一种多斗给料智能控制的系统及方法

1.本发明属于全自动化产品领域，涉及一种多斗给料智能控制系统及方法。


背景技术：

2.料斗作为散物料输送系统中常见设备，广泛应用于以下场景：1)卸船、卸车等接卸缓冲场景；2)装载散状物料的存储场景；3)计量秤称重或秤前缓冲场景等。当多台料斗同时给一台输送设备给料时，如果料斗给料量控制不当，很容易出现堵料、溢料、输送设备过载等事故，尤其是在具备自动化控制功能的系统中，为提高系统智能化水平，解决传统方式下，人工控制精确度低、不及时、不稳定等问题，很重要的一点是如何使多台料斗协同配合，使输送设备效率最大程度发挥。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明提供本发明采用的技术方案是：一种多斗给料智能控制系统，包括：
4.n个料斗，用于进行物料卸载；
5.n个料位计，分别与n个料斗一一相对应，对料斗的料位进行测量；
6.n个出口闸门，分别与n个料斗一一相对应，料斗里的物料的卸载进行控制；
7.输送模块，对n个所述料斗卸载的物料进行输送；
8.流量计，用于采集所述输送模块运输的物料的重量；
9.控制单元，用于根据n个所述料位计传送的料斗的料位，以及所述流量计传送的所述输送模块运输的物料的重量，对n个出口闸门分别进行控制，实时对料斗的卸料量进行调整。
10.进一步地：所述出口闸门设置在所述料斗底部。
11.一种多斗给料智能控制系统的给料控制方法：具体过程如下：
12.当各料斗给料量之和小于输送模块输送量许用值时，需要扩大给料量，首先根据各料位计传送的料斗料位进行判断，由于各料斗料位存在周期变化，当料斗的料位值大于等于高阈值位，则判断这个料斗处于高料位，控制单元控制处于高料位料斗的料斗打开出口闸门；
13.若当前没有料斗处于高料位，则根据当前流量计传送的数据统计各料斗本轮工作时间内累计卸载的物料量，并由高到低排序，控制单元首先控制物料量最少的料斗打开出口闸门，再按序打开其他出口闸门；
14.当各料斗给料量之和大于输送模块输送量许用值时，需要减少给料量，首先根据各料位计传送的料斗料位进行判断，当料斗的料位值小于等于低阈值位，则判断这个料斗处于低料位，控制单元控制处于低料位料斗打开出口闸门；
15.若当前没有料斗处于低料位，则根据当前流量计传送的数据统计各料斗本轮工作时间内累计卸载的物料量，并由高到低排序，控制单元首先控制物料量最大的料斗的打开
出口闸门，再按序打开其他出口闸门。
16.所述高阈值位设定为占整个料斗的80％；所述低阈值位设定为占整个料斗的20％。
17.所述出口闸门的动作需要间隔10秒，再对出口闸门的开关进行控制。
18.本发明提供的一种多斗给料智能控制系统及方法，实现输送效率最大化，同时避免出现堵料、溢料、过载事故，需要准确、实时控制每台料斗给料量；具有以下优点：本系统建立了n个料斗卸料量与输送模块输送量之间的闭环反馈控制系统；通过采集n个料斗料位、输送模块输送量等数据，并通过一定的规则实现n个料斗卸料出口闸门的全自动控制功能，解决了人工控制精确度低、不及时、不稳定等问题。所有的数据采集、计算都由计算机系统在毫秒时间内自动完成，实现料斗卸料出口闸门在线实时控制开度。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是该系统的模块图；
21.图2是控制逻辑图；
22.图3是不同料种不同出口闸门开度与出口闸门出口流量的对应关系图。
具体实施方式
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
26.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号
和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
28.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
29.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
30.图1是该系统的模块图；一种多斗给料智能控制系统，包括：
31.n个料斗，用于进行物料卸载；
32.n个料位计，分别与n个料斗一一相对应，对料斗的料位进行测量；
33.n个出口闸门，分别与n个料斗一一相对应，料斗里的物料的卸载进行控制；所述出口闸门设置在所述料斗底部。
34.输送模块，对n个所述料斗卸载的物料进行输送；
35.流量计，用于采集所述输送模块运输的物料的重量；
36.控制单元，用于根据n个所述料位计传送的料斗的料位，以及所述流量计传送的所述输送模块运输的物料的重量，对n个出口闸门分别进行控制，实时对料斗的卸料量进行调整。
37.一种基于多斗给料智能控制系统的给料控制方法：包括以下步骤：
38.当各料斗给料量之和小于输送模块输送量许用值时，需要扩大给料量，首先根据各料位计传送的料斗料位进行判断，由于各料斗料位存在周期变化，当料斗的料位值大于等于高阈值位，则判断这个料斗处于高料位，控制单元控制处于高料位料斗的料斗打开出口闸门；
39.若当前没有料斗处于高料位，则根据当前流量计传送的数据统计各料斗本轮工作时间内累计卸载的物料量，并由高到低排序，控制单元首先控制物料量最少的料斗打开出口闸门，再按序打开其他出口闸门；
40.当各料斗给料量之和大于输送模块输送量许用值时，需要减少给料量，首先根据各料位计传送的料斗料位进行判断，当料斗的料位值小于等于低阈值位，则判断这个料斗处于低料位，控制单元控制处于低料位料斗打开出口闸门；
41.若当前没有料斗处于低料位，则根据当前流量计传送的数据统计各料斗本轮工作时间内累计卸载的物料量，并由高到低排序，控制单元首先控制物料量最大的料斗的打开出口闸门，再按序打开其他出口闸门。
42.进一步地，所述高阈值位设定为占整个料斗的80％；所述低阈值位设定为占整个料斗的20％。
43.进一步地，所述出口闸门的动作需要间隔10秒，再对出口闸门的开关进行控制。
44.实施例1：一种多斗给料智能控制系统，包括：6个料斗，用于进行物料卸载；
45.6个雷达料位计，分别与6个料斗一一相对应，对料斗的料位进行测量；
46.6个出口闸门，分别与6个料斗一一相对应，对料斗里的物料的卸载速度进行控制；所述出口闸门设置在所述料斗底部。
47.输送模块，对6个所述料斗卸载的物料进行输送；
48.流量计，用于采集所述输送模块运输的物料的重量；
49.控制单元，用于根据6个所述料位计传送的料斗的料位值，以及所述流量计传送的所述输送模块运输的物料的重量，对6个出口闸门开度分别进行控制，实时对料斗的卸料量进行调整。
50.该系统还包括6个加料及称重模块，分别与6个料斗一一相对应，用于分别对料斗进行增加物料及称重；
51.该系统还包括plc模块，用于接收控制单元传送的指令，对料斗出口闸门及输送模块传送控制指令；
52.图2是控制逻辑图；
53.一种多斗给料智能控制系统的给料控制方法，包括以下步骤：
54.当各料斗给料量之和(q
检测
)小于输送模块输送量许用值(q
设计
)的90％时，需要扩大给料量，首先根据各料位计传送的料斗料位值(l
检测
)进行判断，由于各料斗料位存在周期变化，当料斗的料位值大于等于高阈值位，则判断这个料斗处于高料位，控制单元控制处于高料位的料斗扩大出口闸门开度(si)；所述高阈值位设定为占整个料斗的80％
55.若当前没有料斗处于高料位，则根据当前流量计传送的数据统计各料斗本轮工作时间内累计卸载的物料量(∑i)，并由高到低排序，控制单元首先控制物料量最少(∑
imin
)的料斗扩大出口闸门开度(si)；
56.当各料斗给料量之和(q
检测
)大于输送模块输送量许用值(q
设计
)的10％时，需要减少给料量，首先根据各料位计传送的料斗料位值(l
检测
)进行判断，当料斗的料位值小于等于低阈值位，则判断这个料斗处于低料位，控制单元控制处于低料位料斗减小出口闸门开度(si)；所述低阈值位设定为占整个料斗的20％；
57.若当前没有料斗处于低料位，则根据当前流量计传送的数据统计各料斗本轮工作时间内累计卸载的物料量(∑i)，并由高到低排序，控制单元首先控制物料量最大(∑
imax
)的料斗减小出口闸门开度(si)。
58.进一步地，由于每次出口闸门调整开度后，料流变化需要一定时间达到稳定，而且出口闸门为电机驱动，频繁连续启动会造成电机损坏，根据实际测试结果，间隔时间设定为10秒。
59.通过在所述控制单元中部署卷积神经网络深度学习算法，拟合出料种不同出口闸
门开度与出口闸门出口流量的对应关系，将流量计传送的输送模块输送量反馈到卷积神经网络深度学习算法模型中，所述控制单元根据卷积神经网络深度学习算法拟合出的计算结果，通过plc模块直接控制出口闸门开度，无需人工干预，实现全自动化控制。
60.图3是不同料种不同出口闸门开度与出口闸门出口流量的对应关系图，图中是大豆、玉米等料种不同出口闸门开度与出口闸门出口流量的对应关系图。
61.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种多斗给料智能控制系统，其特征在于：包括：n个料斗，用于进行物料卸载；n个料位计，分别与n个料斗一一相对应，对料斗的料位进行测量；n个出口闸门，分别与n个料斗一一相对应，料斗里的物料的卸载进行控制；输送模块，对n个所述料斗卸载的物料进行输送；流量计，用于采集所述输送模块运输的物料的重量；控制单元，用于根据n个所述料位计传送的料斗的料位，以及所述流量计传送的所述输送模块运输的物料的重量，对n个出口闸门分别进行控制，实时对料斗的卸料量进行调整。2.根据权利要求1所述的一种多斗给料智能控制系统，其特征在于：所述出口闸门设置在所述料斗底部。3.一种如权利要求1的多斗给料智能控制系统的给料控制方法：其特征在于：当各料斗给料量之和小于输送模块输送量许用值时，需要扩大给料量，首先根据各料位计传送的料斗料位进行判断，由于各料斗料位存在周期变化，当料斗的料位值大于等于高阈值位，则判断这个料斗处于高料位，控制单元控制处于高料位料斗的料斗打开出口闸门；若当前没有料斗处于高料位，则根据当前流量计传送的数据统计各料斗本轮工作时间内累计卸载的物料量，并由高到低排序，控制单元首先控制物料量最少的料斗打开出口闸门，再按序打开其他出口闸门；当各料斗给料量之和大于输送模块输送量许用值时，需要减少给料量，首先根据各料位计传送的料斗料位进行判断，当料斗的料位值小于等于低阈值位，则判断这个料斗处于低料位，控制单元控制处于低料位料斗打开出口闸门；若当前没有料斗处于低料位，则根据当前流量计传送的数据统计各料斗本轮工作时间内累计卸载的物料量，并由高到低排序，控制单元首先控制物料量最大的料斗的打开出口闸门，再按序打开其他出口闸门。4.根据权利要求3所述的一种多斗给料智能控制系统的给料控制方法，其特征在于：所述高阈值位设定为占整个料斗的80％；所述低阈值位设定为占整个料斗的20％。5.根据权利要求1所述的一种多斗给料智能控制系统的给料控制方法，其特征在于：所述出口闸门的动作需要间隔10秒，再对出口闸门的开关进行控制。

技术总结
本发明一种多斗给料智能控制系统，包括：N个料斗，用于进行物料卸载；N个料位计，分别与N个料斗一一相对应，对料斗的料位进行测量；N个出口闸门，分别与N个料斗一一相对应，料斗里的物料的卸载进行控制；输送模块，对N个所述料斗卸载的物料进行输送；流量计，用于采集所述输送模块运输的物料的重量；控制单元，用于根据N个所述料位计传送的料斗的料位，以及所述流量计传送的所述输送模块运输的物料的重量，对N个出口闸门分别进行控制，实时对料斗的卸料量进行调整，实现输送效率最大化，同时避免出现堵料、溢料、过载事故，需要准确、实时控制每台料斗给料量。料斗给料量。料斗给料量。


技术研发人员：张少强 程粤 吕传龙 徐学南 刘智勇 王可强 张启富 韩业炜 田宏 杜映雪
受保护的技术使用者：大连港口设计研究院有限公司 大连交通大学
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/8/14