堆取料机物联网技术论文

1物联网技术概述

目前，物联网技术还属于一个新兴技术，正在快速发展。业界对物联网还没有一个完全统一的概念，但普遍认可的概念是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统(GPS)、激光扫描器、环境传感器、图像感知器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网可分为3层，即:感知层、网络层和应用层。物联网结构如图1所示。感知层是物联网的皮肤和五官，识别物体、采集信息。感知层包括条码扫描、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、各种传感器、终端、传感器网络等，主要用于识别物体、采集信息与控制。网络层是物联网的神经中枢，就像大脑的信息传递和处理。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。

2堆取侧取堆取料机概述

随着全球工业的迅速发展，各个领域对其生产线的自动化程度及对全厂环保节能的要求越来越高。堆取料机在矿山、冶金、石化、钢厂、电厂、煤矿的应用也越来越被人所认可。顶堆侧取堆取料机是由圆形桥式刮板混匀堆取料机派生出的一种新型散料搬运设备。与圆形桥式刮板混匀堆取料机不同的是前者在料堆顶部取料，后者在料堆端部取料。对于同等直径料场而言，顶堆侧取堆取料机料堆高度要比圆形桥式刮板混匀堆取料机要高，堆料量要大很多，对于物料仓储量大的厂矿更为适用。

2.1控制系统的硬件部分

顶堆侧取堆取料机的电气系统硬件选型遵循着确保电路工作的稳定性、安全性的原则，控制电路在出现事故情况的下，保证操作人员、生产机械、电气设备的绝对安全，并能有效地防止事故的蔓延。顶堆侧取堆取料机控制系统主要包括用于配电类的断路器、接触器、变压器等，用于控制系统的可编程控制器(PLC)及人机界面(触摸屏)，用于保护类的热继电器，用于传动类的变频器，用于检测类的物料探测器、编码器、限位开关、接近开关、超声波料位计等，用于监控类的视频采集系统，用于管理类盘煤系统。各部分相互配合来构成一个整体的堆取料机控制系统。顶堆侧取堆取料机控制系统的核心部分就是可编程控制器(PLC)，它是整个系统的大脑，通过现场各类检测元件反馈来的信息作出判断，通过程序的编写来实现其正常的生产工艺。

2.2视频监控系统

由于顶堆侧取堆取料机设备较大，在生产过程中观察角度不好，很容易在手动工作时出现堆料溢料，料堆堆积形状不规范，取料时吃料深度大并出现取料余料等现象，很可能造成工作事故，影响工作效率。因此，在顶堆侧取堆取料机上增设工业电视监控系统具有要意义。顶堆侧取堆取料机设有一套独立的工业电视系统，包括5个变焦距彩色摄像机(带旋转云台)、系统主机、电源、彩色液晶监视器、光端机等(见图2)。

2.3盘煤系统

随着产品智能化的不断提高，激光盘煤系统已经大量用于圆形煤场中，通过安装于堆取料机上的盘煤系统可将料场中煤量进行合理分析，并通过三维合成及数据分析，以图形及报表的形式将数据送至主控制室，可让厂矿合理的分配煤炭的进出时间及进出量，大大节省人力。由于当今煤炭行业价格不稳定，通过盘煤仪可以对电厂所需煤炭需求有精确的掌握，同时对市场煤炭价格的预判来降低电厂的成本。盘煤系统共分为激光盘煤仪，回程角度测量及后台集成控制器。盘煤系统安装示意图如图3所示。

3基于物联网技术的产品硬件组成及数据采集

基于物联网技术对顶堆侧取堆取料机数据采集的方法简单的说就是在设备上安置1台工控机，工控机内嵌入1个用于通讯的DP板，利用DP通讯将工控机与顶堆侧取堆取料机控制系统中的PLC进行连接，将PLC中的数据采集至工控机中。利用3G技术将工控机内的数据传至远程服务器内。通过页面访问进入已设计好的画面内，画面同时调取服务器内数据，从而达到远程在线检测的目的。

3.1产品硬件组成及网络连接

3.1.1产品硬件组成在设备上安置1台工控机，工控机与堆取料机控制系统之间利用DP通讯来连接。工控机上放置1个用于通讯的DP板，利用DP通讯将数据从设备控制器内采集出来。3.1.2网络连接建立基于云计算技术的物联网云服务系统，并利用3G技术实现其与主流操作系统移动终端的通讯。将工控机采集过来的信号传送至服务器内。设备网络连接如图4所示。

3.2网络配置

在PLC内进行DP网络配置，将PLC内DP地址设置为1，波特率为1.5b/s。将工控机所需数据放置于单独数据块内。工控机内设置DP地址为2，波特率为1.5b/s。数据读取循环间隔为3.5s。

3.3顶堆侧取堆取料机数据

由于堆取料机数据较多，根据实际需求调取必要数据。这样不但减少网络传送数据量，降低传送时间，同时保证数据准确。顶堆侧取堆取料机传送数据信号如表1所示。数据显示利用局域网，在线登陆监控界面，通过调用服务器数据进行监视。

4应用情况

目前，该技术已在宁夏某企业成功应用1年。在此期间，服务中心专家智能系统对现场设备的实时监测，多次为设备故障做出了预判，提前告知用户问题，避免突发事件的发生，减少了设备因故障停机时间近60h，降低用户因此而带来的损失近200万元。用户满意度极高，同时由于该技术的应用增强了用户对公司产品的信赖，近期再次签订了订货合同，增加订货产值。由此看来，物联网技术的应用价值可观。

5存在问题

5.1网络安全问题

由于物联网技术是新型的一门技术，物联网技术在顶堆侧取堆取料机上的应用主要依靠物联网的传送来完成的。而基于云计算技术的物联网云服务系统，在信息安全需要较高。现阶段，一方面要分析传统计算平台面临的安全问题，采取全面严密的安全措施;另一方面，云平台应向用户证明自己具备某种程度的数据隐私保护能力。

5.2传送信号问题

顶堆侧取堆取料机物联网应用是3G网络平台搭建的，由于现阶段3G网络覆盖区域的问题，出现过信号丢失、断网等问题出现。现阶段采用了移动3G，电信3G双网并行的方式来缓解信号不稳定的问题。

6结语

利用3G网络平台、传感技术与自动控制技术综合平台、基于物联网应用的云服务平台、智能信息处理平台的相互配合，将顶堆侧取堆取料机现场数据实时反馈至监控中心，通过远程数字化服务平台，减少现场设备故障停机时间，提高用户产值。总之，物联网技术在顶堆侧取堆取料机上的成功应用，大大提高了顶堆侧取堆取料机的智能化程度，降低劳动强度，降低了设备维护成本。通过工业物联网技术的应用，以信息技术改造提升传统产业，提升产品控制技术水平，逐步实现产品控制智能化。

作者：张龙 董丽利 单位：北方重工集团有限公司 北方重工集团有限公司装卸设备分公司