料仓料位测量装置及方法、料仓、混凝土搅拌站

摘要

本公开涉及一种料仓料位测量装置及方法、料仓、混凝土搅拌站，其中，料仓(8)的底部区域呈锥形，料仓料位测量装置包括：变形传感器(10)，设在料仓(8)侧壁的底部区域，被配置为检测料仓(8)容纳物料时的实际变形量；温度传感器(9)，设在料仓(8)侧壁的底部区域，被配置为检测料仓(8)侧壁的温度值；压力传感器(11)，设在料仓(8)内的顶部区域，被配置为检测料仓(8)内的气压值；和信号处理器(4)，被配置为在变形传感器(10)检测的实际变形量的基础上，除去料仓(8)与温度值对应的温度变形量和与气压值对应的气压变形量，且根据预先获得的料位高度与料位变形量的对应关系，计算出料仓(8)内的料位高度。

说明书

技术领域

本公开涉及混凝土搅拌站料仓料位测量技术领域，尤其涉及一种料仓料位测量装置及方法、料仓、混凝土搅拌站。

背景技术

在工业领域，相比于液位测量过程，固体颗粒的料位测量更加困难，一般较为常见的有电容式连续料位计、导波雷达式料位计、高频非接触脉冲雷达料位计、超声波料位计、激光料位计、静压式料位计、称重式料位。

但是，电容式连续料位计，当仓内物料发生更换时，需重新标定校准；导波雷达式料位计，无法测量低密度、低介电常数的物料(如优质粉煤灰、炭黑等低密度物料)，且抗外界干扰能力差；高频非接触脉冲雷达料位计，无法测量低密度、低介电常数的物料；超声波料位计，测量低密度物料时，粉料会吸收声波造成测量结果不准(如粉煤灰)；激光料位计，测量结果和精准度受到仓体内粉尘、蒸汽以及测量颗粒颜色的影响；称重式料位，安装工作量大，费用高，后期维护特别麻烦，成本高。

静压式料位计虽然在物料的密度发生改变时，需重新标定校准，但料仓一般情况下会一直装同一种物料。目前针对固体物料的静压式料位计为测量料仓四个支腿的静压力来推导料仓的料位，但此方法在多个料仓并联在一起时，由于支腿的静压力由共用支腿的两个或多个料仓中的物料共同产生，因此，此种方法将不再适用。

发明内容

本公开的实施例提供了一种料仓料位测量装置及方法、料仓、混凝土搅拌站，能够提高测量料仓中物料料位的适应性。

根据本公开的第一方面，提供了一种料仓料位测量装置，料仓的底部区域呈锥形，包括：

变形传感器，设在料仓侧壁的底部区域，被配置为检测料仓容纳物料时的实际变形量；

温度传感器，设在料仓侧壁的底部区域，被配置为检测料仓侧壁的温度值；

压力传感器，设在料仓内的顶部区域，被配置为检测料仓内的气压值；和

信号处理器，被配置为在变形传感器检测的实际变形量的基础上，除去料仓与温度值对应的温度变形量和与气压值对应的气压变形量，且根据预先获得的料位高度与料位变形量的对应关系，计算出料仓内的料位高度。

在一些实施例中，变形传感器设有多个且沿料仓的周向均匀间隔布置。

在一些实施例中，温度传感器的设置位置高于变形传感器的设置位置。

在一些实施例中，变形传感器和温度传感器设在料仓的外侧壁。

在一些实施例中，信号处理器与变形传感器、温度传感器和压力传感器采用无线通信。

在一些实施例中，变形传感器设有四个，信号处理器被配置为去除实际变形量最高和最低的两个检测值，并在其余两个检测值的偏差不超过第一预设误差时求平均值，以得到计算料位高度所用的实际变形量。

在一些实施例中，温度传感器设有两个，信号处理器被配置为在两个温度传感器的温度检测值的偏差不超过第二预设误差时求平均值，以得到计算料位高度所用的温度值；和/或

压力传感器设有两个，信号处理器被配置为在两个压力传感器的气压检测值的偏差不超过第三预设误差时求平均值，以得到计算料位高度所用的气压值。

在一些实施例中，信号处理器被配置为根据预先标定的温度值与温度变形量的对应关系得出当前温度下的温度变形量，并根据预先标定的气压值与气压变形量的对应关系得出当前气压下的气压变形量，再用变形传感器检测的实际变形量减去温度变形量和气压变形量得出物料产生的料位变形量，并根据料位变形量和预先标定的料位高度与料位变形量的对应关系得出料位高度。

在一些实施例中，料仓料位测量装置还包括：

显示器，与信号处理器电连接，被配置为显示料仓的实际变形量、温度值、气压值和料位高度信息；和/或

音箱，与信号处理器电连接，被配置为在料仓的实际变形量、温度值、气压值和料位高度信息超出各自对应的预设范围后，发出提示音。

根据本公开的第二方面，提供了一种料仓，包括上述实施例中料仓料位测量装置。

根据本公开的第三方面，提供了一种混凝土搅拌站，包括上述实施例中料仓。

根据本公开的第四方面，提供了一种料仓料位测量方法，包括：

通过应变传感器检测料仓容纳物料时的实际变形量，应变传感器设在料仓侧壁的底部区域；

通过温度传感器检测料仓侧壁的温度值，温度传感器设在料仓侧壁的底部区域；

通过压力传感器检测料仓内的气压值，压力传感器设在料仓内的顶部区域；

通过信号处理器在应变传感器检测的实际变形量的基础上，除去料仓与温度值对应的温度变形量和与气压值对应的气压变形量，且根据预先获得的料位高度与料位变形量的对应关系，计算出料仓内的料位高度。

在一些实施例中，通过信号处理器在应变传感器检测的实际变形量的基础上，除去料仓与温度值对应的温度变形量和与气压值对应的气压变形量，且根据预先获得的料位高度与料位变形量的对应关系，计算出料仓内的料位高度的步骤包括：

根据预先标定的温度值与温度变形量的对应关系得出当前温度下的温度变形量；

根据预先标定的气压值与气压变形量的对应关系得出当前气压下的气压变形量；

将应变传感器检测的实际变形量减去温度变形量和气压变形量得出物料产生的料位变形量；

根据料位变形量和预先标定的料位高度与料位变形量的对应关系得出料位高度。

在一些实施例中，料仓料位测量方法还包括：

在料仓内料位高度和气压值一定的情况下，标定温度值与温度变形量的对应关系；

在料仓内料位高度和侧壁温度值一定的情况下，标定气压值与气压变形量的对应关系；和/或

在料仓侧壁温度值和料仓内气压值一定的情况下，标定料位高度与料位变形量的对应关系。

在一些实施例中，应变传感器设有四个，获得计算料位高度所用实际变形量包括：

通过信号处理器去除实际变形量最高和最低的两个检测值；

在其余两个检测值的偏差不超过第一预设误差时求平均值，作为计算料位高度所用的实际变形量；

温度传感器设有两个，获得计算料位高度所用温度值包括：

通过信号处理器在两个温度传感器的温度检测值的偏差不超过第二预设误差时求平均值，作为计算料位高度所用温度值；和/或

压力传感器设有两个，获得计算料位高度所用压值包括：

通过信号处理器在两个信号处理器的气压检测值的偏差不超过第三预设误差时求平均值，作为计算料位高度所用气压值。

本公开实施例的料仓料位测量装置，属于静压式料位测量装置，利用物料重力压迫料仓的侧壁使侧壁发生变形，不仅适合于测量单个料仓中的料位高度，还适用于多个料仓共用支腿的情况，适应范围广，而且去除了温度和气压等环境因素对侧壁变形量的影响，能够准确地测量出料位高度，通过变形传感器、温度传感器和压力传感器的实时检测，能够实时获得料仓内的料位高度信息，以了解到料仓内的储料或出料情况。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为本公开料仓料位测量装置的一些实施例的结构组成示意图；

图2为本公开料仓料位测量装置在料仓中布置的结构示意图；

图3为本公开仓料位测量装置的一些实施例中变形传感器的布局示意图；

图4为本公开料仓料位测量方法的一些实施例的流程示意图；

图5为本公开料仓料位测量方法的另一些实施例的流程示意图。

附图标记说明

1、插座；2、插头；3、应急备用电池；4、信号处理器；5、音箱；6、显示器；7、导线；8、料仓；9、温度传感器；10、变形传感器；11、压力传感器。

具体实施方式

以下详细说明本公开。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本公开中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1至图3所示，本公开提供了一种料仓料位测量装置，料仓8可设在混凝土搅拌站中用于存放混凝土原料，或者料仓8也可存放其它固体物料，例如颗粒状或粉末状物料。为了便于料仓8中的物料漏出，料仓8的底部区域呈锥形，例如圆锥形或棱锥形，上部的主体区域呈圆柱形。在一些实施例中，料仓料位测量装置包括：变形传感器10、温度传感器9、压力传感器11和信号处理器4。

其中，变形传感器10，例如应变片，设在料仓8侧壁的底部区域，被配置为检测料仓8容纳物料时的实际变形量。由于料仓8的底部区域呈锥形，物料在料仓8中在重力作用下会压迫侧壁产生微变形，且锥形部分对于重力作用产生较显著变形。

温度传感器9，设在料仓8侧壁的底部区域，被配置为检测料仓8侧壁的温度值，以便确定料仓8侧壁的温度值对于变形量的影响。例如，在太阳光下，料仓8侧壁的温度值高于环境温度值。

压力传感器11，设在料仓8内的顶部区域，被配置为检测料仓8内的气压值，以便确定料仓8内的气压对于变形量的影响，压力传感器11设在料仓8内的顶部区域可以防止填充物料时对其造成影响。

信号处理器4，与变形传感器10、温度传感器9和压力传感器11通信连接，例如通过导线7连接，或通过无线通信，被配置为在变形传感器10检测的实际变形量的基础上，除去料仓8与温度值对应的温度变形量和与气压值对应的气压变形量，即除去温度和气压因素对变形量的影响，且根据预先获得的料位高度与料位变形量的对应关系，计算出料仓8内的料位高度。

该实施例属于静压式料位测量装置，利用物料重力压迫料仓8的侧壁使侧壁发生变形，不仅适合于测量单个料仓8中的料位高度，还适用于多个料仓8共用支腿的情况，适应范围广，而且去除了温度和气压等环境因素对侧壁变形量的影响，能够准确地测量出料位高度，通过变形传感器10、温度传感器9和压力传感器11的实时检测，能够实时获得料仓8内的料位高度信息，以了解到料仓8内的储料或出料情况。

在一些实施例中，变形传感器10设有多个且沿料仓8的周向均匀间隔布置。如图4所示，变形传感器10设置4个。该实施例通过设置多个变形传感器10，可防止由于单个变形传感器10故障导致测量错误，也能通过多个变形传感器10的检测值彼此互相验证，提高实际应变值测量的准确性。

在一些实施例中，如图2所示，温度传感器9的设置位置高于变形传感器10的设置位置。为了能够全面检测到高低料位，将变形传感器10上在料仓8较低的位置，锥形底部周向尺寸有限，将温度传感器9设在变形传感器10上方，可降低安装难度，易于布置。

在一些实施例中，如图2所示，变形传感器10和温度传感器9设在料仓8的外侧壁。由于物料的重力作用于料仓8的内侧壁时，会传导至外侧壁，而且可以避免物料对传感器产生影响，提高使用可靠性和寿命。

可选地，变形传感器10和温度传感器9设在料仓8的内侧壁，由于物料的重力直接作用于料仓8的内侧壁，此种方式获得的变形量更加明显。为了防止物料对于变形传感器10和温度传感器9的影响，可在料仓8的侧壁上设置供变形传感器10和温度传感器9置入的凹入部。

在一些实施例中，如图2所示，信号处理器4与变形传感器10、温度传感器9和压力传感器11采用无线通信。对于变形传感器10、温度传感器9和压力传感器11上在料仓8内部的实施例，难以将传感器的信号线引出与信号处理器4连接，通过无线通信的方式可降低信号传输难度，简化料仓料位测量装置的结构。

在一些实施例中，如图3所示的料仓俯视图，变形传感器10设有四个，四个变形传感器10沿周向均布，信号处理器4被配置为去除实际变形量最高和最低的两个检测值，并在其余两个检测值的偏差不超过第一预设误差时求平均值，以得到计算料位高度所用的实际变形量。例如，第一预设误差可以为5％，如果超过第一预设误差则可认为变形量检测值错误需要重新获取。

从理论上讲，四个变形传感器10测量的变形值应该是一致的，但实际测量值肯定会有误差。最高检测值和最低检测值属于偏差比较大的两个检测值，去掉后再将其它两个检测值求平均能够获得更准确的实际变形量。

该实施例能够通过四个变形传感器10的检测值相互比较，剔除偏差较大的检测值，并将处于中位的两个检测值求平均值，能够提高计算料位高度所用的实际变形量的准确性，提高料位高度计算结果。

在一些实施例中，温度传感器9设有两个，信号处理器4被配置为在两个温度传感器9的温度检测值的偏差不超过第二预设误差时求平均值，以得到计算料位高度所用的温度值。

例如，若两个温度传感器9的检测值偏差小于1摄氏度，则认为两个检测值均为正确值，将其求平均值作为计算料位高度所用的温度值，否则，认为两个温度传感器9的检测值中存在错误值。

该实施例能够通过两个温度传感器9的检测值相互比较，剔除错误的检测值，并在检测结果正确的情况下求平均值，能够提高计算料位高度所用的温度值的准确性，提高料位高度计算结果。

在一些实施例中，压力传感器11设有两个，信号处理器4被配置为在两个压力传感器11的气压检测值的偏差不超过第三预设误差时求平均值，以得到计算料位高度所用的气压值。

例如，若两个压力传感器11的气压检测值的偏差不超过0.05Mpa，则认为两个检测值均为正确值，将其求平均值作为计算料位高度所用的气压值，否则，则认为两个压力传感器11的检测值中存在错误值。

该实施例能够通过两个压力传感器11的检测值相互比较，剔除错误的检测值，并在检测结果正确的情况下求平均值，能够提高计算料位高度所用的气压值的准确性，提高料位高度计算结果。

在一些实施例中，信号处理器4被配置为根据预先标定的温度值与温度变形量的对应关系得出当前温度下的温度变形量，并根据预先标定的气压值与气压变形量的对应关系得出当前气压下的气压变形量，再用变形传感器10检测的实际变形量减去温度变形量和气压变形量得出物料产生的料位变形量，并根据料位变形量和预先标定的料位高度与料位变形量的对应关系得出料位高度。

其中，在标定温度值与温度变形量的对应关系时，应使气压值和料位高度保持不变，在标定气压值与气压变形量的对应关系时，应使温度值和料位高度保持不变，在标定料位高度与料位变形量的对应关系时，应使温度值和气压值保持不变。

该实施例能够通过信号处理器4自动在检测到的实际变形量的基础上，去除温度和气压的影响因素，获得单独由物料带来的变形量，从而准确地计算出料位高度。

在一些实施例中，料仓料位测量装置还包括：显示器6，与信号处理器4电连接，被配置为显示料仓8的实际变形量、温度值、气压值和料位高度信息；和/或音箱5，与信号处理器4电连接，被配置为在料仓8的实际变形量、温度值、气压值和料位高度信息超出各自对应的预设范围后，发出提示音。

该实施例能够使工作人员直观地观察到料位和环境相关的各参数，并在超过预设范围后发出提示音，以提醒工作人员及时检查。

在一些实施例中，如图1和图2所示，料仓料位测量装置还包括：插头2和插座1，显示器6、音箱5和信号处理器4均可通过导线7与插头2连接，插头2用于与插座1连接。为了防止在停电时影响料仓的料位测量，显示器6、音箱5和信号处理器4均可通过应急备用电池3与插头2连接，应急备用电池3也可通过外部的插座1充电。如图3所示，变形传感器10、温度传感器9和压力传感器11也可通过应急备用电池3与插头2连接。

其次，本公开提供了一种料仓，在一些实施例中，包括上述实施例的料仓料位测量装置，该料位测量装置能够适用于各种料仓的料位检测，尤其适合于固体物料的检测，具有较强的通用性，而且能够提高料位高度检测的准确性。

再次，本公开提供了一种混凝土搅拌站，包括上述实施例的料仓8。通过测量料仓8的料位高度，能够在料仓8内的混凝土等物料不足时及时补充，以提高混凝土搅拌站工作的效率，不影响混凝土的配置，且便于工作人员实时了解多个料仓8中放置的不同物料的料位状态。

最后，本公开提供了一种料仓料位测量方法，如图4所示，在一些实施例中，包括：

步骤110、通过变形传感器10检测料仓8容纳物料时的实际变形量，变形传感器10设在料仓8侧壁的底部区域；

步骤120、通过温度传感器9检测料仓8侧壁的温度值，温度传感器9设在料仓8侧壁的底部区域；

步骤130、通过压力传感器11检测料仓8内的气压值，压力传感器11设在料仓8内的顶部区域；

步骤140、通过信号处理器4在变形传感器10检测的实际变形量的基础上，除去料仓8与温度值对应的温度变形量和与气压值对应的气压变形量，且根据预先获得的料位高度与料位变形量的对应关系，计算出料仓8内的料位高度。

该实施例属于静压式料位测量方法，利用物料重力压迫料仓8的侧壁使侧壁发生变形，不仅适合于测量单个料仓8中的料位高度，还适用于多个料仓8共用支腿的情况，适应范围广，而且去除了温度和气压等环境因素对侧壁变形量的影响，能够准确地测量出料位高度，通过变形传感器10、温度传感器9和压力传感器11的实时检测，能够实时获得料仓8内的料位高度信息，以了解到料仓8内的储料或出料情况。

在一些实施例中，如图5所示，步骤140通过信号处理器4在变形传感器10检测的实际变形量的基础上，除去料仓8与温度值对应的温度变形量和与气压值对应的气压变形量，且根据预先获得的料位高度与料位变形量的对应关系，计算出料仓8内的料位高度包括：

步骤141、根据预先标定的温度值与温度变形量的对应关系得出当前温度下的温度变形量，即获得了温度对变形量的影响；

步骤142、根据预先标定的气压值与气压变形量的对应关系得出当前气压下的气压变形量，即获得了气压对变形量的影响；

步骤143、将变形传感器10检测的实际变形量减去温度变形量和气压变形量得出物料产生的料位变形量；

步骤144、根据料位变形量和预先标定的料位高度与料位变形量的对应关系得出料位高度。

其中步骤141-144顺序执行。该实施例能够通过信号处理器4自动在检测到的实际变形量的基础上，去除温度和气压的影响因素，获得单独由物料带来的变形量，从而准确地计算出料位高度。

在一些实施例中，料位测量方法还包括：

步骤102、在料仓8内料位高度和气压值一定的情况下，标定温度值与温度变形量的对应关系；

步骤104、在料仓8内料位高度和侧壁温度值一定的情况下，标定气压值与气压变形量的对应关系；和/或

步骤106、在料仓8侧壁温度值和料仓8内气压值一定的情况下，标定料位高度与料位变形量的对应关系。

其中，步骤102、104和106在图中未示意出，均在步骤110之前执行，该实施例能够单独对料位高度、温度值、气压值对变形量的影响进行标定，这样在检测到实际变形量后，便于去除温度和气压因素的影响，并根据真实的料位变形量得到料位高度。

在一些实施例中，变形传感器10设有四个，获得计算料位高度所用实际变形量包括：

通过信号处理器4去除实际变形量最高和最低的两个检测值；

在其余两个检测值的偏差不超过第一预设误差时求平均值，作为计算料位高度所用的实际变形量；

在一些实施例中，温度传感器9设有两个，获得计算料位高度所用温度值包括：

通过信号处理器4在两个温度传感器9的温度检测值的偏差不超过第二预设误差时求平均值，作为计算料位高度所用温度值；和/或

在一些实施例中，压力传感器11设有两个，获得计算料位高度所用压值包括：

通过信号处理器4在两个信号处理器4的气压检测值的偏差不超过第三预设误差时求平均值，作为计算料位高度所用气压值。

以上对本公开所提供的一种料仓料位测量装置及方法、料仓、混凝土搅拌站进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开原理的前提下，还可以对本公开进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本公开权利要求的保护范围内。