導(dǎo)語(yǔ)：傳統(tǒng)煤倉(cāng)料位計(jì)的測(cè)量方式有雷達(dá)、激光、超聲波3D影像、聲吶、重錘等，這些料位計(jì)是在自動(dòng)化礦井背景下應(yīng)運(yùn)而生的。本期轉(zhuǎn)化果平臺(tái)推薦的《第五代智能煤位計(jì)的研究與應(yīng)用》，介紹了智能煤位計(jì)為一體式結(jié)構(gòu)，采用接觸式測(cè)量原理、搭載了手機(jī)APP；可測(cè)量粉狀、顆粒狀、塊狀固體物料以及某些液體的液面和界面，毫米級(jí)可顯示當(dāng)前料位高度，解決了重錘式料位計(jì)易埋錘的疑難雜癥，核心技術(shù)屬?lài)?guó)內(nèi)領(lǐng)先。
一、研發(fā)背景
傳統(tǒng)煤倉(cāng)料位計(jì)的測(cè)量方式有雷達(dá)、激光、超聲波3D影像、聲吶、重錘等，這些料位計(jì)是在自動(dòng)化礦井背景下應(yīng)運(yùn)而生的。其共性缺點(diǎn)有：
1.抗干擾能力弱，具體表現(xiàn)為生產(chǎn)期間倉(cāng)內(nèi)煤塵大（影響雷達(dá)探測(cè)）、倉(cāng)內(nèi)水氣大（影響激光測(cè)量）、入倉(cāng)物料粒度跨度大（影響3D影像測(cè)量）、入倉(cāng)聲音雜亂（影響聲吶測(cè)量）、重錘料位計(jì)易埋錘斷繩。
2.生產(chǎn)期間數(shù)據(jù)精度誤差超出允許范圍（以煤倉(cāng)高度60米為例，當(dāng)倉(cāng)位在40米以上時(shí)誤差是1-2米；當(dāng)倉(cāng)位在40米以下時(shí)誤差是5-7米）。不能實(shí)時(shí)掌握倉(cāng)位變化情況，主要依靠職工間隔兩小時(shí)用人工測(cè)倉(cāng)的方法來(lái)觀察倉(cāng)位變化，增加了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，稍不注意就有可能發(fā)生頂倉(cāng)事故和因拉空倉(cāng)而砸倉(cāng)底的情況發(fā)生。
3.現(xiàn)在國(guó)家提倡智慧礦山和數(shù)字化煤倉(cāng)，其特點(diǎn)是精準(zhǔn)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，故對(duì)煤位計(jì)的精度要求很高。
二、研究?jī)?nèi)容
為解決上述問(wèn)題，技術(shù)人員研發(fā)了一種抗干擾能力強(qiáng)且精度高的接觸式智能煤位計(jì)。
1.主要技術(shù)數(shù)據(jù)及功能
（1）依據(jù)自主研發(fā)的接觸式煤位計(jì)（智能煤位計(jì)）實(shí)時(shí)在線采集精確的倉(cāng)位數(shù)據(jù)，生產(chǎn)期間煤位誤差±5mm。
圖1 在線精確測(cè)量
圖2 現(xiàn)場(chǎng)安裝圖
（2）依據(jù)多點(diǎn)陣測(cè)量原理，研究多點(diǎn)陣接觸式煤位計(jì)（智能煤位計(jì)）4G+5G無(wú)線透?jìng)骷夹g(shù)的應(yīng)用與自組網(wǎng)技術(shù)。
圖3 多點(diǎn)陣自組網(wǎng)
（3）針對(duì)每個(gè)倉(cāng)4-8個(gè)點(diǎn)陣傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，構(gòu)建煤位點(diǎn)陣數(shù)據(jù)庫(kù)；基于煤位圖形分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤位圖像表達(dá)。
（4）基于精確的煤位測(cè)量，智能控制煤倉(cāng)多點(diǎn)位入料時(shí)根據(jù)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)位的高低自動(dòng)灌倉(cāng)，即：低點(diǎn)位入料，高點(diǎn)位停止；實(shí)現(xiàn)塊煤、沫煤和倉(cāng)位值均衡的效果，確保后續(xù)設(shè)備（篩子和破碎機(jī)）正常的入料需求；
（5）控制倉(cāng)下多臺(tái)給煤機(jī)出料時(shí)依據(jù)高點(diǎn)位啟動(dòng)液壓閘板和給煤機(jī)出料，低點(diǎn)位停止該給煤機(jī)并自動(dòng)切換到其他同煤種高點(diǎn)位的給煤機(jī)繼續(xù)出料，保證了皮帶正常的帶煤量，杜絕低倉(cāng)位入料時(shí)砸倉(cāng)底和因拉空倉(cāng)后發(fā)生潰倉(cāng)撒煤事故。
（6）水煤圖像識(shí)別及邊緣計(jì)算，正常煤流呈松散狀，異常為泥石流狀或者泥乎乎狀；搭載的激光煤流（速）檢測(cè)儀，水煤（潰倉(cāng)的前兆）＞正常煤流速為0.2m/s＜下料溜槽卡異物或蓬倉(cāng)，杜絕潰倉(cāng)和智能排除蓬倉(cāng)現(xiàn)象；
（7）實(shí)現(xiàn)了調(diào)度根據(jù)當(dāng)前倉(cāng)位（空高）指導(dǎo)井下生產(chǎn)和當(dāng)前庫(kù)存（噸）合理安排裝車(chē)計(jì)劃，提高車(chē)皮的有效使用率。
2.技術(shù)拓展功能
該技術(shù)通過(guò)拓展功能后可實(shí)現(xiàn)——智慧倉(cāng)儲(chǔ)無(wú)人值守系統(tǒng)（數(shù)字化煤倉(cāng)管控平臺(tái)）。該系統(tǒng)由煤位終端傳感器（智能煤位計(jì)）、水煤圖像識(shí)別防爆攝像頭、激光煤流（速）檢測(cè)儀等主要部件組成；解決了多點(diǎn)陣均衡入倉(cāng)、智能配煤、筒倉(cāng)煤塵及瓦斯治理、防潰倉(cāng)和筒倉(cāng)煤位精確監(jiān)測(cè)及指導(dǎo)生產(chǎn)等難題，根據(jù)用戶(hù)的需求進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)、平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)、算法開(kāi)發(fā)、多點(diǎn)陣接觸式煤位計(jì)傳感器（智能煤位計(jì)）自組網(wǎng)技術(shù)、控制軟件開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品測(cè)試、聯(lián)調(diào)聯(lián)試等幾個(gè)步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)上下游設(shè)備的智能控制。
三、智能測(cè)倉(cāng)儀技術(shù)資料
1.功能及特點(diǎn)
智能煤位計(jì)為一體式結(jié)構(gòu)，采用接觸式測(cè)量原理、搭載了手機(jī)APP；可測(cè)量粉狀、顆粒狀、塊狀固體物料以及某些液體的液面和界面，毫米級(jí)可顯示當(dāng)前料位高度。
（1）主要特點(diǎn)
☆ 結(jié)構(gòu)緊湊、多功能電子傳感器，無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)，靈敏度高，動(dòng)作可靠。
☆ 直流伺服減速電機(jī)，恒速運(yùn)動(dòng)。
☆ 上下限報(bào)警及故障報(bào)警，根據(jù)故障代碼可快速判斷故障原因。
☆ 手動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)定時(shí)測(cè)量，可快速切換。定時(shí)時(shí)間1-60分鐘。
☆ 遠(yuǎn)程按鈕啟動(dòng)遠(yuǎn)控功能。
☆ 4-20mA電流環(huán)有內(nèi)部和外部供電兩種方式，方便配接調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。(可選配2路)
☆ 485通訊可選配2路獨(dú)立操作：一路供煤位計(jì)自帶的手機(jī)APP使用；一路供第三方智慧礦山系統(tǒng)使用，達(dá)到數(shù)據(jù)共享、只監(jiān)不控的目的；數(shù)據(jù)安全采用物理隔離、數(shù)據(jù)加密及阿里云安全服務(wù)等技術(shù)措施。
☆ 兩種工作模式：直接測(cè)量：每次上升到頂，適合小量程低筒倉(cāng)。
（2）懸停測(cè)量：每次上升一定距離（可自由設(shè)定該數(shù)值），不到頂；達(dá)到次數(shù)返回校準(zhǔn)一次，適合大量程高筒倉(cāng)。
☆ 參數(shù)設(shè)置靈活，方便用戶(hù)用于不同料倉(cāng)，節(jié)省成本。
☆ 結(jié)構(gòu)緊湊、不銹鋼部件、機(jī)構(gòu)動(dòng)作流暢。
☆ 帶有手機(jī)APP，可隨時(shí)登陸系統(tǒng)查看倉(cāng)位及上下游設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析可得出近一個(gè)月的生產(chǎn)狀況和查看上下游設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
☆ 手動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)定時(shí)測(cè)量，有手機(jī)APP切換和由倉(cāng)上設(shè)備的啟停自動(dòng)切換兩種模式即：生產(chǎn)時(shí)為自動(dòng)定時(shí)測(cè)量、停車(chē)檢修時(shí)為手動(dòng)測(cè)量，達(dá)到延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的目的。定時(shí)時(shí)間0-9999分鐘。
2.技術(shù)參數(shù)
測(cè)量范圍：0～199.99米；
環(huán)境溫度：-20～70℃；
測(cè)量精度：±5mm（生產(chǎn)期間）；
探測(cè)速度：7.5米/分鐘；
鋼 絲 繩：直徑1.5mm ，結(jié)構(gòu)7*19，材質(zhì)304/316，承重157kg；
法蘭尺寸：外徑160mm 孔距130mm 安裝孔M8*4；
電氣接口：M18X1.5全金屬,適合5-11mm電纜；
傳感器重量：500g；
整機(jī)重量：9kg；
功 耗：待機(jī)5W 最大120W；
電源電壓：220VAC±10% 50HZ；
報(bào)警輸出：上限、下限、故障報(bào)警，獨(dú)立繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)。觸點(diǎn)容量：2A/DC24V；
輸出信號(hào)：4～20mA ±0.2%（可選多路）；
通訊功能：Modbus RTU 485 (可選2路獨(dú)立操作)自帶手機(jī)APP智控平臺(tái)；
定時(shí)時(shí)間：1-60分鐘；
外形尺寸：高310mm 寬180mm 長(zhǎng)200mm。
3.測(cè)倉(cāng)儀的選型及使用條件
訂貨例子：SJMW-16A1R2B000K10，量程16m，1路電流輸出，2路485輸出，無(wú)報(bào)警繼電器輸出，有手機(jī)APP，無(wú)遠(yuǎn)程按鍵啟動(dòng)控制；本智能煤位計(jì)選型很簡(jiǎn)單，客戶(hù)只需提供測(cè)量范圍及介質(zhì)溫度、介質(zhì)類(lèi)型。介質(zhì)的類(lèi)型，可能會(huì)影響傳感器的形狀，訂貨時(shí)需說(shuō)明。
☆ 安裝位置：在煤位計(jì)測(cè)量路徑中，應(yīng)避開(kāi)探測(cè)通道障礙物。
☆ 震動(dòng)幅度：應(yīng)離振動(dòng)篩或震動(dòng)給煤機(jī)等振動(dòng)幅度較大的振動(dòng)源兩米左右，電動(dòng)減速機(jī)等通常的震動(dòng)不會(huì)影響煤位計(jì)的正常運(yùn)行。
4.安裝及接線
（1）煤位計(jì)安裝
☆ 安裝時(shí)嚴(yán)禁對(duì)鋼絲繩有損傷行為，如磕碰、打折、磨損。
☆ 安裝的位置應(yīng)避開(kāi)進(jìn)料口和下料口，有吹灰裝置的還要避開(kāi)吹灰管。
☆ 物料的堆積角會(huì)變化，盡可能的選擇近似等高的位置安裝。
☆ 煤位計(jì)探測(cè)過(guò)程中有左右搖擺的可能，因此在選擇安裝位置時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離探測(cè)通道周?chē)恼系K物，如料倉(cāng)內(nèi)有補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
☆ 在煤位計(jì)加長(zhǎng)管距離地面安裝點(diǎn)500mm內(nèi)，設(shè)置檢修口，方便檢查和更換鋼絲繩。
☆ 安裝時(shí)，必須保證垂直于水平面，可觀察鋼絲繩是否在出線口中央，使煤位計(jì)帶動(dòng)鋼絲繩運(yùn)動(dòng)時(shí)自然下垂，不受阻礙。
檢查機(jī)械倉(cāng)：
檢查鋼絲繩是否脫軌，剪斷固定鋼絲繩的鎖扣，讓鋼絲繩自然懸垂于殼體底孔的中間位置，若偏離中心較多可通過(guò)調(diào)整儀表水平糾正。
（2）電氣倉(cāng)接線
☆ 打開(kāi)電氣倉(cāng)，左側(cè)電源端子標(biāo)有L、N、接地標(biāo)志，為輸入AC220V。
圖片 ☆ 按主板底部輸出接口示意圖 接好配線。
5.智能煤位計(jì)的操作
?：上電后，若傳感器未到頂，會(huì)自動(dòng)上升到頂，請(qǐng)注意安全。
智能煤位計(jì)上電后數(shù)碼管顯示最大量程，測(cè)量可通過(guò)以下幾種方式實(shí)現(xiàn)，所有啟動(dòng)操作持續(xù)時(shí)間要在0.5秒以上：
☆ 按住面板或者殼體左下方的“啟動(dòng)”鍵。
☆ 端子啟動(dòng)，A和B，外接遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)。
☆ 設(shè)置自動(dòng)測(cè)量定時(shí)參數(shù)A。自動(dòng)測(cè)量時(shí)，以上3種方式可同時(shí)生效。
（1）按鍵及參數(shù)設(shè)置
關(guān)于模式：在待機(jī)狀態(tài)和故障狀態(tài)可按【確認(rèn)/模式】切換3種顯示模式，顯示窗會(huì)有對(duì)應(yīng)指示燈亮起。
重力：此模式可觀察重力值和校準(zhǔn)重力傳感器參數(shù)；
米：顯示當(dāng)前料位高度；
檢修：此模式只允許手動(dòng)控制升降錘，以便排除故障或換繩。
●系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置：
切換顯示“米”按【設(shè)置】進(jìn)入菜單，顯示“P 0000”，設(shè)置成“P0001”按【確認(rèn)】進(jìn)入用戶(hù)菜單，顯示“A ****” 首位閃動(dòng)，按【移位】可循環(huán)閃動(dòng)，按【加數(shù)】鍵使閃動(dòng)位增加1，設(shè)置好定時(shí)時(shí)間后，按【確認(rèn)】后出現(xiàn)下個(gè)參數(shù)設(shè)置，依此類(lèi)推，直至出現(xiàn)“ESC”按【確認(rèn)】，退出菜單，進(jìn)入正常工作模式。
參數(shù)代碼：
（2）關(guān)于定時(shí)時(shí)間
定時(shí)時(shí)間單位為分鐘，工作時(shí)為每次測(cè)量結(jié)束后才開(kāi)始第二次定時(shí)，可按實(shí)際生產(chǎn)需要設(shè)置定時(shí)時(shí)間，越大儀表壽命越長(zhǎng)。
（3）關(guān)于故障代碼
當(dāng)智能煤位計(jì)發(fā)生故障時(shí)，控制儀表故障燈亮起，同時(shí)內(nèi)部蜂鳴器響起，數(shù)碼管會(huì)顯示故障代碼，此時(shí)如想取消報(bào)警音可按“消音”鍵。但是只消除控制儀表的報(bào)警狀態(tài)，傳感器故障不會(huì)消除。消音后可按啟動(dòng)鍵復(fù)位。手機(jī)APP也會(huì)同步顯示故障名稱(chēng)及處理方法。
可參考第六章“故障與檢修”處理。
6.故障與檢修
（1）故障處理
（2）日常檢查項(xiàng)目：
●鋼絲繩是否脫軌、磨損；
●到頂開(kāi)關(guān)：可用金屬擋住，觀察是否動(dòng)作；
●手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)數(shù)輪一圈，顯示器上計(jì)數(shù)應(yīng)閃爍兩次。
（3）換繩步驟
●切換到檢修模式，此時(shí)按【自動(dòng)/升錘】【啟動(dòng)/降錘】可控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，再按一次停止，如此循環(huán)。按鍵【設(shè)置/移位】可提升速度。按鍵【消音/加數(shù)】可降低速度。
長(zhǎng)按【自動(dòng)/升錘】3秒釋放可清零面板數(shù)值。
●按圖示方向把鋼絲繩固定在線盤(pán)上，安裝好線盤(pán)，長(zhǎng)按【自動(dòng)/升錘】3秒釋放，清零面板數(shù)值。然后短按【自動(dòng)/升錘】開(kāi)始繞線，程序會(huì)自動(dòng)在量程+2米時(shí)停止繞線。
7. RS485通訊數(shù)據(jù)表
說(shuō)明：遵循MODBUS RTU 協(xié)議規(guī)則，讀參數(shù)用03命令，寫(xiě)參數(shù)用06命令。
以上地址和數(shù)據(jù)為十進(jìn)制。使用PLC地址讀寫(xiě)時(shí)，本表地址+1。
四、推廣應(yīng)用前景
第五代智能煤位計(jì)的研制與應(yīng)用，能夠杜絕頂倉(cāng)事故、空倉(cāng)砸倉(cāng)底事故的發(fā)生，消除安全隱患；采用即時(shí)測(cè)量方式精確采集與傳輸數(shù)據(jù)；不受煤倉(cāng)復(fù)雜的入料環(huán)境影響，達(dá)到抗干擾的目的；運(yùn)用“智控云平臺(tái)”聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量，數(shù)據(jù)精度高；解決了重錘式料位計(jì)易埋錘的疑難雜癥，核心技術(shù)屬?lài)?guó)內(nèi)首創(chuàng)。
主要優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高、維護(hù)簡(jiǎn)單方便、通訊方式多元化。智能煤位計(jì)應(yīng)用的領(lǐng)域是煤炭企業(yè)、化工行業(yè)、糧倉(cāng)、水泥、礦石等。
圖片轉(zhuǎn)化果平臺(tái)咨詢(xún)電話(huà)：400-1817-969
