СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ЭКСПРЕСС-КОНТРОЛЯ НЕМАГНИТНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ В МЕТАЛЛОЛОМЕ Российский патент 2023 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к системам дистанционного мониторинга металлолома в движущихся железнодорожных вагонах, а именно к системам определения степени его засоренности немагнитными материалами путем измерения массы ферромагнитного груза («магнитной» массы).

Известна «Heimann HCVC 250250(-2i)» (техническая характеристика http://www.bezopasnost.ru/upload/iblock/f2e/HCVC%20250250n-2isa.pdf), включающая стальную конструкцию из стальных панелей, размеры туннеля 2700 мм в ширину и 2600 мм в высоту, с возможностью его удлинения , экранированные раздвижные дверцы на входе и выходе с пневматическим или электрическим приводом. Рамка оснащена двумя генераторами, с двухлучевой системой излучения.

Недостатками данного устройства является возможность искажения видеосигнала путем использования специальных приемов укладки груза и различных способов экранирования рентгеновского излучения, в том числе и металлическими листами, при этом рентгеновский принцип измерений производит только фиксацию засора.

Известен промышленный металлодетектор для конвейерных линий (патент РФ № 2509305, опубл. 27.10.2013 г.), включает катушки возбуждения, охватывающей зону контроля, генератор переменного тока, создающего магнитное поле в зоне контроля, датчика скорости, дополнительной приемной катушки, расположенной параллельно передающей, модуля центрального процессора, приемные катушки расположены перпендикулярно передающей, и имеют меньший размер Данные со всех АЦП, датчика скорости и еще одной приемной катушки, включенной параллельно передающей, а также данные с весов (опционально) подаются на блок центрального процессора, в котором происходит определение присутствия металла. Также параллельно передающей катушке включена петля калибровки, которая периодически замыкается, что позволяет прибору самостоятельно производить автопроверку и автокалибровку

Недостатком данного устройства является только качественное определение металла без возможности определения его массы.

Известен промышленный металлодетектор для определения процентного содержания ферромагнетика в горной руде (патент РФ № 2506582, опубл. 10.02.2014 г.), состоящий из катушек возбуждения, генератора переменного тока, который создает переменное магнитное поле возбуждения, приемной катушки, расположенной параллельно передающим посредине, сумматора, ЦАП сигнала компенсации х.х. приемной катушки, АЦП, датчика скорости, дополнительной приемной катушки, включенной параллельно передающей, весов, блока центрального процессора, петли калибровки, расположенной параллельно приемной катушке, при этом высокая равномерность измерения величины отклика достигается за счет использования нескольких передающих катушек для создания равномерного поля, алгоритма обработки с учетом сигнала дополнительной катушки, расположенной параллельно передающей, вырабатывания сигнала компенсации х.х. с учетом перераспределения гармоник основной частоты и компенсации сигнала х.х. с учетом изменяющейся обстановки (климатические, механические изменения) динамически, т.е. без падения чувствительности в режиме реального времени.

Недостатком данного устройства является тяжелая масштабируемость и отсутствие учета влияния тары.

Известна система автоматического анализа и сигнализации о наличии немагнитных грузов в железнодорожных вагонах (патент РФ № 120778, опубл. 27.09.2012 г.), содержащая включающей измерительную рамку для создания магнитного поля, к измерительной рамке, установленной с возможностью проезда через нее вагона, все проводники которой, включая катушку индуктивности, выполнены из медного провода большого сечения, подсоединены линии питания и связи, блок обработки данных, блок автоматического анализа и сигнализации.

Недостатком данного устройства является измерение только интегральных характеристик без учета зависимости распределения магнитного поля.

Известна установка автоматического мониторинга металлолома в движущихся железнодорожных вагонах (патент РФ № 129660, опуб. 27.06.2013 г.), включающее измерительную рамку для создания магнитного поля, блок питания, блок обработки данных, блок автоматического анализа и сигнализации. Измерительная рамка выполнена в виде двух одинаковых плоских скрещенных катушек, ориентированных своими плоскостями взаимно перпендикулярно друг к другу и расположенных с возможностью прохождения сквозь них вагонов. При этом намагничивающие токи в катушках могут задаваться различными по амплитуде, частоте и фазе, либо равными по амплитуде и частоте, но сдвинуты по фазе на 90°, обеспечивая этим самым вращение магнитного поля в горизонтальной плоскости измерительной зоны рамки.

Недостатком данного устройства является измерение только интегральных характеристик без учета зависимости распределения магнитного поля.

Известен способ определения магнитной массы железнодорожных вагонов и система для его осуществления (патент РФ № 2556831, опубл. 20.07.2013 г.), включающая средства определения добротности и индуктивности, средства для измерения температуры, ультразвуковой датчик уровня вагона, фотоэлектрические датчики положения вагона, оптические датчики скорости, видеокамеру, датчики объемной плотности, а также блок обработки и управления.

Недостатком данного устройства является измерение только интегральных характеристик без учета зависимости распределения магнитного поля.

Известно устройство контроля засорённости металлолома в движущихся железнодорожных полувагонах (патент РФ № 2690527, опубл. 04.06.2019 г.) принятое за прототип, содержит блок обработки и управления, средства для измерения температуры, видеокамеру, зону измерения, выполненную в виде рамки П-образной формы из изолирующего материала, по периметру которой намотаны измерительная катушка и силовая катушка, магнитно-резистивные датчики, закрепленные на внутренних боковых поверхностях рамки с двух сторон на всю высоту полувагона, выходы которых через коммутатор соединены с сервером, лазерные датчики, один из которых установлен в центре внутренней стороны навеса, второй - на внутренней боковой поверхности рамки, выходы датчиков через коммутатор соединены с сервером, блок обработки и управления, состоящий из установленных в нем процессора с монитором, шкафов с оборудованием, в которых устранены генератор переменного тока, коммутатор и сервер.

Недостатками являются снижение точности обработки данных из-за перенасыщения информации, получаемой с приборов и датчиков, и увеличением времени вычислений.

Техническим результатом является повышение точности определения немагнитных включений в металлоломе.

Технический результат достигается тем, что конструкция для крепления датчиков соединена с возможностью съема с рамкой, на кронштейнах по всей высоте боковых стенок конструкции для крепления датчиков установлены магнитно-резистивные датчики, выходы которых соединены с входом контроллера c модулем AGCtrl, а его выход соединен со входом сервера обработки данных с модулем AGCore и базой данных, в центре верхней части выполнено отверстие, в которое установлен, с возможностью съема лазерный датчик, выход которого соединен со входом контроллера c модулем AGCtrl, а его выход со входом сервера обработки данных с модулем AGCore и базой данных, на внешней стороне в центре верхней части конструкции для крепления и датчиков установлена с возможностью вращения видеокамера, выход которой соединен через кабельную линию со входом видеорегистратора, в серверном шкафу последовательно установлены блок питания, сервер обработки данных с модулем AGCore и базой данных, видеорегистратор и контроллер c модулем AGCtrl, внутри которого последовательно установлены преобразователь тока, преобразователь напряжения и платы ввода-вывода.

Система автоматического экспресс-контроля немагнитных включений в металлоломе поясняется следующими фигурами:

фиг. 1 – общая схема устройства;

фиг. 2 – серверный шкаф;

фиг. 3 – где:

1 – рамка;

2 – магнитно - резистовые датчики;

3 – конструкция для крепления датчиков;

4 – лазерный датчик;

5 –датчик скорости

6 – полувагон;

7 – блок обработки и управления;

8 – измерительно-силовая катушка;

9 – серверный шкаф;

10 – блок питания;

11– сервер обработки данных с модулем AGCore и базой данных;

12 – контроллер c модулем AGCtrl;

13 – платы ввода-вывода;

14 – преобразователь тока;

15 – преобразователь напряжения;

16 – датчик температуры и влажности;

17 – видеокамера;

18 – видеорегистратор;

19 – рабочее место оператора с процессором и монитором с модулем AGClient;

20 – кабель - каналы с проводами.

Система автоматического экспресс-контроля немагнитных включений в металлоломе состоит из зоны измерения, которая состоит из рамки 1 (фиг. 1) П-образной формы выполненной из изолирующего материала, например стеклотекстолита, по периметру которой намотана измерительно-силовая катушка 8. Конструкция для крепления датчиков 3 П-образной формы выполнена, например немагнитного материала с профилем прямоугольного сечения. Конструкция для крепления датчиков 3 соединена с рамкой 1 с возможностью съема. Магнитно-резистивные датчики 2 установлены по всей высоте боковых стенок на кронштейнах, которые жестко закреплены к внутренней поверхности боковых стенок. Выходы магнитно-резистивных датчиков 2 соединены со входом контроллера c модулем AGCtrl 12, а его выход соединен со входом сервера обработки данных с модулем AGCore и базой данных 11. В центре верхней части конструкции для крепления датчиков 3 выполнено отверстие, в которое установлен, с возможностью съема лазерный датчик 4, выход которого соединен со входом контроллера c модулем AGCtrl 12, а его выход со входом сервера обработки данных с модулем AGCore и базой данных 11. В верхней части боковых стенок рамки 1 закреплен на креплениях с возможностью съема датчик температуры и влажности 16, выходы которого соединены со входом контроллера c модулем AGCtrl 12, а его выход со входом сервера обработки данных с модулем AGCore и базой данных 11. На внешней стороне в центре верхней части конструкции для крепления и датчиков 3 установлена с возможностью вращения видеокамера 17, выход которой соединен через кабельную линию со входом видеорегистратора 18. Около рамки 1 установлен блок обработки и управления 7, например бытовка контейнерного типа, связанный с рамкой 1 кабель-каналами с проводами 20. Внутри блока обработки и управления 7 установлены процессор с монитором 19 и серверный шкаф 9. В серверном шкафу 9 (фиг. 2) последовательно установлены блок питания 10, который является задатчиком тока и напряжения, сервер обработки данных с модулем AGCore и базой данных 11, контроллер c модулем AGCtrl 12 и видеорегистратор 18. Внутри контроллера c модулем AGCtrl 12 последовательно установлены преобразователь тока 14, преобразователь напряжения 15 и платы ввода-вывода 13.

Устройство работает следующим образом: рамка 1 (фиг. 1) устанавливается с возможностью прохождения через неё полувагона 6. К ней закрепляется конструкция для крепления датчиков 3. Датчик скорости 5 фиксирует значения скорости, которое требуются для нормировки интегральных значений всех остальных измеряемых параметров. Лазерный датчик 4 фиксирует уровень загрузки, высоты бортов и габаритов полувагонов и запускает передачу данных о параметрах 2D сканирования области в режиме реального времени на сервер. Данные с датчика температуры влажности 16 так же передают данные о состоянии объекта через контроллер 12 на сервер. Блок питания 10 запитывает измерительно-силовую катушку 8, с определённым напряжением, током и частотой, создавая магнитное поле. С измерительно-силовой катушки 8 снимаются показания тока, напряжения через преобразователи тока 14 и преобразователи напряжения 15, далее данные передаются для обработки на контроллер c модулем AGCtrl 12 через платы ввода-вывода 13. Сервер обработки данных с модулем AGCore и базой данных 11 (фиг. 3) получает команду начала сбора данных от модуля AGClient с рабочего места оператора с процессором и монитором с модулем AGClient 19. Сервер обработки данных с модулем AGCore и базой данных 11 связывается с на контроллером модулем AGCtrl 12 и датчиками, передает параметры сбора данных, посылает команду начала сбора данных и переходит в режим ожидания данных. Далее производится необходимые настройки аппаратной части на контроллере модулем AGCtrl 12, после чего начинает передавать полученные с лазерного датчика 4, датчика скорости 5, датчика температуры и влажности 16 и модулей показания на сервер AGCtrl в режиме реального времени. Сервер AGCore фиксирует начало нового этапа сбора данных о составе. Полученные данные проходят первичную обработку согласно заложенному алгоритму, после чего попадают во временную систему хранения для анализа и дальнейших вычислений.

Система позволяет проводить одновременный синхронизированный сбор данных. Система сбора данных является распределенным клиент-серверным приложением, разделенным на три составных части, каждая из которых является самостоятельным приложением. Ядром системы является модуль обработки данных AGCore, функционирующий на сервере обработки данных с модулем AGCore и базой данных 11, главной задачей модуля является обработка данных, поступающих от контроллера c модулем AGCtrl 12 и сохранение полученных результатов в сервере обработки данных с модулем AGCore и базой данных 11. Контроллер c модулем AGCtrl 12 в системе сбора данных выполняется функцию посредника, собирая данных с датчиков и устройств и передавая ее на сервер обработки данных с модулем AGCore и базой данных 11 с помощью программного модуля AGCtrl. Для отображения информации на рабочее место оператора с процессором и монитором с модулем AGClient 19, представляющий собой приложение – тонкий клиент, который подключается к серверу обработки данных с модулем AGCore и базой данных 11 и выводит на экран результаты вычислений. Связь между модулями приложения осуществляется с помощью технологии пакетной передачи Ethernet со скоростью обмена данными до 100 Мб/с.

Система позволяет более точно определить количество немагнитных частей груза, а, следовательно, можно определить уровень загрязненности металлолома неметаллическими включениями непосредственно в железнодорожных полувагонах. Использование системы возможно на предприятиях переработки металлолома, на железнодорожных узлах, в портах.

Изобретение относится к системам дистанционного мониторинга металлолома. Система автоматического экспресс-контроля немагнитных включений в металлоломе содержит конструкцию для крепления датчиков, соединенную с возможностью съема с рамкой, на кронштейнах по всей высоте боковых стенок конструкции для крепления датчиков установлены магнитно-резистивные датчики, выходы которых соединены с входом контроллера c модулем AGCtrl, а его выход соединен со входом сервера обработки данных с модулем AGCore и базой данных, в центре верхней части выполнено отверстие, в которое установлен, с возможностью съема лазерный датчик, выход которого соединен со входом контроллера c модулем AGCtrl, а его выход со входом сервера обработки данных с модулем AGCore и базой данных, на внешней стороне в центре верхней части конструкции для крепления и датчиков установлена с возможностью вращения видеокамера, выход которой соединен через кабельную линию со входом видеорегистратора, в серверном шкафу последовательно установлены блок питания, сервер обработки данных с модулем AGCore и базой данных, видеорегистратор и контроллер c модулем AGCtrl, внутри которого последовательно установлены преобразователь тока, преобразователь напряжения и платы ввода-вывода. Технический результат – повышение точности определения немагнитных включений в металлоломе. 3 ил.

Система автоматического экспресс-контроля немагнитных включений в металлоломе, включающее рамку П-образной формы из изолирующего материала, по периметру которой намотана катушка, магнитно-резистивные датчики, сервер, лазерные датчики, блок обработки и управления, средства для измерения температуры и влажности, видеокамеру, отличающаяся тем, что конструкция для крепления датчиков соединена с возможностью съема с рамкой, на кронштейнах по всей высоте боковых стенок конструкции для крепления датчиков установлены магнитно-резистивные датчики, выходы которых соединены с входом контроллера c модулем AGCtrl, а его выход соединен со входом сервера обработки данных с модулем AGCore и базой данных, в центре верхней части выполнено отверстие, в которое установлен, с возможностью съема лазерный датчик, выход которого соединен со входом контроллера c модулем AGCtrl, а его выход - со входом сервера обработки данных с модулем AGCore и базой данных, на внешней стороне в центре верхней части конструкции для крепления и датчиков установлена с возможностью вращения видеокамера, выход которой соединен через кабельную линию со входом видеорегистратора, в серверном шкафу последовательно установлены блок питания, сервер обработки данных с модулем AGCore и базой данных, видеорегистратор и контроллер c модулем AGCtrl, внутри которого последовательно установлены преобразователь тока, преобразователь напряжения и платы ввода-вывода.