導語：在“機械化換人，自動化減人”的背景下，為了改善現(xiàn)場工人的工作環(huán)境，進一步提升生產(chǎn)安全，同時提高勞動效率，在廠、礦實施“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》，介紹了多點位精確測量與智能控制的系統(tǒng)構成，斷煤流與水煤的識別與系統(tǒng)構成，智能配煤的問題，縮短了維修時間，提高了生產(chǎn)效率，真正實現(xiàn)了自動化減人和無人值守的目的。
一、項目背景
智能煤位計
1.煤倉料位計測量不準、誤差大。煤倉料位測量核心關鍵技術是筒倉料位計在線測量的精度和可靠性。目前國內(nèi)外傳統(tǒng)筒倉料位計的測倉方式有雷達、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，與實際倉位不符，不能根據(jù)實際倉位指導井下生產(chǎn)和安排裝車運輸，經(jīng)常出現(xiàn)車輛等待裝載現(xiàn)象，浪費資源。
以煤倉高度60米為例，當倉位在40米以上時誤差是1-2米；當倉位在40米以下時誤差是5-7米。不能實時掌握倉位變化情況，主要依靠職工間隔2小時用人工測倉的方法來觀察倉位變化，增加了職工的勞動強度；有時可能發(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時費力、影響生產(chǎn)還增加額外的費用，清理撒煤也增加了職工的勞動強度。
人工測倉
重錘料位計
雷達料位
4.單點入料多點卸料時，單組給煤機長時間運行，會導致長時間低倉位或空倉運行（砸倉底），而下游皮帶出現(xiàn)大馬拉小車現(xiàn)象，浪費能耗、增加設備磨損。
低倉位或空倉運行數(shù)據(jù)曲線圖
5.多點入料多點卸料時，由于種種原因經(jīng)常是單點入料，導致沫煤堆積，塊煤滑向低點位，假如此時出料時剛好開啟的是低點位給煤機，出料全是塊煤，下游破碎機吃不過來，易發(fā)生破碎機壓死現(xiàn)象，影響生產(chǎn)時間。
在“機械化換人，自動化減人”的背景下，為了改善現(xiàn)場工人的工作環(huán)境，進一步提升生產(chǎn)安全，同時提高勞動效率；因此在廠、礦實施“智慧倉儲無人值守系統(tǒng)”項目是非常有必要的。
二、研究內(nèi)容
1.技術方案
研發(fā)數(shù)字化煤倉，分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)得出生產(chǎn)結論，總結經(jīng)驗和優(yōu)化生產(chǎn)工藝，達到節(jié)能增效和延長設備使用壽命的目的。
以“智慧倉儲無人值守系統(tǒng)”為基礎，從底層實用技術出發(fā)，試點推行，全面帶動集團內(nèi)部礦井乃至國內(nèi)煤企數(shù)字化倉儲轉(zhuǎn)型。在集團調(diào)度信息平臺實現(xiàn)所有廠礦當前庫存數(shù)據(jù)上傳，根據(jù)數(shù)據(jù)信息指導礦井生產(chǎn)和安排車皮運輸計劃。
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，停車時的精確倉位（庫存），調(diào)度可根據(jù)庫存安排車皮運輸。
（2）啟車時間和開啟給煤機的編號。
（3）多長時間就把倉拉空了。
（4）頻繁開啟倉下給煤機的次數(shù)和空倉運行時間。
（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，上限可設置為14米，留7米的余量；下限設置為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，系統(tǒng)默認開啟A點給煤機，當A點倉位達到下限時關閉該給煤機，同時啟動B點給煤機繼續(xù)下料，當B點倉位達到下限時自動關閉該給煤機，待倉下皮帶拉空時停止皮帶，完成一個循環(huán)。待倉位上升到上限時開啟A點給煤機。
（3）循環(huán)往復，達到節(jié)省電能和減少設備磨損的目的。
三、總體設計
1.多點位精確測量與智能控制的系統(tǒng)構成
（1）依據(jù)自主研發(fā)的接觸式煤位計（智能煤位計）實時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)多點陣測量原理，應用多點陣接觸式煤位計（智能煤位計）組網(wǎng)技術。
（3）針對每個筒倉6--8個點陣傳感器數(shù)據(jù)進行融合分析，構建煤位點陣數(shù)據(jù)庫；基于煤位圖形分析技術，實現(xiàn)煤位圖像表達。
（4）使用4G+5G物聯(lián)網(wǎng)透傳技術，從倉上到配電室免布線，降低工程造價，減少施工勞動量，縮短施工改造周期。
多點測量手機APP截圖
（5）搭載了自主研發(fā)的“智慧管控云平臺”手機APP，無需專門巡檢設備；如果設備發(fā)生故障時，維修工在收到手機APP推送的設備故障報警信息時第一時間帶上工具及所需配件趕往現(xiàn)場處理問題，縮短了維修時間，提高了生產(chǎn)效率，真正實現(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，智能控制煤倉多點位入料時根據(jù)各個測量點位的高低自動灌倉，即：低點位入料，高點位停止，各點位循環(huán)往復，倉滿自動停止上級皮帶（預留點位），低倉位允許開機；實現(xiàn)塊煤、沫煤和倉位值均衡的效果，確保后續(xù)設備（篩子和破碎機）正常的入料需求。
（7）控制倉下多臺給煤機出料時依據(jù)高點位啟動液壓閘板和給煤機出料，低點位（≦3m）停止該給煤機并自動切換到其他同煤種高點位的給煤機繼續(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致潰倉事故的發(fā)生。
（8）水煤圖像識別及邊緣計算，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）實現(xiàn)了調(diào)度根據(jù)當前倉位（空高）指導井下生產(chǎn)和當前庫存（噸）合理安排裝車計劃，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)構成
利用給煤機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）對給煤機出料口煤的流速進行監(jiān)控、水煤圖像識別及邊緣計算，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)測到某一給煤機出料口煤的流速過快時，自動關閉相應的設備（給煤機或閘板），抑制潰倉事故的發(fā)生，同時打開相同煤種高點位的給煤機保證生產(chǎn)。
（2）系統(tǒng)監(jiān)測到某一給煤機出料口的煤流稀少時，自動加大該給煤機的頻率或控制閘板開關三次（擾亂溜槽卡堵現(xiàn)象）如還排除不了故障，將報警提示該給煤機溜槽發(fā)生卡堵現(xiàn)象（可通過無線透傳技術上傳至山焦智控云平臺手機APP報警），提醒人工處理，同時打開相同煤種高點位的給煤機保證生產(chǎn)。
（3）本系統(tǒng)實時監(jiān)控給煤機出料口煤的流速，綜合分析當前煤流量等級，得出結論控制變頻式給煤機的運行速度（或開關狀態(tài)），當出現(xiàn)煤量流速過快或煤流稀少等狀態(tài)時，通過傳輸數(shù)據(jù)到PLC站，進行邏輯運算，在上位機處報警提示，并進行異常狀態(tài)自動處理，配合防爆攝像頭實時查看現(xiàn)場，實現(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)度配洗比例和瞬時帶煤量的數(shù)據(jù)，運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)整給煤機的頻率來對瞬時帶煤量進行微調(diào)，控制各煤種的單一煤種帶煤量。
（1）系統(tǒng)構成
本系統(tǒng)實時監(jiān)控皮帶輸送機上的順煤流煤量大小，綜合分析當前煤流量等級，得出結論控制皮帶輸送機（或變頻式給煤機）的運行速度，使設備達到降低能耗，綠色運輸?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
當激光傳感器檢測到該皮帶來煤時，對單臺給煤機的出料粗調(diào)和發(fā)生堵溜槽現(xiàn)象提供技術參數(shù)。
（3）皮帶秤安裝位置選擇
選擇在皮帶機中部放置，減少動態(tài)測量對檢測準確度的影響。
現(xiàn)場安裝圖
四、應用效果
通過對自主研發(fā)的接觸式煤位終端傳感器（智能煤位計）進行深入的研究和試驗應用并形成產(chǎn)品，取得良好效果，達到設計要求，具有圖像算法研究基礎。
搭載了自主研發(fā)的“智慧管控云平臺”手機APP，無需專門巡檢設備；在設備出現(xiàn)故障時，維修工收到手機APP推送的設備故障報警信息時第一時間到現(xiàn)場處理問題，縮短了維修時間，提高了生產(chǎn)效率，真正實現(xiàn)了自動化減人和無人值守的目的。
該項目填補了當前國內(nèi)煤企精確測倉終端傳感器的空白，拓展了智慧礦山之數(shù)字化煤倉智控項目，值得借鑒推廣應用。
轉(zhuǎn)化果平臺咨詢電話：400-1817-969
