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基于物联网的纺织厂除尘系统

2018/12/21 22:49:28      点击:
摘 要:为了降低纺织厂维护成本和工人患职业病的概率,构建一套基于视频识别、异质传感器融合和无线通信等物联网技术的智能除尘系统。将纺织厂进行立体网格划分,采用“地车-空飞”模式,空中选择三架四轴飞行器依次完成空中杂尘检测,静电除尘和反馈验收等任务;地面用智能小车协助飞行器进行定位,全方位的对厂区进行除尘作业。同时,根据厂区杂尘程度和除尘需要,可以切换定位模式,便于人工精确除尘。该系统成本低,维护便捷,除尘效果良好。 
  
  1 引言 
  纺织工业是我国的传统工业,我国是世界最大的纺织品、服装生产国,又是最大的出口国,拥有近1300万吨纤维资源和占世界1/4的纤维加工体系。进入21世纪以来,我国纺织工业发展很快,主要技术经济指标连年以两位数增长。我国纺织工纤维加工量达2000万吨,占世界纤维加工总量的30%。中国纺织服装业己成为全球纺织服装供应链中的重要环节。 
  纺织工艺是将纺织纤维加工成纱、线和纺织品的过程。棉纺在纺织工业中占有重要地位。纺纱过程的流程为:开清―梳棉―并条―粗纱―细纱―后加工工程,根据纱线产品的要求不同可能还要增加条卷、精梳等工艺过程。其中生产中的细纱车间是纺纱过程的成品车间,此处纱线的物理特性及结构不再发生根本性的变化,对整个纺织生产和产品的质量起着承前启后的作用。 
  随着工业和城市建设的快速发展,我国大气污染严重,空气中分布着很多微细的油烟和碳黑颗粒。当这些微细颗粒物在细纱车间的空气中达到一定浓度时,就会使细纱表面呈现灰黑色,出现了不同程度的“煤灰纱”现象。其中尤以细支纱、化纤纱比较严重。严重困扰着纺织企业的生产,给纺织企业造成了很大的经济损失,成为困绕纺织厂产品质量的一人生产难题。 
  国内纺织行业多年来对此进行了大量研究,采取了相应的治理措施,但都不能同时满足高效、经济,又使用维护方便的要求,故仍未得到彻底解决。 
  基于上述背景,设计了“纺织厂物联网格智能除尘系统”,旨在降低纺织厂维护成本和工人患职业病的概率。 
  2 总体设计 
  如图1所示,为纺织厂物联网格智能除尘系统工作原理图: 
  除尘系统采用“地车-空飞”模式。采用三个四轴飞行器对空中单位空间浓度超标的地方进行定位工作,具体实施是将整个生产车间进行立体网格划分,等分成若干个小空间,建立空间坐标系,而三个飞行器则通过相应传感器进行空间坐标系中X、Y、Z三轴定位,如果判断出该空间杂尘浓度超标,则确定该单位网格的具体空间位置,如果未超标则继续确定一下个网格。确定位置后将数据传输到地面智能小车,小车依据坐标数据,确定优化路线,而后达到指定位置展开吸尘工作,当被处理的网格杂尘浓度合格后,则停止并等待一个待处理坐标数据。 
  3 基本功能 
  纺织厂物联网格智能除尘系统的基本功能在于定向清除纺织厂中由于生产作业而产生的杂尘。该系统主要由空中四轴飞行器和地面智能小车构成。形成“地车-空飞”模式下的“定位-清理”杂尘处理系统。 
  空中选用三个四轴飞行器,飞行于纺织厂机器设备上部空间,从而形成立体空间网格下三点定位格局,通过飞行器上携带的异质传感器来分析判断三个飞行器所定位的网格中杂尘的浓度是否超过所设定的阈值,如果所定位的空间网格中杂尘的浓度超标,则通过三个飞行器的定位功能,将网格的坐标数据发送至地面智能小车,从而引导小车定向清理空中杂尘。飞行器及吸尘小车示意图如图2所示。 
  4.总结 
  “煤灰纱”的产生严重影响产品的质量,在织造工艺中使用“煤灰纱”会在自坯布表面形成很多不规则的密集性、连续性黑色条纹,较难洗净。因此坯布不能用于漂白或进行浅色加工,给棉纺厂和后加工企业造成很大的经济损失。经粗略统计,有厂家每年由此造成的损失近百万元之多。由于“煤灰纱”对坯布的质量产生严重影响,在空气污染严重时,落半纱甚至更少,有的纺纱厂被迫停产,以避免“煤灰纱”造成更大的损失。“煤灰纱”限制了企业的生产能力,降低了产品的市场竞争力。 
  随着纺织工业的发展,人们对纺织纺织品的质量要求越来越来高。纺织厂对车间环境空气质量提出了更高的要求,本创作从系统角度探索了解决细纱车间“煤灰纱”的控制问题,对改进车间的工作环境和提高产品质量有着很大的指导意义。