Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ЗАСОРЁННОСТИ МЕТАЛЛОЛОМА В ДВИЖУЩИХСЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПОЛУВАГОНАХ

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 «Hermann 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.), включающая 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.), принятая за прототип, 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.

Техническим результатом является создание устройства с повышенной точностью определения засоренности металлолома железнодорожных вагонов и других контейнеров.

Технический результат достигается тем, что зона измерения выполнена в виде рамки П-образной формы из изолирующего материала, по периметру которой намотаны измерительная катушка и силовая катушка, на рамке дополнительно установлены 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, блок обработки и управления связан с рамкой кабель-каналами с проводами. Магнитно-резистивные датчики устанавливаются по всей ширине навеса на кронштейнах жестко закрепленных к внутренней поверхности навеса.

Устройство контроля засоренности металлолома в движущихся железнодорожных полувагонах поясняется следующей чертежами:

фиг. 1 - общая схема устройства;

фиг. 2 - сечение каркаса рамки;

фиг. 3 - рамка, фронтальный вид, где:

1 - рамка;

2 - магнитно-резистивные датчики;

3 - навес;

4 - лазерный датчик;

5 - полувагон;

6 - блок обработки и управления;

7 - измерительная катушка;

8 - силовая катушка;

9 - шкаф для оборудования;

10 - генератор переменного тока;

11 - сервер;

12 - датчик температуры и влажности;

13 - коммутатор;

14 - видеокамера;

15 - процессор с монитором;

16 - кабель-каналами с проводами.

Устройство контроля засоренности металлолома в движущихся железнодорожных полувагонах состоит, зоны измерения, которая состоит из рамки 1 (фиг. 1) П-образной формы выполненной из изолирующего материала, например стеклотекстолита, по периметру которой намотаны (фиг. 1, 2) измерительная катушка 7 и силовая катушка 8. На внутренних боковых поверхностях рамки 1 (фиг. 1) с двух сторон закреплены на кронштейнах с возможностью съема магнитно-резистивные датчики 2, фиксирующие магнитные характеристики полувагона в 3-х направлениях. Магнитно-резистивные датчики 2 расположены по всей высоте полувагона для определения неравномерности загрузки. Магнитно-резистивные датчики 2 устанавливаются по всей ширине навеса 3 (фиг. 3) на кронштейнах жестко закрепленных к внутренней поверхности навеса 3. Выходы магнитно-резистивных датчиков 2 через коммутатор 13 соединены с сервером 11. В центре внутренней стороны навеса 3 (фиг. 1) установлены первый лазерный датчик 4, выход которого через коммутатор соединен с сервером 11, второй лазерный датчик 4 установлен на внутренней боковой поверхности рамки 1, его выход через коммутатор 13 соединен с сервером 11. В верхней части боковых стенок рамки 1 закреплен на креплениях с возможностью съема датчик температуры и влажности 12, выходы которого по кабельным линиям соединены с сервером 11. На внешней стороне по центру навеса 3 установлена видеокамера 14 соединенная по кабельной линии через коммутатор 13 с сервером 11. Около рамки 1 установлен блок обработки и управления 6, например бытовка контейнерного типа, связанный с рамкой 1 кабель-каналами с проводами 16. В блок обработки и управления 6 установлены процессор с монитором 15 и шкафы с оборудованием 9, в которых находятся генератор переменного тока 10, коммутатор и сервер 11.

Устройство работает следующим образом. Рамка 1 устанавливается с возможностью прохождения через нее полувагона 5. Лазерные датчики 4 фиксируют значения скорости, которое требуются для нормировки интегральных значений всех остальных измеряемых параметров, уровня загрузки, высоты бортов и габаритов полувагонов и передают эти данные на сервер, данные с датчик температуры влажности 12 так же передают данные о состоянии объекта на сервер. Генератор переменного тока 10, от которого запитывается силовая катушка 8, с определенным напряжением, током и частотой, создавая магнитное поле. С измерительной катушки 7 снимаются показания тока, напряжения и передаются для обработки на сервер 11 через коммутатор. Происходит одновременный синхронизированный сбор данных. После получения сервером 11 всех необходимых данных происходит процесс их обработки, результатом которого является значение массы груза металлолома, которое в последующем сравнивается с общей массой груза с вагон-весов. Разница представляет собой кол-во засоренности в вагоне с металлоломом. Данные с сервера 11 передается на процессор с монитором 15, которые фиксируются оператором или передаются по локальной сети в базу данных предприятий. Данные с видеокамеры 14 передаются на сервер 11, а затем на процессор с монитором 15 это дает возможность оператору вести наблюдение за прохождением вагонов через рамку 1 и в случае возникновения нештатной ситуации дать команду на прекращение работы.

Устройство позволяет более точно определить вес металлической и неметаллической частей груза, а следовательно можно определить уровень загрязненности металлолома непосредственно в железнодорожных полувагонах, а также в вагонах или контейнерах. Использование устройства возможно на предприятиях переработки металлолома, на железнодорожных узлах, в портах.