一種礦山深孔溜井空高及料位的測量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種礦山深孔溜井空高及料位的測量裝置，以解決了礦山深孔溜井高濃度粉塵遮擋時在線連續(xù)料位準確測量的技術問題。它包括溜井測量車、激光物位計、電控搖臂、數(shù)顯儀、PLC、視頻瞄準系統(tǒng)，所述溜井測量車上固定連接有電控搖臂，視頻瞄準系統(tǒng)包括攝像頭、液晶監(jiān)視器，攝像頭位于電控搖臂的前端，液晶監(jiān)視器位于電控搖臂的后端，攝像頭與液晶監(jiān)視器通過傳輸電纜連接，激光物位計與PLC的輸入端相連，PLC的輸出端與數(shù)顯儀的輸入端連接。本實用新型通過采用集成高精度激光物位計及輔助裝置，對礦山深孔溜井250m深度范圍空高及料位進行在線連續(xù)準確測量，且不易受到粉塵、氣溫環(huán)境等干擾因素的影響。
【專利說明】
一種礦山深孔溜井空高及料位的測量裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于自動化儀表測量領域，尤其涉及礦山深孔溜井空高及料位的測量。

【背景技術】
[0002]溜井是礦山開采過程中運輸?shù)V石的主要通道，對提高生產效率、節(jié)約開采成本起著舉足輕重的作用。
[0003]礦山深孔溜井空高及料位測量的難度在于:測量距離遠，深孔溜井的深度普遍在200— 300m左右，雷達、超聲波、重錘等常用工業(yè)物位計均難以滿足其測量條件；在溜井底部放礦或井口向下下礦時粉塵濃度大，影響測量準確性；溜井直徑達到10 — 20m，測量儀器安裝、檢修困難，難以保證人身安全；礦山溜井口周邊作業(yè)地面不平整且隨礦山開采面隨時變化，測量裝置需隨時移動，固定的測量裝置難以滿足其測量要求；礦山露天采場溜井氣候環(huán)境較為惡劣，冬季環(huán)境溫度甚至達到零下20°C以下，某些時段露天風力達到5— 6級，同時雨雪等天氣對儀表長期對儀表耐溫、防護等級等各項技術性能及測量值裝置牢固性要求較高。
[0004]現(xiàn)有高深溜井井筒觀測裝置，采用激光三維掃描測距儀及攝像系統(tǒng)組成的觀測平臺，用卷揚系統(tǒng)驅動觀測平臺對溜井井筒內壁進行掃描、檢測，同時在卷揚系統(tǒng)安裝滾輪式計數(shù)器用以計算溜井深度，采用無線傳輸信號方式實現(xiàn)對高深溜井井筒的精確檢測。但該裝置僅能對空溜井進行檢測，無法在生產過程中實現(xiàn)在線連續(xù)測量，也無法解決生產過程中溜井內高粉塵濃度下的測量失準問題。
[0005]目前國內外對礦山溜井空高及料位的測量常采用雷達物位計、超聲波物位計或重錘式物位計機型檢測，但現(xiàn)有技術下雷達物位計、超聲波物位計最大量程僅為70m，且無法克服濃度粉塵的影響。而重錘式物位計在測量過程中測量鋼帶頻繁被礦石埋住或砸斷，難以實現(xiàn)穩(wěn)定、可靠測量。近年來國內外激光物位計測量技術得到發(fā)展，但由于礦山高深溜井測量條件較差、儀器運行環(huán)境惡劣，在高濃度粉塵影響測量的問題難以克服。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的是提供一種可以在露天礦山作業(yè)面對深孔溜井空高及料位進行在線連續(xù)測量的裝置，以解決礦山深孔溜井高濃度粉塵遮擋時，不能在線連續(xù)料位準確測量的技術問題。
[0007]為解決上述問題，本實用新型技術方案如下:一種礦山深孔溜井空高及料位的測量裝置，包括溜井測量車、激光物位計、電控搖臂、數(shù)顯儀、PLC、視頻瞄準系統(tǒng)，所述溜井測量車上固定連接有電控搖臂，視頻瞄準系統(tǒng)包括攝像頭、液晶監(jiān)視器，攝像頭位于電控搖臂的前端，液晶監(jiān)視器位于電控搖臂的后端，攝像頭與液晶監(jiān)視器通過傳輸電纜連接，激光物位計與PLC的輸入端相連，PLC的輸出端與數(shù)顯儀的輸入端連接。
[0008]本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點:
[0009]1、本實用新型可以對礦山深孔溜井250m深度范圍空高及料位進行在線連續(xù)準確測量，且不易受到粉塵、氣溫環(huán)境等干擾因素的影響，能保證其在高深溜井內存在高粉塵遮擋及礦山零下30°C — 60°C環(huán)境溫度及雨、雪、大風等惡劣天氣條件下的對溜井空高的長期實時準確測量，測量精度達到±1%FS。
[0010]2.由于本實用新型采用一體化結構，用戶可以在礦山作業(yè)面范圍方便地進行移動、測量和檢修。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為一種礦山深孔溜井空高及料位的測量裝置的結構示意圖；
[0012]圖2為一種礦山深孔溜井空高及料位的測量裝置中儀表保護箱的設備布置圖；
[0013]圖3為一種礦山深孔溜井空高及料位的測量裝置中的電氣接線圖。
[0014]圖中:1_無油潤滑空壓機；2—液晶監(jiān)視器；3—數(shù)顯儀；4一儀表保護箱；5—壓縮空氣輸送軟管；6—電控搖臂；7—傳輸電纜；8—電動云臺；9一激光物位計防護箱；10—攝像頭；11 一激光物位計；12—溜井；13 —車體固定銷釘；14-車體牽引臂；15_前車輪；16-車體前轉向架；17-搖臂配重；18-溜井測量車；19-后車輪；20-吹掃環(huán)；21_空氣開關；22-交流穩(wěn)壓電源；23-端子排；24-導軌；25-直流穩(wěn)壓電源；26-PLC; 27-運礦車；28-放礦機；29-運輸皮帶。

【具體實施方式】
[0015]下面的實施例可以進一步說明本實用新型，但不以任何方式限制本實用新型。
[0016]實施例中各部件具體選擇如下:激光物位計選用加拿大ACCUTRON公司生產的ACXU-DV-24-1型礦山專用激光物位計，量程0.lm—250m ;精度:±2cm ;分辨率:1mm ;輸出:4—20mA電流；供電:DC24V ;光束發(fā)散角:3 mrad ;工作環(huán)境溫度零下30°C — 60°C ;防護等級:IP67。其特點是測量范圍較雷達、超聲波物位計遠，測量精度高。由于其光束發(fā)散角小，適用于直徑3m以上的高深礦山溜井，同時激光光束對測量通路中粉塵有較好的抗干擾能力。
[0017]電控搖臂型號為DV600-1，臂長:6m;電源220V;電動云臺承重20kg。其通過操作手柄可以實現(xiàn)搖臂在360°范圍內任意轉動，同時通過電控操作電動云臺帶動安裝于云臺上的激光物位計，保證其對被測溜井內物料面的瞄準。其主要特點是通過搖臂將激光物位計懸掛于溜井上部中心處，保證空高及料位測量的準確性，搖臂的隨意轉動也便于對維護人員對搖臂激光物位計的檢修、安裝。
[0018]一臺無油空壓機型號為MED-320，儲氣罐:55L ;電源220V，50HZ ;功率2.2KW ;額定壓力0.8MPa ;流量245L/min。其主要特點是可以供出壓力為0.8MPa的無油、潔凈的壓縮空氣，通過安裝于激光物位計下方的吹掃環(huán)對激光物位計發(fā)射鏡面及其測量通路進行連續(xù)吹掃，防止粉塵沾污鏡面，并對激光測量通路粉塵有一定的清除能力。
[0019]視頻瞄準系統(tǒng)主要包括:一只子彈頭攝像頭&4140+672，液晶監(jiān)視器(2)采用8寸液晶顯示器，一套視頻及信號傳輸電纜。其主要目的是通過將攝像頭安裝于激光物位計防護箱內，通過調整電控搖臂及電動云臺輔助操作人員實現(xiàn)激光物位計準確瞄準溜井內物料表面。
[0020]牽引式測量車，車體尺寸:長*寬*高3000*2000*800，車體采用金屬框架結構，安裝四只充氣膠輪胎，車體安裝無油空壓機、儀表保護箱、電控搖臂。車輛前輪安裝有轉向機構，前端安裝牽引臂，方便車輛牽引行進，車輛行進至溜井邊緣后，采用固定銷將牽引臂固定于地面，以達到固定車體作用。
[0021]數(shù)顯儀型號為DY29B00P，輸入4一20mA，電源24VDC。其主要將激光物位計所測量到的空高及料位以數(shù)字方式顯示，方便溜井工藝人員實時觀察溜井空高和料位。
[0022]儀表保護箱，采用后單開門結構，使用1.5mm厚不銹鋼板制成，長*寬*高500*600*400，其表面開孔，分別安裝數(shù)字顯示儀及8寸液晶示屏各一臺。保護箱內部安裝24VDC直流穩(wěn)壓電源一只，型號為6EP1334-2BA01，為激光物位計、數(shù)字顯示儀提供24VDC電源；安裝220VAC交流穩(wěn)壓電源&JWK-1 -0.5及相應空氣開關，其主要目的是為儀表及相關電氣設備220V電源進行凈化、隔離，防止電氣設備因電源質量差造成的損壞。
[0023]激光物位計防護箱型號為LXT-AP-S，材質為不銹鋼，直徑為300mm，高度400mm。其內部一臺安裝激光物位計及一只子彈頭攝像頭，下端口部安裝型號為LXT-BL-3吹掃環(huán)一畐O。主要目的是在露天環(huán)境下為激光物位計及攝像頭提供防護，防止雨、雪、大風及礦山爆破飛石對保護箱內設備造成損壞。
[0024]PLC (可編程邏輯控制器)型號為西門子公司生產SIMATIC S7-1200，其帶有14點24VDC開關量輸入通道、2路模擬量4-20mA.DC輸入通道和一路模擬量4_20mA.DC輸出通道。主要目的在于將溜井下端運輸皮帶啟停的開關量接入，與激光物位計測量的空高信號加以比較，在溜井粉塵濃度較高導致激光物位計測量失準時，與皮帶運輸物料量計算，得到溜井內空高數(shù)據，并將其輸出至數(shù)顯儀顯示。
[0025]如圖1所示，一種礦山深孔溜井空高及料位的測量裝置，包括溜井測量車18、激光物位計11、電控搖臂6、數(shù)顯儀3、PLC(26)、視頻瞄準系統(tǒng)，電控搖臂6底部基座采用螺栓與溜井測量車18連接；視頻瞄準系統(tǒng)包括攝像頭10、液晶監(jiān)視器2，攝像頭10位于電控搖臂6的前端，液晶監(jiān)視器2位于電控搖臂6的后端，攝像頭10與液晶監(jiān)視器2通過傳輸電纜7連接，激光物位計11與PLC (26)的輸入端相連，PLC (26)的輸出端與數(shù)顯儀3的輸入端連接。溜井測量車18前端安裝有車體牽引臂14。溜井測量車18下安裝有一對前車輪15及一對后車輪19，前車輪15與車體前轉向架16相連接，溜井測量車18通過車體牽引臂14與機動車輛相連，可行走至任意測量或檢修位置。當溜井測量車18需固定進行空高測量時，需將車體牽引臂14放置地面，在其前端孔內插入車體固定銷釘13并插入地面牢固，防止車輛溜滑。
[0026]電控搖臂6末端安裝有搖臂配重17。在需要安裝或檢修激光物位計11時，可以松開固定桿人工擺動搖臂回轉至安全檢修位置，檢修完畢后重新將搖臂擺回測量位置，并鎖死搖臂配重17。
[0027]一種礦山深孔溜井空高及料位的測量裝置，還包括激光物位計防護箱9，攝像頭10與激光物位計11并行安裝在激光物位計防護箱9內，激光物位計11通過連接螺栓向下垂直固定安裝在激光物位計防護箱9內。電控搖臂6前端設有電動云臺8，電動云臺8與激光物位計防護箱9相連。電動云臺8可通過電動搖臂6末端的操作手柄遠傳調整激光物位計激光瞄準角度。
[0028]如圖2所示，它還包括儀表保護箱4，儀表保護箱4內布置有4只空氣開關21、220AC交流穩(wěn)壓電源22、端子排23、導軌24、24VDC直流穩(wěn)壓電源25，直流穩(wěn)壓電源25與空氣開關21采用導軌24固定在儀表保護箱4內，數(shù)顯儀3和液晶顯示器2采用盤裝方式上下排列在儀表保護箱4內。
[0029]一種礦山深孔溜井空高及料位的測量裝置，還包括無油潤滑空壓機1，無油空壓機I底部通過螺栓安裝固定在溜井測量車18上，無油潤滑空壓機I通過壓縮空氣輸送軟管5連接有吹掃環(huán)20，吹掃環(huán)20位于激光物位計11及攝像頭10的底部。無油空壓機I為激光物位計吹掃環(huán)20提供連續(xù)潔凈空氣。
[0030]圖3示出了一種礦山深孔溜井空高及料位的測量裝置的電氣接線圖，激光物位計11、數(shù)顯儀3、電控搖臂6分別與PLC 26相連，無油空壓機I與空氣開關21、端子排23相連，空氣開關21與電控搖臂6相連，空氣開關21還與直流穩(wěn)壓電源25、交流穩(wěn)壓電源22相連，空氣開關21與端子排23相連。
[0031]礦山深孔溜井工藝流程為，運礦車27將采掘礦石從高深溜井口傾倒入溜井12內，溜井12內的礦石通過放礦機28送入運輸皮帶29，由運輸皮帶29將礦石運輸至后續(xù)生產工序。具體測量方法為:
[0032]如圖1所示，在溜井口作業(yè)平面，首先將溜井測量車18拖拽至溜井12井口附近固定，通過觀察溜井空高測量車18上的攝像頭10所拍攝到的溜井內影像視頻傳輸至液晶監(jiān)視器2，操作調整電控搖臂6，使激光物位計11垂直瞄準于溜井內物料，激光物位計發(fā)出的激光向下探測到溜井12內的物料表面后反射回激光物位計，從而測量得到溜井實時空高距離，激光物位計實際空高信號以4-20mA標準信號傳送至PLC 26模擬量輸入通道中，同時溜井下部放礦機運行信號也一并傳送至PLC 26開關量輸入通道中，PLC 26中的模擬量輸出通道以4-20mA標準信號傳送至數(shù)顯儀3顯示。激光物位計11瞄準點應處于溜井中心點±500mm內。啟動無油空壓機1，使其為激光物位計吹掃環(huán)20提供連續(xù)潔凈空氣。
[0033]當溜井內無放礦操作時，井內空氣含塵量較低，激光穿透性良好，激光物位計11實時測量數(shù)據準確，其測量信號不加任何運算即通過PLC(26)輸出至數(shù)顯儀3顯示；當溜井12內因放礦等操作造成粉塵含量超高，足以遮擋激光物位計11發(fā)射出的激光時，激光物位計11測量值會發(fā)生突變、失準，對激光物位計11測量信號進行運算處理。
[0034]由于深孔溜井12存礦量較大，其空高測量不會在短時間內發(fā)生突變，當溜井底部放礦機28未運行，放礦機運行信號為O狀態(tài)時，激光物位計11測量值發(fā)生突變，即代表溜井空高測量激光受到高粉塵阻擋，無法準確測量實際物位，此時PLC 26輸出將保持突變前空高測量值；在連續(xù)測量溜井空高過程空高信號發(fā)生突變時，溜井底部放礦機28運行，放礦機運行信號為I狀態(tài)時，PLC(26)自動開始計時，設信號突變前溜井空高測量值為X，單位m，設放礦機運行累積時間為t，單位為min，開啟放礦機后溜井內物位平均變化速度(實際測定)為V，單位m/min，則實際溜井空高測量值L通過下式計算后得到:L=X —(tXv);計算后的空高測量值以4-20mA標準信號經PLC 26上的模擬量輸出通道傳送至數(shù)顯儀3顯不O
[0035]通過現(xiàn)場實際觀測，由于深孔溜井12容積較大，運礦車單車運載量為50t以下，礦山溜井投料作業(yè)過程單車礦石量對溜井空高難以產生影響，因此一旦出現(xiàn)高濃度粉塵遮擋激光物位計測量的情況時，空高測量將發(fā)生突變，此時在PLC 26模擬量輸出仍保持突變前空高測量值不變。由于車輛運輸?shù)拈g歇特性，向溜井投料過程間隔溜井內的高濃度粉塵會因自身重力快速降至激光物位計所能保證準確測量的狀態(tài)，保證其測量值的連續(xù)準確性。
【權利要求】
1.一種礦山深孔溜井空高及料位的測量裝置，其特征在于:它包括溜井測量車(18)、激光物位計(11)、電控搖臂(6)、數(shù)顯儀(3)、PLC(26)、視頻瞄準系統(tǒng)，所述溜井測量車(18)上固定連接有電控搖臂(6)，視頻瞄準系統(tǒng)包括攝像頭(10)、液晶監(jiān)視器(2)，攝像頭(10)位于電控搖臂(6)的前端，液晶監(jiān)視器(2)位于電控搖臂(6)的后端，攝像頭(10)與液晶監(jiān)視器(2)通過傳輸電纜(7)連接，激光物位計(11)與PLC(26)的輸入端相連，PLC(26)的輸出端與數(shù)顯儀(3)的輸入端連接。
2.根據權利要求1所述的一種礦山深孔溜井空高及料位的測量裝置，其特征在于:它還包括激光物位計防護箱(9)，攝像頭(10)與激光物位計(11)并行安裝在激光物位計防護箱(9)內。
3.根據權利要求2所述的一種礦山深孔溜井空高及料位的測量裝置，其特征在于:所述電控搖臂(6)前端設有電動云臺(8)，電動云臺(8)與所述激光物位計防護箱(9)相連。
4.根據權利要求3所述的一種礦山深孔溜井空高及料位的測量裝置，其特征在于:它還包括儀表保護箱(4)，儀表保護箱4內布置有空氣開關(21)、交流穩(wěn)壓電源(22)、端子排(23)、導軌(24)、直流穩(wěn)壓電源(25)，直流穩(wěn)壓電源(25)與空氣開關(21)采用導軌(24)固定在儀表保護箱(4)內，數(shù)顯儀(3)和液晶顯示器(2)上下排列在儀表保護箱(4)的前面板上。
5.根據權利要求1-4中任意一項所述的一種礦山深孔溜井空高及料位的測量裝置，其特征在于:它還包括無油潤滑空壓機(I)，無油空壓機I底部固定在溜井測量車18上，無油潤滑空壓機(I)通過壓縮空氣輸送軟管(5)連接有吹掃環(huán)(20)，吹掃環(huán)(20)位于激光物位計(11)及攝像頭(10)的底部。
6.根據權利要求5中任意一項所述的一種礦山深孔溜井空高及料位的測量裝置，其特征在于:所述溜井測量車(18)前端安裝有車體牽引臂(14)。
7.根據權利要求6中任意一項所述的一種礦山深孔溜井空高及料位的測量裝置，其特征在于:電控搖臂(6)末端安裝有搖臂配重(17)。
【文檔編號】G01S17/08GK204188811SQ201420676691
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權日:2014年11月13日
【發(fā)明者】王林, 喬治, 潘波, 孫忠玉 申請人:甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司