導(dǎo)語：在“機(jī)械化換人，自動化減人”的背景下，為了改善現(xiàn)場工人的工作環(huán)境，進(jìn)一步提升生產(chǎn)安全，同時(shí)提高勞動效率，在廠、礦實(shí)施“智慧倉儲無人值守系統(tǒng)”是非常必要的。本期轉(zhuǎn)化果平臺推薦的《智慧倉儲管控系統(tǒng)平臺》，介紹了多點(diǎn)位精確測量與智能控制的系統(tǒng)構(gòu)成，斷煤流與水煤的識別與系統(tǒng)構(gòu)成，智能配煤的問題，縮短了維修時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，真正實(shí)現(xiàn)了自動化減人和無人值守的目的。
一、項(xiàng)目背景
智能煤位計(jì)
1.煤倉料位計(jì)測量不準(zhǔn)、誤差大。煤倉料位測量核心關(guān)鍵技術(shù)是筒倉料位計(jì)在線測量的精度和可靠性。目前國內(nèi)外傳統(tǒng)筒倉料位計(jì)的測倉方式有雷達(dá)、激光、超聲波3D影像、聲吶、重錘等等，都屬于模糊測倉范疇（精度不高）。
2.抗干擾能力弱，生產(chǎn)期間倉內(nèi)煤塵大（影響雷達(dá)探測）、倉內(nèi)水氣大（影響激光測量）、入倉物料粒度跨度大（影響3D影像測量）、入倉聲音雜亂（影響聲吶測量）、重錘料位計(jì)易埋錘斷繩。
3.生產(chǎn)期間采集的倉位數(shù)據(jù)（曲線）跳躍幅度大，與實(shí)際倉位不符，不能根據(jù)實(shí)際倉位指導(dǎo)井下生產(chǎn)和安排裝車運(yùn)輸，經(jīng)常出現(xiàn)車輛等待裝載現(xiàn)象，浪費(fèi)資源。
以煤倉高度60米為例，當(dāng)倉位在40米以上時(shí)誤差是1-2米；當(dāng)倉位在40米以下時(shí)誤差是5-7米。不能實(shí)時(shí)掌握倉位變化情況，主要依靠職工間隔2小時(shí)用人工測倉的方法來觀察倉位變化，增加了職工的勞動強(qiáng)度；有時(shí)可能發(fā)生因拉空倉而砸倉底和潰倉撒煤事故，而更換倉底耐磨板不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力、影響生產(chǎn)還增加額外的費(fèi)用，清理撒煤也增加了職工的勞動強(qiáng)度。
人工測倉
重錘料位計(jì)
雷達(dá)料位
4.單點(diǎn)入料多點(diǎn)卸料時(shí)，單組給煤機(jī)長時(shí)間運(yùn)行，會導(dǎo)致長時(shí)間低倉位或空倉運(yùn)行（砸倉底），而下游皮帶出現(xiàn)大馬拉小車現(xiàn)象，浪費(fèi)能耗、增加設(shè)備磨損。
低倉位或空倉運(yùn)行數(shù)據(jù)曲線圖
5.多點(diǎn)入料多點(diǎn)卸料時(shí)，由于種種原因經(jīng)常是單點(diǎn)入料，導(dǎo)致沫煤堆積，塊煤滑向低點(diǎn)位，假如此時(shí)出料時(shí)剛好開啟的是低點(diǎn)位給煤機(jī)，出料全是塊煤，下游破碎機(jī)吃不過來，易發(fā)生破碎機(jī)壓死現(xiàn)象，影響生產(chǎn)時(shí)間。
在“機(jī)械化換人，自動化減人”的背景下，為了改善現(xiàn)場工人的工作環(huán)境，進(jìn)一步提升生產(chǎn)安全，同時(shí)提高勞動效率；因此在廠、礦實(shí)施“智慧倉儲無人值守系統(tǒng)”項(xiàng)目是非常有必要的。
二、研究內(nèi)容
1.技術(shù)方案
研發(fā)數(shù)字化煤倉，分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)得出生產(chǎn)結(jié)論，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)化生產(chǎn)工藝，達(dá)到節(jié)能增效和延長設(shè)備使用壽命的目的。
以“智慧倉儲無人值守系統(tǒng)”為基礎(chǔ)，從底層實(shí)用技術(shù)出發(fā)，試點(diǎn)推行，全面帶動集團(tuán)內(nèi)部礦井乃至國內(nèi)煤企數(shù)字化倉儲轉(zhuǎn)型。在集團(tuán)調(diào)度信息平臺實(shí)現(xiàn)所有廠礦當(dāng)前庫存數(shù)據(jù)上傳，根據(jù)數(shù)據(jù)信息指導(dǎo)礦井生產(chǎn)和安排車皮運(yùn)輸計(jì)劃。
2.基本原理
以某選煤廠的煤倉為例。
1）分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息
（1）量程21米的煤倉，停車時(shí)的精確倉位（庫存），調(diào)度可根據(jù)庫存安排車皮運(yùn)輸。
（2）啟車時(shí)間和開啟給煤機(jī)的編號。
（3）多長時(shí)間就把倉拉空了。
（4）頻繁開啟倉下給煤機(jī)的次數(shù)和空倉運(yùn)行時(shí)間。
（5）倉下皮帶的帶煤量。
生產(chǎn)數(shù)據(jù)曲線圖
2）優(yōu)化生產(chǎn)工藝
（1）21米的矸石倉，上限可設(shè)置為14米，留7米的余量；下限設(shè)置為3米，防止低倉位潰倉或因拉空倉而發(fā)生砸倉底現(xiàn)象，延長倉底耐磨板使用壽命。
（2）啟車卸料時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)開啟A點(diǎn)給煤機(jī)，當(dāng)A點(diǎn)倉位達(dá)到下限時(shí)關(guān)閉該給煤機(jī)，同時(shí)啟動B點(diǎn)給煤機(jī)繼續(xù)下料，當(dāng)B點(diǎn)倉位達(dá)到下限時(shí)自動關(guān)閉該給煤機(jī)，待倉下皮帶拉空時(shí)停止皮帶，完成一個(gè)循環(huán)。待倉位上升到上限時(shí)開啟A點(diǎn)給煤機(jī)。
（3）循環(huán)往復(fù)，達(dá)到節(jié)省電能和減少設(shè)備磨損的目的。
三、總體設(shè)計(jì)
1.多點(diǎn)位精確測量與智能控制的系統(tǒng)構(gòu)成
（1）依據(jù)自主研發(fā)的接觸式煤位計(jì)（智能煤位計(jì)）實(shí)時(shí)在線采集精確的倉位數(shù)據(jù)，生產(chǎn)期間煤位誤差±5mm。
（2）依據(jù)多點(diǎn)陣測量原理，應(yīng)用多點(diǎn)陣接觸式煤位計(jì)（智能煤位計(jì)）組網(wǎng)技術(shù)。
（3）針對每個(gè)筒倉6--8個(gè)點(diǎn)陣傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，構(gòu)建煤位點(diǎn)陣數(shù)據(jù)庫；基于煤位圖形分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤位圖像表達(dá)。
（4）使用4G+5G物聯(lián)網(wǎng)透傳技術(shù)，從倉上到配電室免布線，降低工程造價(jià)，減少施工勞動量，縮短施工改造周期。
多點(diǎn)測量手機(jī)APP截圖
（5）搭載了自主研發(fā)的“智慧管控云平臺”手機(jī)APP，無需專門巡檢設(shè)備；如果設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，維修工在收到手機(jī)APP推送的設(shè)備故障報(bào)警信息時(shí)第一時(shí)間帶上工具及所需配件趕往現(xiàn)場處理問題，縮短了維修時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，真正實(shí)現(xiàn)了自動化減人和無人值守的目的。
（6）基于精確的煤位測量，智能控制煤倉多點(diǎn)位入料時(shí)根據(jù)各個(gè)測量點(diǎn)位的高低自動灌倉，即：低點(diǎn)位入料，高點(diǎn)位停止，各點(diǎn)位循環(huán)往復(fù)，倉滿自動停止上級皮帶（預(yù)留點(diǎn)位），低倉位允許開機(jī)；實(shí)現(xiàn)塊煤、沫煤和倉位值均衡的效果，確保后續(xù)設(shè)備（篩子和破碎機(jī)）正常的入料需求。
（7）控制倉下多臺給煤機(jī)出料時(shí)依據(jù)高點(diǎn)位啟動液壓閘板和給煤機(jī)出料，低點(diǎn)位（≦3m）停止該給煤機(jī)并自動切換到其他同煤種高點(diǎn)位的給煤機(jī)繼續(xù)出料，保證下游皮帶的正常帶煤量、防止低倉位砸倉底和因拉空倉導(dǎo)致潰倉事故的發(fā)生。
（8）水煤圖像識別及邊緣計(jì)算，正常煤流呈松散狀，異常為泥石流狀或者泥乎乎狀；搭載的激光煤流（速）檢測儀，水煤（潰倉的前兆）＞正常煤流速為0.2m/s＜下料溜槽卡異物或蓬倉，杜絕潰倉和智能排除蓬倉現(xiàn)象。
（9）實(shí)現(xiàn)了調(diào)度根據(jù)當(dāng)前倉位（空高）指導(dǎo)井下生產(chǎn)和當(dāng)前庫存（噸）合理安排裝車計(jì)劃，提高車皮的有效使用率。
（10）倉內(nèi)煤塵瓦斯治理，根據(jù)啟車指令和瓦斯監(jiān)測數(shù)值自動開啟負(fù)壓入料系統(tǒng)。
數(shù)字化煤倉管控平臺
2.斷煤流與水煤的識別與系統(tǒng)構(gòu)成
利用給煤機(jī)出料口安裝的煤量監(jiān)測裝置（激光傳感器）+圖像識別系統(tǒng)（防爆攝像頭）對給煤機(jī)出料口煤的流速進(jìn)行監(jiān)控、水煤圖像識別及邊緣計(jì)算，正常煤流呈松散狀，異常為泥石流狀或者泥乎乎狀；水煤（潰倉的前兆）＞正常煤流速為0.2m/s＜下料溜槽卡異物或蓬倉，杜絕潰倉和智能排除蓬倉現(xiàn)象。
（1）系統(tǒng)監(jiān)測到某一給煤機(jī)出料口煤的流速過快時(shí)，自動關(guān)閉相應(yīng)的設(shè)備（給煤機(jī)或閘板），抑制潰倉事故的發(fā)生，同時(shí)打開相同煤種高點(diǎn)位的給煤機(jī)保證生產(chǎn)。
（2）系統(tǒng)監(jiān)測到某一給煤機(jī)出料口的煤流稀少時(shí)，自動加大該給煤機(jī)的頻率或控制閘板開關(guān)三次（擾亂溜槽卡堵現(xiàn)象）如還排除不了故障，將報(bào)警提示該給煤機(jī)溜槽發(fā)生卡堵現(xiàn)象（可通過無線透傳技術(shù)上傳至山焦智控云平臺手機(jī)APP報(bào)警），提醒人工處理，同時(shí)打開相同煤種高點(diǎn)位的給煤機(jī)保證生產(chǎn)。
（3）本系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控給煤機(jī)出料口煤的流速，綜合分析當(dāng)前煤流量等級，得出結(jié)論控制變頻式給煤機(jī)的運(yùn)行速度（或開關(guān)狀態(tài)），當(dāng)出現(xiàn)煤量流速過快或煤流稀少等狀態(tài)時(shí)，通過傳輸數(shù)據(jù)到PLC站，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，在上位機(jī)處報(bào)警提示，并進(jìn)行異常狀態(tài)自動處理，配合防爆攝像頭實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)抑制潰倉事故，保證正常生產(chǎn)的功能。
激光傳感、皮帶秤安裝位置
3.智能配煤
根據(jù)調(diào)度配洗比例和瞬時(shí)帶煤量的數(shù)據(jù)，運(yùn)用皮帶上安裝的煤量監(jiān)測裝置（激光傳感器）+皮帶秤的數(shù)據(jù)，智能調(diào)整給煤機(jī)的頻率來對瞬時(shí)帶煤量進(jìn)行微調(diào)，控制各煤種的單一煤種帶煤量。
（1）系統(tǒng)構(gòu)成
本系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控皮帶輸送機(jī)上的順煤流煤量大小，綜合分析當(dāng)前煤流量等級，得出結(jié)論控制皮帶輸送機(jī)（或變頻式給煤機(jī)）的運(yùn)行速度，使設(shè)備達(dá)到降低能耗，綠色運(yùn)輸?shù)墓δ堋?
煤量監(jiān)測裝置主要包括電源、主控器、顯示屏和激光傳感器及安裝附件組成。
電子皮帶秤主要由：雙機(jī)械秤架、稱重傳感器、速度傳感器、稱重顯示控制儀表、壁掛儀表柜、供橋箱以及安裝附件組成。
（2）煤量監(jiān)測裝置激光傳感安裝位置選擇
當(dāng)激光傳感器檢測到該皮帶來煤時(shí)，對單臺給煤機(jī)的出料粗調(diào)和發(fā)生堵溜槽現(xiàn)象提供技術(shù)參數(shù)。
（3）皮帶秤安裝位置選擇
選擇在皮帶機(jī)中部放置，減少動態(tài)測量對檢測準(zhǔn)確度的影響。
現(xiàn)場安裝圖
四、應(yīng)用效果
通過對自主研發(fā)的接觸式煤位終端傳感器（智能煤位計(jì)）進(jìn)行深入的研究和試驗(yàn)應(yīng)用并形成產(chǎn)品，取得良好效果，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，具有圖像算法研究基礎(chǔ)。
搭載了自主研發(fā)的“智慧管控云平臺”手機(jī)APP，無需專門巡檢設(shè)備；在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，維修工收到手機(jī)APP推送的設(shè)備故障報(bào)警信息時(shí)第一時(shí)間到現(xiàn)場處理問題，縮短了維修時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，真正實(shí)現(xiàn)了自動化減人和無人值守的目的。
該項(xiàng)目填補(bǔ)了當(dāng)前國內(nèi)煤企精確測倉終端傳感器的空白，拓展了智慧礦山之?dāng)?shù)字化煤倉智控項(xiàng)目，值得借鑒推廣應(yīng)用。
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