斗轮机定位与取配煤方案

系统方案——简述
PLC控制分站 主要由GPS移动站、PLC、速度与重量 测量装置组成。 \GPS移动站实时接收GPS基站的数据，并按 5Hz的数据更新率输出给PLC； \PLC计算基准站与移动站距离，并提供编码 器、皮带秤等信号接口，实时计算取煤量； \同时，PLC将各相关数据通过无线MODEM电 台与PC机中心交互通信，实现监测与控制。 GPS基站 对所有可见GPS 卫星进行连续观 测，并将其观测数 据，通过无线数传 电台，实时地发送 给 GPS 移 动 站 （ 用 户）。
取煤定位——GPS-RTK
GPS-RTK定位技术 GPS-RTK定位技术 定位采用GPS-RTK定位技术 GPS-RTK原理如右图，基准站 通过数据链将其观测值和测 站坐标信息一起传送给流动 站。流动站不仅通过数据链 接收来自基准站的数据，自 身也要采集GPS观测数据，并 在系统内组成差分观测值进 行实时处理，瞬时得到定位 结果。
斗轮机定位与取配煤方案
霍柳行 20130205
前言
配煤是煤炭洁净、高效利用的重要措施之一。 取配煤管理也是煤仓管理和企业煤料管理的重要环节，规 范合理的取配煤是规范企业运行的必要条件。 取配煤控制的好坏，直接影响了电厂、焦化厂和煤炭运销 企业的效率和经济性。 因此，学界和相关企业均对配煤系统进行了深入的探讨和 研究，包括配煤配比的精确计算、煤堆取煤的精准定位、 配煤自动化、以及煤区的规划规范等。
系统方案——原理图
系统方案——简述
PC机监控中心 \安装有取配煤定位与管理系统，能够对取煤进行实时定位、剩 余煤量显示、越区报警等；提供配煤操作界面，对煤种及其指标 进行查询，并能自动计算配比、给出可选方案；支持用户权限及 管理等功能。 \系统内置SQL关系型数据库，实现对取配煤信息的大容量存储、 查询、更新、报表等功能。 \对外通信方式：通过RS232串行通信口，对接无线数传电台，实 现自由通信。（或采用OPC+无线Ethernet）
取煤定位——GPS-RTK
GPS接收机使用国际知名品牌NOVATEL的产品，GPS移 动站和基站之间的数据链传输，通过无线数传电台实现，电 台选用美国MDS的产品，组成STAR广播网络进行通信，并设置 为透明传输方式，将基站修正信息不断广播到各移动站GPS接 收机。 同时，对GPS接收天线、各无线电台的天线，均加装避 雷装置，避雷装置选用德国OBO避雷器，以尽量避免雷电的影 响和损坏。
配煤管理——系统界面
配煤界面：这是该系统内最重要的一个界面。在该界面 内，根据配方工艺对配煤参数进行调节，被授予权限的 用户可以选择或输入所要混煤的指标，由系统根据2.2.1 和2.2.2章节的思想进行各单煤配比及煤量的计算，按时 间优先原则，通过表格方式显示出来，并提供报表打印 功能。 6. 煤种煤量：以表格方式显示所有库存煤种的煤量信息， 并提供盘存煤量功能，由被授予权限的用户，对系统计 算所存煤量与实际盘查所得的偏差值进行修正。 7. 煤数据库：提供各单煤煤种信息的查询、更新、删除 等。数据库内包含每个煤种的详细信息：发热量、挥发 分、灰分、硫分、水分、灰熔点、到煤时间、到煤总 量、到煤价格、当前剩余量等。
5. 以上功能，作为界面开发参考，根据实际需要调整。 以上功能，作为界面开发参考，根据实际需要调整。
储煤规范
确保单煤种区的形状较为规则，方形和圆形 最好；各煤种区之间的距离需在2m以上。 存煤区遮挡 物较少，通 视效果好， 附近分布的 大型通信设 备较少等。
储煤区规 范ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ求
THE END ！
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角度 α 与 β 需通过现场安装 增量编码器或旋转变压器实现测 量。
配煤管理
煤质主要指标： 煤质主要指标： 挥发分、发热量、水分、硫分、灰分、灰熔点等。 配煤所要解决的问题为： 配煤所要解决的问题为： 在用户提出的配煤指标的基础上，确定出应从煤场所 拥有的单一煤种中选择哪几种煤相配及对应的配比，以使最 终的配煤产品满足用户的要求，并使配煤的某一目标达到最 优或一组目标综合评价最优。
取煤定位——定位修正
因现场各种原因，GPS移动站难以安装在斗轮取煤的中心位置， 而是选择安装在靠近斗轮位置的臂架上，则需对斗轮取煤点GPS的数 值进行修正。 若以GPS移动点天线位置为 若以GPS移动点天线位置为 坐标原点，y轴沿斗轮机轨道方向。 坐标原点，y轴沿斗轮机轨道方向。 右图，黑点表示斗轮中心点，L表示 右图，黑点表示斗轮中心点，L表示 GPS移动站沿臂架方向与斗轮中心的 GPS移动站沿臂架方向与斗轮中心的 距 距 离，则有 离，则有 斗轮中 斗轮中 心与 心与 GPS GPS 基站距 基站距 离： 离：
上述的目标函数与指标约束条件，共同构成了配煤模 型。可通过对其求解，在满足一或两个目标函数的基础上， 算 出 构 成 混 煤 的 各 单 煤 配 比 。 将 其 在 MICROSOFT VISUAL STUDIO软件中用编程语言（VB或VC++）实现，通过调用预置 数据库内各单煤种的信息，输出优化后的单煤配比。
配煤管理——系统界面
（示例图，仅供参考）
配煤管理——系统界面
1. 用户管理：设置不同的安全级别，以便在应用层面对用 户操作进行控制。系统管理员在登陆系统后，可以在该 界面内添加、删除用户账号，并可以给其他用户账号授 权，权限包括：发出配煤控制命令、增加煤种信息、访 问煤种数据库等。 2. 取煤定位：该界面主要实现对各斗轮机取配煤的实时动 态监控，包括实时位置的GPS 定位，显示各储煤区的剩 余煤量，取煤超出所设定储煤区时的报警等信息。 3. 报警历史：显示取煤超区报警的历史信息、配煤异常报 警历史、电气仪表故障历史记录、以及其他与取煤相关 状态量的报警等。 4. 增加煤种：在该界面内，被授予权限的用户可以增加新 到煤种的信息，比如煤种名称、发热量、挥发分、灰 分、水分、到煤时间，单煤价格等。
目录
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系统方案 取煤定位 配煤管理 储煤规范
系统方案
为满足相应的取煤精准定位要求、以及配煤管理的 需要，也为企业物料管理（MC）的进一步规范，我们提出 并设计了
取配煤定位与管理系统
在设计方案中，我们将计算机DB技术与OPC技术融合 进CMS中，做到配煤的自动分析计算；并使用先进的NOVATEL GPS-RTK定位技术完成取煤定位；利用工业控制器PLC与无线 通信技术，实现取配煤的控制与监视。
取煤定位——定位思想
煤种区定位思想 煤种区定位思想 将 小 于 50km 的 地 表 距 离，其地球面可以看作 为一个平面。 当d1和d3满足以下条件 时 ，可 以确定工作在E 煤种区。
d1 - d2 ≤ d5 0 ≤ 0 ≤d3 - d4 ≤d6
取煤定位——定位思想
关于GPS移动站与基站之间的距离d1和d3的测算方法有2种： 关于GPS移动站与基站之间的距离d1和d3的测算方法有2种： 1\通过Haversine公式进行计算，该方法弥补了传统测距方 式的误差，但是计算结果的处理对地球半径过于依赖，导致 其在计算结果的精度方面有些许局限。 2\通过WGS-84坐标系和投影带结算，该方法的计算精度很 高，但是需要运算一定的编程语言和函数，难以在一般工业 控制器上使用，但可以在PC机上进行运算。 方案设计中，预计能够实现的定位精度，约在1.0m以内。 方案设计中，预计能够实现的定位精度，约在1.0m以内。
配煤管理——配煤模型
配煤目标函数 假设有n种煤可以参加配比， 其 对 应 价 格 为 Pi ， 所 占 比 例 为 ηi ，则配煤成本 C 最低的目标函 数表达式为： 煤质指标约束条件
配煤管理——配煤模型
但在生产实际中，所需求的目标多有不同，除了经济性 以外，许多时候也关注发热量、灰分等。 在方案中，采用多目标多约束模型。可根据需要，在软 件操作界面中进行单目标或双目标的选择。比如：目标函数 为热值最大