基于物聯(lián)網(wǎng)的紡織廠除塵系統(tǒng)
2018-12-21 22:49:28??????點(diǎn)擊：
摘 要：為了降低紡織廠維護(hù)成本和工人患職業(yè)病的概率，構(gòu)建一套基于視頻識(shí)別、異質(zhì)傳感器融合和無線通信等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能除塵系統(tǒng)。將紡織廠進(jìn)行立體網(wǎng)格劃分，采用“地車-空飛”模式，空中選擇三架四軸飛行器依次完成空中雜塵檢測(cè)，靜電除塵和反饋驗(yàn)收等任務(wù)；地面用智能小車協(xié)助飛行器進(jìn)行定位，全方位的對(duì)廠區(qū)進(jìn)行除塵作業(yè)。同時(shí)，根據(jù)廠區(qū)雜塵程度和除塵需要，可以切換定位模式，便于人工精確除塵。該系統(tǒng)成本低，維護(hù)便捷，除塵效果良好。
1 引言
紡織工業(yè)是我國(guó)的傳統(tǒng)工業(yè)，我國(guó)是世界最大的紡織品、服裝生產(chǎn)國(guó)，又是最大的出口國(guó)，擁有近1300萬噸纖維資源和占世界1/4的纖維加工體系。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)紡織工業(yè)發(fā)展很快，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)連年以兩位數(shù)增長(zhǎng)。我國(guó)紡織工纖維加工量達(dá)2000萬噸，占世界纖維加工總量的30%。中國(guó)紡織服裝業(yè)己成為全球紡織服裝供應(yīng)鏈中的重要環(huán)節(jié)。
紡織工藝是將紡織纖維加工成紗、線和紡織品的過程。棉紡在紡織工業(yè)中占有重要地位。紡紗過程的流程為：開清―梳棉―并條―粗紗―細(xì)紗―后加工工程，根據(jù)紗線產(chǎn)品的要求不同可能還要增加條卷、精梳等工藝過程。其中生產(chǎn)中的細(xì)紗車間是紡紗過程的成品車間，此處紗線的物理特性及結(jié)構(gòu)不再發(fā)生根本性的變化，對(duì)整個(gè)紡織生產(chǎn)和產(chǎn)品的質(zhì)量起著承前啟后的作用。
隨著工業(yè)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，我國(guó)大氣污染嚴(yán)重，空氣中分布著很多微細(xì)的油煙和碳黑顆粒。當(dāng)這些微細(xì)顆粒物在細(xì)紗車間的空氣中達(dá)到一定濃度時(shí)，就會(huì)使細(xì)紗表面呈現(xiàn)灰黑色，出現(xiàn)了不同程度的“煤灰紗”現(xiàn)象。其中尤以細(xì)支紗、化纖紗比較嚴(yán)重。嚴(yán)重困擾著紡織企業(yè)的生產(chǎn)，給紡織企業(yè)造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失，成為困繞紡織廠產(chǎn)品質(zhì)量的一人生產(chǎn)難題。
國(guó)內(nèi)紡織行業(yè)多年來對(duì)此進(jìn)行了大量研究，采取了相應(yīng)的治理措施，但都不能同時(shí)滿足高效、經(jīng)濟(jì)，又使用維護(hù)方便的要求，故仍未得到徹底解決。
基于上述背景，設(shè)計(jì)了“紡織廠物聯(lián)網(wǎng)格智能除塵系統(tǒng)”，旨在降低紡織廠維護(hù)成本和工人患職業(yè)病的概率。
2 總體設(shè)計(jì)
如圖1所示，為紡織廠物聯(lián)網(wǎng)格智能除塵系統(tǒng)工作原理圖：
除塵系統(tǒng)采用“地車-空飛”模式。采用三個(gè)四軸飛行器對(duì)空中單位空間濃度超標(biāo)的地方進(jìn)行定位工作，具體實(shí)施是將整個(gè)生產(chǎn)車間進(jìn)行立體網(wǎng)格劃分，等分成若干個(gè)小空間，建立空間坐標(biāo)系，而三個(gè)飛行器則通過相應(yīng)傳感器進(jìn)行空間坐標(biāo)系中X、Y、Z三軸定位，如果判斷出該空間雜塵濃度超標(biāo)，則確定該單位網(wǎng)格的具體空間位置，如果未超標(biāo)則繼續(xù)確定一下個(gè)網(wǎng)格。確定位置后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嬷悄苄≤嚕≤囈罁?jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，確定優(yōu)化路線，而后達(dá)到指定位置展開吸塵工作，當(dāng)被處理的網(wǎng)格雜塵濃度合格后，則停止并等待一個(gè)待處理坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
3 基本功能
紡織廠物聯(lián)網(wǎng)格智能除塵系統(tǒng)的基本功能在于定向清除紡織廠中由于生產(chǎn)作業(yè)而產(chǎn)生的雜塵。該系統(tǒng)主要由空中四軸飛行器和地面智能小車構(gòu)成。形成“地車-空飛”模式下的“定位-清理”雜塵處理系統(tǒng)。
空中選用三個(gè)四軸飛行器，飛行于紡織廠機(jī)器設(shè)備上部空間，從而形成立體空間網(wǎng)格下三點(diǎn)定位格局，通過飛行器上攜帶的異質(zhì)傳感器來分析判斷三個(gè)飛行器所定位的網(wǎng)格中雜塵的濃度是否超過所設(shè)定的閾值，如果所定位的空間網(wǎng)格中雜塵的濃度超標(biāo)，則通過三個(gè)飛行器的定位功能，將網(wǎng)格的坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送至地面智能小車，從而引導(dǎo)小車定向清理空中雜塵。飛行器及吸塵小車示意圖如圖2所示。
4.總結(jié)
“煤灰紗”的產(chǎn)生嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量，在織造工藝中使用“煤灰紗”會(huì)在自坯布表面形成很多不規(guī)則的密集性、連續(xù)性黑色條紋，較難洗凈。因此坯布不能用于漂白或進(jìn)行淺色加工，給棉紡廠和后加工企業(yè)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)粗略統(tǒng)計(jì)，有廠家每年由此造成的損失近百萬元之多。由于“煤灰紗”對(duì)坯布的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，在空氣污染嚴(yán)重時(shí)，落半紗甚至更少，有的紡紗廠被迫停產(chǎn)，以避免“煤灰紗”造成更大的損失。“煤灰紗”限制了企業(yè)的生產(chǎn)能力，降低了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
隨著紡織工業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)紡織紡織品的質(zhì)量要求越來越來高。紡織廠對(duì)車間環(huán)境空氣質(zhì)量提出了更高的要求，本創(chuàng)作從系統(tǒng)角度探索了解決細(xì)紗車間“煤灰紗”的控制問題，對(duì)改進(jìn)車間的工作環(huán)境和提高產(chǎn)品質(zhì)量有著很大的指導(dǎo)意義。
1 引言
紡織工業(yè)是我國(guó)的傳統(tǒng)工業(yè)，我國(guó)是世界最大的紡織品、服裝生產(chǎn)國(guó)，又是最大的出口國(guó)，擁有近1300萬噸纖維資源和占世界1/4的纖維加工體系。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)紡織工業(yè)發(fā)展很快，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)連年以兩位數(shù)增長(zhǎng)。我國(guó)紡織工纖維加工量達(dá)2000萬噸，占世界纖維加工總量的30%。中國(guó)紡織服裝業(yè)己成為全球紡織服裝供應(yīng)鏈中的重要環(huán)節(jié)。
紡織工藝是將紡織纖維加工成紗、線和紡織品的過程。棉紡在紡織工業(yè)中占有重要地位。紡紗過程的流程為：開清―梳棉―并條―粗紗―細(xì)紗―后加工工程，根據(jù)紗線產(chǎn)品的要求不同可能還要增加條卷、精梳等工藝過程。其中生產(chǎn)中的細(xì)紗車間是紡紗過程的成品車間，此處紗線的物理特性及結(jié)構(gòu)不再發(fā)生根本性的變化，對(duì)整個(gè)紡織生產(chǎn)和產(chǎn)品的質(zhì)量起著承前啟后的作用。
隨著工業(yè)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，我國(guó)大氣污染嚴(yán)重，空氣中分布著很多微細(xì)的油煙和碳黑顆粒。當(dāng)這些微細(xì)顆粒物在細(xì)紗車間的空氣中達(dá)到一定濃度時(shí)，就會(huì)使細(xì)紗表面呈現(xiàn)灰黑色，出現(xiàn)了不同程度的“煤灰紗”現(xiàn)象。其中尤以細(xì)支紗、化纖紗比較嚴(yán)重。嚴(yán)重困擾著紡織企業(yè)的生產(chǎn)，給紡織企業(yè)造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失，成為困繞紡織廠產(chǎn)品質(zhì)量的一人生產(chǎn)難題。
國(guó)內(nèi)紡織行業(yè)多年來對(duì)此進(jìn)行了大量研究，采取了相應(yīng)的治理措施，但都不能同時(shí)滿足高效、經(jīng)濟(jì)，又使用維護(hù)方便的要求，故仍未得到徹底解決。
基于上述背景，設(shè)計(jì)了“紡織廠物聯(lián)網(wǎng)格智能除塵系統(tǒng)”，旨在降低紡織廠維護(hù)成本和工人患職業(yè)病的概率。
2 總體設(shè)計(jì)
如圖1所示，為紡織廠物聯(lián)網(wǎng)格智能除塵系統(tǒng)工作原理圖：
除塵系統(tǒng)采用“地車-空飛”模式。采用三個(gè)四軸飛行器對(duì)空中單位空間濃度超標(biāo)的地方進(jìn)行定位工作，具體實(shí)施是將整個(gè)生產(chǎn)車間進(jìn)行立體網(wǎng)格劃分，等分成若干個(gè)小空間，建立空間坐標(biāo)系，而三個(gè)飛行器則通過相應(yīng)傳感器進(jìn)行空間坐標(biāo)系中X、Y、Z三軸定位，如果判斷出該空間雜塵濃度超標(biāo)，則確定該單位網(wǎng)格的具體空間位置，如果未超標(biāo)則繼續(xù)確定一下個(gè)網(wǎng)格。確定位置后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嬷悄苄≤嚕≤囈罁?jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，確定優(yōu)化路線，而后達(dá)到指定位置展開吸塵工作，當(dāng)被處理的網(wǎng)格雜塵濃度合格后，則停止并等待一個(gè)待處理坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
3 基本功能
紡織廠物聯(lián)網(wǎng)格智能除塵系統(tǒng)的基本功能在于定向清除紡織廠中由于生產(chǎn)作業(yè)而產(chǎn)生的雜塵。該系統(tǒng)主要由空中四軸飛行器和地面智能小車構(gòu)成。形成“地車-空飛”模式下的“定位-清理”雜塵處理系統(tǒng)。
空中選用三個(gè)四軸飛行器，飛行于紡織廠機(jī)器設(shè)備上部空間，從而形成立體空間網(wǎng)格下三點(diǎn)定位格局，通過飛行器上攜帶的異質(zhì)傳感器來分析判斷三個(gè)飛行器所定位的網(wǎng)格中雜塵的濃度是否超過所設(shè)定的閾值，如果所定位的空間網(wǎng)格中雜塵的濃度超標(biāo)，則通過三個(gè)飛行器的定位功能，將網(wǎng)格的坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送至地面智能小車，從而引導(dǎo)小車定向清理空中雜塵。飛行器及吸塵小車示意圖如圖2所示。
4.總結(jié)
“煤灰紗”的產(chǎn)生嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量，在織造工藝中使用“煤灰紗”會(huì)在自坯布表面形成很多不規(guī)則的密集性、連續(xù)性黑色條紋，較難洗凈。因此坯布不能用于漂白或進(jìn)行淺色加工，給棉紡廠和后加工企業(yè)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)粗略統(tǒng)計(jì)，有廠家每年由此造成的損失近百萬元之多。由于“煤灰紗”對(duì)坯布的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，在空氣污染嚴(yán)重時(shí)，落半紗甚至更少，有的紡紗廠被迫停產(chǎn)，以避免“煤灰紗”造成更大的損失。“煤灰紗”限制了企業(yè)的生產(chǎn)能力，降低了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
隨著紡織工業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)紡織紡織品的質(zhì)量要求越來越來高。紡織廠對(duì)車間環(huán)境空氣質(zhì)量提出了更高的要求，本創(chuàng)作從系統(tǒng)角度探索了解決細(xì)紗車間“煤灰紗”的控制問題，對(duì)改進(jìn)車間的工作環(huán)境和提高產(chǎn)品質(zhì)量有著很大的指導(dǎo)意義。
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