[发明专利]一种基于物联网的多级带式输送机协调控制方法

摘要

本发明公开了一种基于物联网的多级带式输送机协调控制系统，包括物料流状态激光采集装置、光电编码器、信号采集与处理模块、第一无线信号传输模块、第二无线信号传输模块、基于物联网的多级带式输送机协调控制管理装置、现场执行模块。本发明还公开了一种基于物联网的多级带式输送机协调控制方法，包括物料瞬时流量信号和带速信号采集；根据瞬时流量信号和带速信号采集计算各级带式输送机带速的改变量；通过现场执行模块对各级带式输送机带速进行控制。本发明结构简单、安装使用方便、可实施性强、自动化程度高、安全可靠，可以实现港口大型多级带式输送机系统带速的协调控制。

主权项

一种基于物联网的多级带式输送机协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、信号采集与处理模块(3)将采集到的当前级带式输送机物料瞬时流量信号和采集到的当前级带式输送机带速信号通过第一无线信号传输模块(4)和第二无线信号传输模块(5)传输给基于物联网的多级带式输送机协调控制管理装置(6)；步骤2、基于物联网的多级带式输送机协调控制管理装置(6)根据物料瞬时流量信号和带式输送机带速信号获得当前级的物料瞬时流量值和带式输送机带速值；步骤3、当前级第i采样时刻物料瞬时流量qiG小于物料流量设定值QG时，依次比较相邻后续采样时刻物料瞬时流量与物料流量设定值大小，若当前级带式输送机物料瞬时流量连续在第i+k个采样时刻小于物料流量设定值，而在第i+k+1个采样时刻物料瞬时流量大于物料流量设定值，则判断：步骤3.1、当当前级带式输送机在从第i到第i+k时刻物料瞬时流量值{qiG,q(i+1)G,…,q(i+k)G}小于物料流量设定值状态的持续时间长度小于设定的采样周期N倍时，N为整数，则当前级带式输送机和后各级带式输送机的传输改变量为0，步骤3.2、当当前级带式输送在从第i到第i+k时刻物料瞬时流量值{qiG,q(i+1)G,…,q(i+k)G}小于物料流量设定值状态的持续时间长度大于等于设定的采样周期N倍时，N为整数，则启动调速控制决策判断步骤，调速控制决策判断步骤包括以下步骤：步骤3.2.1、建立如下目标规划模型：其中θ1l＝cfLlg(qlRc+qlRu+2qlB cosδ)/η1η2   公式5θ2l＝g(cfLl cosδ+H)/η1η2   公式6式中，PA为带式输送机驱动滚筒所需功率，kW/h；Q为带式输送机每小时输送物料量，t/h；Qmax为带式输送机每小时能承受的最大输送物料量，t/h；L为输送机总水平投影长度；n为带式输送机全长分段数；l为当前单位段；H为带式输送机总垂直提升高度；δ为倾斜角；qlB为当前第l单位段输送带质量，kg/m；qlRc为当前第l单位段承载边旋转托辊质量，kg/m；qlRu为当前第l单位段回程旋转托辊质量，kg/m；f为模拟摩擦系数；g为重力加速度；c为与带式输送机长度系数；qlG为当前第l单位段输送物料每米质量，kg/m；vl为当前第l单位段带速；Vmax为带式输送机满载下可承受的最大带速；Vmin为带式输送机运输散料最小带速；η1为传动效率；η2为机械效率；s.t.为约束条件，步骤3.2.2、将第i到第i+k时刻物料瞬时流量{qiG,q(i+1)G,…,q(i+k)G}带入公式1和3，通过求解公式1‑6组合的目标规划模型，得到带速最优解V1，提取当前级带式输送机从第i到第i+k时刻的带速值{vi,v(i+1),…,v(i+k)}，采用最小二乘法进行线性拟合，可以得出带速随时间变化一次线性曲线v＝Mi+b，若M>1，则比较{vi,v(i+1),…,v(i+k)}序列中带速最大值max{vi,v(i+1),…,v(i+k)}和最小值min{vi,v(i+1),…,v(i+k)}与V1间关系，若max{vi,v(i+1),…,v(i+k)}<V1，则当前级及后续带式输送机带速增加量为V1‑max{vi,v(i+1),…,v(i+k)}；若min{vi,v(i+1),…,v(i+k)}>V1，则当前级及后续带式 输送机带速减少量为max{vi,v(i+1),…,v(i+k)}‑V1；若min{vi,v(i+1),…,v(i+k)}≦V1≦max{vi,v(i+1),…,v(i+k)}，则当前级及后续带式输送机带速减少量为max{vi,v(i+1),…,v(i+k)}‑V1，若M＝1，求取第i到第i+k时刻带速平均值判断当前级带式输送机带速值与V1之间的大小关系，若则当前级及后续带式输送机带速减少量为若则当前级及后续带式输送机带速改变量为0；若则当前级及后续带式输送机带速增加量为若M<1，则比较{vi,v(i+1),…,v(i+k)}序列中带速最大值max{vi,v(i+1),…,v(i+k)}和最小值min{vi,v(i+1),…,v(i+k)}与V1间关系，若max{vi,v(i+1),…,v(i+k)}<V1，则当前级及后续带式输送机带速增加量为V1‑min{vi,v(i+1),…,v(i+k)}；若min{vi,v(i+1),…,v(i+k)}>V1，则当前级及后续带式输送机带速减少量为min{vi,v(i+1),…,v(i+k)}‑V1，若max{vi,v(i+1),…,v(i+k)}≥V1≥min{vi,v(i+1),…,v(i+k)}，则当前级及后续带式输送机带速增加量为V1‑min{vi,v(i+1),…,v(i+k)}，步骤4、当当前级第i采样时刻物料瞬时流量qiG大于物料流量设定值QG时，依次比较相邻后续采样时刻物料瞬时流量与物料流量设定值大小，若当前级带式输送机物料瞬时流量连续在第i+k个采样时刻大于物料流量设定值，而在第i+k+1个采样时刻物料瞬时流量小于物料流量设定值，则判断：步骤4.1、当当前级带式输送机在从第i到第i+k时刻物料瞬时流量值{qiG,q(i+1)G,…,q(i+k)G}大于物料流量设定值状态的持续时间长度小于设定的采样周期N倍时，N为整数，则当前级带式输送机和后各级带式输送机的带速改变量为0，步骤4.2、当当前级带式输送机从第i到第i+k时刻物料瞬时流量{qiG,q(i+1)G,…,q(i+k)G}大于物料流量设定值状态持续时间长度大于等于设定的采样周期N倍时，N为整数，则启动最大带速Vmax控制步骤，最大带速Vmax控制步骤包括以下步骤：步骤4.2.1、根据步骤3.2.1～步骤3.2.2中方法获得带速最优解V1；步骤4.2.2、提取当前级带式输送机从第i到第i+k时刻的带速值{vi,v(i+1),…,v(i+k)}，采用最小二乘法进行线性拟合，可以得出带速随时间变化一次线性曲线v＝Mi+b，若M>1，则比较{vi,v(i+1),…,v(i+k)}序列中带速最大值max{vi,v(i+1),…,v(i+k)}和最小值min{vi,v(i+1),…,v(i+k)}与带式输送机最大带速Vmax间关系，若max{vi,v(i+1),…,v(i+k)}<Vmax，则当前级及后续带式输送机带速增加量为Vmax‑max{vi,v(i+1),…,v(i+k)}；若min{vi,v(i+1),…,v(i+k)}>Vmax，则当前级及后续带式输送机带速减少量为max{vi,v(i+1),…,v(i+k)}‑Vmax，若min{vi, v(i+1),…,v(i+k)}≦Vmax≦max{vi,v(i+1),…,v(i+k)}，则当前级及后续带式输送机带速减少量为max{vi,v(i+1),…,v(i+k)}‑Vmax，若M＝1，求取第i到第i+k时刻带速平均值判断当前级带式输送机带速值与V1之间的大小关系，若则当前级及后续带式输送机带速减少量为若则当前级及后续带式输送机带速改变量为0；若则当前级及后续带式输送机带速增加量为若M<1，则比较{vi,v(i+1),…,v(i+k)}序列中带速最大值max{vi,v(i+1),…,v(i+k)}和最小值min{vi,v(i+1),…,v(i+k)}与Vmax间关系，若max{vi,v(i+1),…,v(i+k)}<Vmax，则当前级及后续带式输送机带速增加量为Vmax‑min{vi,v(i+1),…,v(i+k)}；若min{vi,v(i+1),…,v(i+k)}>Vmax，则当前级及后续带式输送机带速减少量为min{vi,v(i+1),…,v(i+k)}‑Vmax，若max{vi,v(i+1),…,v(i+k)}≥V1≥min{vi,v(i+1),…,v(i+k)}，则当前级及后续带式输送机带速增加量为Vmax‑min{vi,v(i+1),…,v(i+k)}，步骤5、将各级的带式输送机带速对应的增减量进行叠加，获得各级带式输送机带速的改变量，步骤6、现场执行模块(7)根据各级带式输送机带速的改变量对各级带式输送机进行实时调速。