备在管道中具有可移动传输元件，用于沿所述管道传输物质，所述设备包括：多个距离传感器，安装在所述管道上部，用于检测所述管道下部物质与传感器的距离；和一个控制系统，用于随着时间的推移分析来自所述传感器的输出信号以提供流量的估计值。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，根据所述管道内移动的流动固体物质的速度的信号获得估计。3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述可移动运输元件包括位于所述传感器下方的螺旋钻或盘式进料器。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，高度信号来源于所述管道中的饲料高度的深度信号。5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，每隔一定时间对通过所述管道的流动固体物质的量的所述深度信号使用多种算法。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，包络滤波器去除由在所述管道中运行的所述可移动传输元件引起的正弦伪影。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，提供了用于检测所述可移动运输元件的移动速度的速度检测传感器，所述速率检测传感器还由所述控制系统确定并用于所述控制系统随时间分析来自所述传感器的输出信号以提供流量的估计。8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述速度检测传感器包括传感器，该传感器对沿着所述管道在一位置存在所述可移动输送元件的金属作出反应。9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述流动固体物质的速度补偿通过所述可移动输送元件的速度的直接导数获得。10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，体积管道映射算法将来自所述距离传感器的2D数据转换成体积。11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述距离传感器中的每一个安装在传感器外壳中。12.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，提供鼓风机以在所述传感器外壳中形成过压区域。13.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，过压通过所述传感器的孔排到所述管道中，以防止由物质产生的灰尘流入所述传感器外壳。14.根据前述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马塞琳，
申请(专利权)人：供液有限公司，
类型：发明
国别省市：