[发明专利]基于物联网的传送带系统优化方法

说明书

本发明公开了一种基于物联网的传送带系统优化方法，包括：在传送系统中布下各种传感器和控制器；通过PLC机器整合传感器数据并同步到离线数据库；当输入实时生产数据流时，通过实时生产模拟系统更新整个生产线上的货物情况，以做到实时监控；利用生产过程中沉积的历史数据，通过算法模型来优化整个传送系统的能耗，算法部署后将根据实时生产数据流以及安全策略输出调速信号和安全预警；通过算法交叉策略来验证调速效果；本发明通过增加物联网能力，提出一种数据驱动的方法来改善传送系统的能源消耗问题。

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，特别是一种基于物联网的传送带系统优化方法。

背景技术

物联网(Internet of things,IoT)是配备有传感器和执行器的物理对象通过数据通信技术与网络的连接，它可以实现企业、客户和智能事物之间的新交互。随着IoT连接数的不断增长，人们可认知的世界也不断扩展。近几年，关于如何在生产运营管理中充分利用IoT信息流的潜能的问题引起了学界的关注。Geerts和O'Leary从物流和供应链管理的角度探索了基于IoT的创新。Hashem等人讨论了大数据分析支持智慧城市的愿景，提出了智慧城市大数据的未来业务模型。Qi和Shen进一步将智慧城市的运动从技术导向阶段过渡到决策导向阶段，并在城市范围内制定计划和运营决策，反映多维需求，并适应海量数据和创新。Wunderlich等人对家庭IoT的采用和传播进行研究，并着重讨论家庭智能计量技术在电力消耗方面的应用。Anokhin等人依托于工业4.0技术，提出了移动电源恢复技术，利用其移动性和时空灵活性来解决配电系统灾难期间的有效响应和恢复。另一个重要的课题是可持续制造，包括：提高生产率、灵活性和资源效率；减少浪费，能源消耗和生产过剩；改善工作环境质量，减少常规工作；服务和利益相关者的参与/协作等。Kamble等人对印度115家制造业公司的进行调查分析和建立机构方程模型，讨论了工业4.0技术对精益生产实践和可持续组织绩效的影响。Andrew认为智能制造是物联网、云计算、面向服务的计算、人工智能和数据科学等网络物理系统概念的集合，讨论了智能制造的六大支柱(制造技术和流程、材料、数据、预测性工程、可持续性、联网与资源共享)，并提出了十个猜想来捕捉未来趋势。

传送系统是工业生产运营的一部分，它是生产运营中的内部货物流动的基础，大部分的研究关注于传送系统作为装配、分拣和运送的功能。例如，Boysen等人从运筹学的角度对各种基于传送带的全自动分拣系统的科学文献进行了调查，描述了广泛的应用及其不同的分拣系统；Frey等人对航空行李运送系统的工作负载进行优化，给出了出境行李规划的时间索引数学规划公式，提出了一个创新的分解过程结合列生成方案。其解决方案在欧洲主要机场的真实应用中将最大工作量减少60％以上；Mosadegh等人基于控制理论，开发了开环模型和闭环模型来研究混合模型装配线的动态行为，以优化整体工作过载和闲置。

与运营管理相关的文献中对传送系统的研究目标通常是均衡负载、减少闲期、减小传送距离等，直接研究传送系统能耗的文献较少，其中的一个重要原因是难以显性描述能源消耗，因为它涉及到一些物理概念而不仅仅是简单的生产变量。现有对传送系统的能耗研究大多基于物理工程学。例如，Hiltermann等人通过计算运动阻力的方式进行功耗分析，推导出摩擦系数和电气驱动功率，为不同货物流选择合适的皮带速度；He等人考察了传送皮带瞬态运行中的潜在风险以及输送机的动态性能，提出“Initiation-Calculation-Optimization”三步法作为调速方案。如图1所示，目前，煤炭挖掘作业中通常由挖掘系统、传送系统、运输系统组成。挖掘出来的煤直接落在传送带上，经过多级传送带从地下运上地表后，再由卡车等运输工具转运。在缺乏物联网能力时，由于无法获取生产、传送带状态等信息，传送系统为了安全往往是以全速运行，这将导致巨大的能源浪费。在实际生产中，传送系统通常是能耗最高的部分，而从物联网和生产运营的角度研究传送系统能源消耗的研究尚处于空白状态。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于物联网的传送带系统优化方法，本发明通过增加物联网能力，提出一种数据驱动的方法来改善传送系统的能源消耗问题。