一种焦炉机车智能无人管控系统的制作方法

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1.本发明涉及焦化熄焦车的作业管控技术领域，具体为一种焦炉机车智能无人管控系统。

背景技术：

2.焦炉生产需要多台机车协助完成，但是各机车由于炉体的阻隔，不能准确高效的沟通；在焦炉现场存在多车运行，环境恶劣、干扰众多；机车生产作业对位精度要求高，作业对位存在偏差容易损坏焦炉和机车；机车控制复杂，人员劳动强度大、易疲劳；所以实现各机车的精确对位、联锁控制，提高生产安全是当今焦炉生产的必然选择。
3.并且，无人操作也是智能焦化中的重要组成部分。实现焦化机车无人值守作业是行业的发展趋势，而目前的焦炉机车无人值守管控系统在安全性、智能性、精细化方面均有缺陷，并且运维难度较高。
4.为此我们提出一种焦炉机车智能无人管控系统用于解决上述问题。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种焦炉机车智能无人管控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种焦炉机车智能无人管控系统，包括系统基础模块、安全模块、智能生产模块、运维管理模块，所述系统基础模块包括位置检测、数据通信、数据交互及数据检测，所述安全模块包括设备安全、人员安全、生产安全及视频全程监控，所述智能生产模块包括机车智能作业及数据中心，所述运维管理模块包括生产管理、系统状态监管、运维信息多端显示及快发处理。
7.优选的，所述机车智能作业包括机车自动走行、机车作业智能调度、机车单元智能作业及机车智能仿真跟踪，所述数据中心包括生产历史数据挖掘、生产专家知识梳理、生产工艺流程控制及机车智能调度。
8.优选的，所述位置检测为通过采用编码电缆与码牌的冗余位置检测，以互相校验、融合判断的方式提供准确的机车位置。
9.所述生产安全实现方法为建立焦炉机车管控平台，汇集机车作业关键数据，实现机车生产管理、生产安全联锁，其中安全联锁为机车协同作业联锁、机车与焦炉炉门联锁、机车内部机构互锁。
10.优选的，所述机车作业智能调度实现方法为部署焦炉机车智能调度功能，构建机车工艺模型、识别机车状态、对无人模式的机车进行调度指挥车辆作业。
11.优选的，所述生产管理包括计划编排、系统监控、生产记录、记录统计。
12.优选的，所述数据通信实现方式如下：系统采用编码电缆的感应无线数据通信和5.8ghz无线工业以太网通信，组成冗余的数据通信网络，系统组建冗余通信网络后，系统位置信息、推焦计划、联锁信号等控制关键信息采用双网络传输，机车状态信息和作业过程数
据，则通过工业无线以太网进行传输，并将相关数据实时上传至数据服务器，进行数据集中管理。
13.优选的，所述机车自动走行实现方式如下：在机车上增加有运动控制器、加速度传感器，并与机车plc和变频器进行组网通讯，对走行机构性能检测分析，其中运动控制器内的运动控制模型，根据变频器频率、转速、扭矩以及当前位置，姿态调整数据、驱动性能、刹车性能，以及与目标位置距离差，通过运动控制模型自动规划速度曲线，并根据曲线输出走行频率，控制变频器运行。
14.优选的，所述机车作业智能调度实现方式如下：工作车在作业过程中，系统通过对其他协同作业车辆状态和本车当前动作情况，智能判断机车当前作业阶段、并选择最优作业时间点发出当前作业调度指令。
15.优选的，所述机车单元智能作业实现方式如下：建立机构作业控制模型，以“预测控制+反馈控制”的控制思路实现机构作业的“提前预判和控制作业过程，及时响应环境变量”，并且对关键性动作进行智能冗余判断。
16.优选的，所述生产安全包括故障诊断、作业参数安全限制、作业跟踪判断。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明具有以下优越性：更加数字化、精细化管理：可实时掌握机车位置、机车作业阶段，自动生成作业记录报表，可对历史生产数据进行追溯；更具有安全性：系统包含的生产作业联锁，涉及了机车摘门、推焦、装煤、走行等关键动作安全，熄焦车无人还包含了设备故障诊断、人员障碍物识别等安全模块；更加智能化：通过部署智能调度、智能作业等功能模块，全面实现熄焦车作业的智能化、无人化；降低运维难度：通过机车车载数据集中监控、熄焦车故障诊断、系统远程辅助运维等方法，全面降低运维难度。
附图说明
18.图1为本发明系统示意图；图2为本发明中系统基础模块系统示意图；图3为本发明中安全模块系统示意图；图4为本发明中智能生产模块系统示意图；图5为本发明中运维管理模块系统示意图。
具体实施方式
19.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。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。
20.实施例1：请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种焦炉机车智能无人管控系统，包括系统基础模块、安全模块、智能生产模块、运维管理模块，系统基础模块包括位置检测、数据通信、数据交互及数据检测，安全模块包括设备安全、人员安全、生产安全及视频全程监控，智能生产模块包括机车智能作业及数据中心，运维管理模块包括生产管理、系统状态监管、
运维信息多端显示及快发处理。
21.其中人员安全实现方式：作业区主要采用物理隔离和机器视觉，利用摄像头组全程覆盖熄焦车运行区域，并对全区域进行视觉分析判断，对障碍物和人员进行识别；走行区则采用毫米波和视频识别等识别障碍物方式识别走行区域内人员。做到“无关人员能隔离、出入人员有要求、人员进入能检测、识别人员能防护；其中设备安全包含生产联锁、故障诊断、运行监控、紧急介入、运维推送等功能模块，在机车操作室、机车楼梯处、中控监控室、炉区端台等位置布设急停按钮，同时，车上任一手动元件触发，均视为操作转移为人工，停止自动作业。
22.其中生产安全防护主要包括故障诊断、作业参数安全限制、作业跟踪判断。
23.实施例2：机车智能作业包括机车自动走行、机车作业智能调度、机车单元智能作业及机车智能仿真跟踪，数据中心包括生产历史数据挖掘、生产专家知识梳理、生产工艺流程控制及机车智能调度。
24.位置检测为通过采用编码电缆与码牌的冗余位置检测，以互相校验、融合判断的方式提供准确的机车位置，本发明将机车作业所需的作业位置进行整理编号，形成炉号中址、特殊中址。系统运行初期通过对位确认，将实际位置检测值填入对应中址表中。机车生产作业过程中，系统自动记录关键动作时的位置值，并根据记录分析获得中址变化趋势和范围，并对其进行自动调整，解决了焦炉生命周期中由于膨胀变形导致的机构作业位置偏移的问题。
25.生产安全实现方法为建立焦炉机车管控平台，汇集机车作业关键数据，实现机车生产管理、生产安全联锁，其中安全联锁为机车协同作业联锁、机车与焦炉炉门联锁、机车内部机构互锁。
26.机车作业智能调度实现方法为部署焦炉机车智能调度功能，构建机车工艺模型、识别机车状态、对无人模式的机车进行调度指挥车辆作业。
27.生产管理包括计划编排、系统监控、生产记录、记录统计。
28.数据通信实现方式如下：系统采用编码电缆的感应无线数据通信和5.8ghz无线工业以太网通信，组成冗余的数据通信网络，系统组建冗余通信网络后，系统位置信息、推焦计划、联锁信号等控制关键信息采用双网络传输，机车状态信息和作业过程数据，则通过工业无线以太网进行传输，并将相关数据实时上传至数据服务器，进行数据集中管理，同时本发明还与外围系统数据互通。外围系统，主要是指捣固站系统、淋水塔塔系统、干熄塔系统。另外，本系统采用双网卡数据服务器、预留通讯网卡接口，可通过以太网方式与第三方系统实现互通，实现功能扩展。
29.机车自动走行实现方式如下：在机车上增加有运动控制器、加速度传感器，并与机车plc和变频器进行组网通讯，对走行机构性能检测分析，其中运动控制器内的运动控制模型，根据变频器频率、转速、扭矩以及当前位置，姿态调整数据、驱动性能、刹车性能，以及与目标位置距离差，通过运动控制模型自动规划速度曲线，并根据曲线输出走行频率，控制变频器运行，主动跟随的速度曲线和扭矩模式、走行平衡控制可以减少机车走行过程中产生的冲击，减少机车的震动，提高系统的对位精度，除了采用编码电缆位置检测数值和码牌检测位置数值外，还增加了机器视觉、磁接近开关等形式进行对位判断，并且系统在各机车上
均配置有“自动走行”带灯按钮。需要启动自动走行时，人工按下该按钮，系统确认走行安全、下发走行目标，机车获取到走行目标后，运动控制根据控制模型启动机车走行，进行无级调速，以及到位减速停车。走行过程中，控制模型也已加入了防撞、防脱轨、机构原位等诸多安全防护，走行过程中，若再次按下“自动走行”按钮或操作走行主令开关，自动走行自动退出，熄焦车无人操作模式时，则有智能调度功能，自动触发自动走行、完成自动对位。
30.机车作业智能调度实现方式如下：工作车在作业过程中，系统通过对其他协同作业车辆状态和本车当前动作情况，智能判断机车当前作业阶段、并选择最优作业时间点发出当前作业调度指令，本发明根据机车生产作业工艺、机构特性、作业位置，将机车的生产作业划分为多个作业阶段，并将焦车作业阶段组成作业工艺流程；本发明对熄焦车作业过程关键数据进行记录，并对其进行归类整理，形成机车作业“记忆”，并在此基础上对作业数据量化，实现焦炉数据化。即针对每一台熄焦车、每一个炉孔都有其特殊数据的整理，并以该数据来指导生产；本发明根据机车反馈的执行机构状态信息和机车数据化后的特征数值，自动识别该机车的工作阶段，并结合历史作业信息和工艺流程，自动判别流程分支，选择下一作业阶段；本发明焦炉生产是多机车协同作业的过程，需要对机车作业进行协调，保障生产有序、紧凑、高效，实现优化协同调度和时机调度。
31.机车单元智能作业实现方式如下：建立机构作业控制模型，以“预测控制+反馈控制”的控制思路实现机构作业的“提前预判和控制作业过程，及时响应环境变量”，并且对关键性动作进行智能冗余判断，确保其作业精准、正确。本发明的控制模型，全面分析了机构结构、驱动模型、影响因子，明确驱动变量和干扰变量中的主要变量，以及对应的调节方法，并根据权重和历史数据建立起多变量控制模型，首先该控制模型以焦炉数据化后的特征数值，来指导机构作业，充分考虑了炉孔和机车的差异性，再次，控制模型会预设控制过程，识别驱动和干扰变量变化，分析过程反馈，判明偏差主因，调节控制参数适应场景，同时引入安全联锁、设备故障诊断等因素，实现智能作业的安全性。
32.生产安全包括故障诊断、作业参数安全限制、作业跟踪判断。
33.实施例3：本发明具有以下优越性：更加数字化、精细化管理：可实时掌握机车位置、机车作业阶段，自动生成作业记录报表，可对历史生产数据进行追溯；更具有安全性：系统包含的生产作业联锁，涉及了机车摘门、推焦、装煤、走行等关键动作安全，熄焦车无人还包含了设备故障诊断、人员障碍物识别等安全模块；更加智能化：通过部署智能调度、智能作业等功能模块，全面实现熄焦车作业的智能化、无人化；降低运维难度：通过机车车载数据集中监控、熄焦车故障诊断、系统远程辅助运维等方法，全面降低运维难度。
34.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种焦炉机车智能无人管控系统，包括系统基础模块、安全模块、智能生产模块、运维管理模块，其特征在于：所述系统基础模块包括位置检测、数据通信、数据交互及数据检测，所述安全模块包括设备安全、人员安全、生产安全及视频全程监控，所述智能生产模块包括机车智能作业及数据中心，所述运维管理模块包括生产管理、系统状态监管、运维信息多端显示及快发处理。2.根据权利要求1所述的一种焦炉机车智能无人管控系统，其特征在于：所述机车智能作业包括机车自动走行、机车作业智能调度、机车单元智能作业及机车智能仿真跟踪，所述数据中心包括生产历史数据挖掘、生产专家知识梳理、生产工艺流程控制及机车智能调度。3.根据权利要求1所述的一种焦炉机车智能无人管控系统，其特征在于：所述位置检测为通过采用编码电缆与码牌的冗余位置检测，以互相校验、融合判断的方式提供准确的机车位置。4.根据权利要求2所述的一种焦炉机车智能无人管控系统，其特征在于：所述生产安全实现方法为建立焦炉机车管控平台，汇集机车作业关键数据，实现机车生产管理、生产安全联锁，其中安全联锁为机车协同作业联锁、机车与焦炉炉门联锁、机车内部机构互锁。5.根据权利要求2所述的一种焦炉机车智能无人管控系统，其特征在于：所述机车作业智能调度实现方法为部署焦炉机车智能调度功能，构建机车工艺模型、识别机车状态、对无人模式的机车进行调度指挥车辆作业。6.根据权利要求1所述的一种焦炉机车智能无人管控系统，其特征在于：所述生产管理包括计划编排、系统监控、生产记录、记录统计。7.根据权利要求1所述的一种焦炉机车智能无人管控系统，其特征在于：所述数据通信实现方式如下：系统采用编码电缆的感应无线数据通信和5.8ghz无线工业以太网通信，组成冗余的数据通信网络，系统组建冗余通信网络后，系统位置信息、推焦计划、联锁信号等控制关键信息采用双网络传输，机车状态信息和作业过程数据，则通过工业无线以太网进行传输，并将相关数据实时上传至数据服务器，进行数据集中管理。8.根据权利要求2所述的一种焦炉机车智能无人管控系统，其特征在于：所述机车自动走行实现方式如下：在机车上增加有运动控制器、加速度传感器，并与机车plc和变频器进行组网通讯，对走行机构性能检测分析，其中运动控制器内的运动控制模型，根据变频器频率、转速、扭矩以及当前位置，姿态调整数据、驱动性能、刹车性能，以及与目标位置距离差，通过运动控制模型自动规划速度曲线，并根据曲线输出走行频率，控制变频器运行。9.根据权利要求2所述的一种焦炉机车智能无人管控系统，其特征在于：所述机车作业智能调度实现方式如下：工作车在作业过程中，系统通过对其他协同作业车辆状态和本车当前动作情况，智能判断机车当前作业阶段、并选择最优作业时间点发出当前作业调度指令。10.根据权利要求1所述的一种焦炉机车智能无人管控系统，其特征在于：所述机车单元智能作业实现方式如下：建立机构作业控制模型，以“预测控制+反馈控制”的控制思路实现机构作业的“提前预判和控制作业过程，及时响应环境变量”，并且对关键性动作进行智能冗余判断，所述生产安全包括故障诊断、作业参数安全限制、作业跟踪判断。

技术总结

本发明公开了一种焦炉机车智能无人管控系统，包括系统基础模块、安全模块、智能生产模块、运维管理模块，所述系统基础模块包括位置检测、数据通信、数据交互及数据检测。本发明具有以下优越性：更加数字化、精细化管理：可实时掌握机车位置、机车作业阶段，自动生成作业记录报表，可对历史生产数据进行追溯；更具有安全性：系统包含的生产作业联锁，涉及了机车摘门、推焦、装煤、走行等关键动作安全，熄焦车无人还包含了设备故障诊断、人员障碍物识别等安全模块；更加智能化：通过部署智能调度、智能作业等功能模块，全面实现熄焦车作业的智能化、无人化；降低运维难度：通过机车车载数据集中监控、熄焦车故障诊断、系统远程辅助运维等方法，全面降低运维难度。全面降低运维难度。全面降低运维难度。