数字化煤炭站台中的煤炭智能采制化系统的开发

数字化煤炭站台中的煤炭智能采制化系统的开发

于兆惠

鄂尔多斯市国源矿业开发有限责任公司   内蒙古鄂尔多斯市   017100 

摘要：目前中国煤矿开采已经开启了智能化模式，煤矿智能化开采是将人工智能、物联网、大数据分析、云计算等先进技术与煤矿井下生产设备、地质情况等进行融合，形成了生产设备全面感知、自主学习、及时预测、动态决策的机器智能系统，实现了煤矿采煤工作面生产流程全自动化，在这种情况下，必须在煤炭检测工作中融合智慧模式，以此来保障样品安全的同时，可以在一定程度上帮助企业缩减开支，强化经济效益，促进行业可持续发展。系统将标准化、智能化和信息化的建设理念和传统管理以及煤炭站台现状相结合，在符合企业质量效益的需求下改进煤炭检测设施。本文主要论述了数字化煤炭站台中的煤炭智能采制化系统的开发，仅供参考。

关键词：数字化；煤炭站台；智能开采

引言

煤炭是中国工业发展的基础能源，对促进中国国民经济发展具有重要作用。煤碳检测是个有连续性的系统工作，长期以来，传统检测工作误差因素多，工作量大。故煤炭检测应该率先进行自动化、智能化升级改造，以适应安全生产的需要。

1煤炭采制样简介

1.1 煤炭采样

煤的采样，无论是手动还是机械采样，必须采取数量与原始批次非常相似但质量成比例相同的煤。但煤质并不总是均匀的，而且可变性使其难以具有代表性。在对煤炭进行化验之前，必须获得具有代表性的样品。煤炭采样应严格依据 GB 475—2008 “商品煤样人工采取方法”进行现场操作。输煤设施的变化使得几乎不可能发布一套适用于每种人工取样情况的规则。采样方法的选择取决于抽样目的、所需精度、场地的可行性以及技术、经济和时间限制等因素。从静止的物料中手动采集代表性样品涉及非常大的困难，自动取样系统，肯定会在质量和成本方面产生具有代表性的样品。当进入采样区域后，PLC 判断位置，给机器人一个动作指令，机器人抓取煤样放入接料胶带入料口，通过胶带将煤样输送至破碎机，破碎完后进入缩分器缩分，缩分的子样流入收集器中，弃样流入斗提机中，然后通过斗提将弃样返回到弃料胶带，弃料胶带将弃料输送至弃料斗中，通过机器人抓取把弃料放入车中，尽管可能存在与人为判断相关的错误，但可以避免，可以有效地收集可定义数量的样品。

1.2 煤炭制样

煤炭制样应依据 CB 474—2008“煤样的制备方法”进行操作。在取样过程的每一步都存在破碎、研磨和均匀混合的问题。在煤中发现的不同密度的材料很容易导致其离析，尤其是当颗粒尺寸范围较大时。在一次操作中，将煤从大颗粒破碎到非常小的颗粒，或同时破碎和研磨煤，往往会产生大范围的颗粒尺寸和高浓度的非常细的颗粒。考虑到煤的起始粒度和性质，破碎、研磨和粉碎应包括合理数量的步骤。应注意进料尺寸、破碎机类型、破碎机容量、进料速率和产品尺寸的均匀性、筛分和大气平衡的步进尺寸减小、破碎机清洁度。任何可能影响煤炭物理化学性质的此类变量应在实验室进行监测和记录，其影响应量化为测量误差或不确定度。

2煤炭制样阶段存在的问题

2.1 留样量过大

在制样阶段理论上是需要按照严格的规范进行操作的，但是因为实际操作中会受到一些因素的影响，所以很难按照真正的流程进行，特别是在使用破碎缩分联合制样机时，出现的问题会更加明显，因为对于出料粒度和留样量的规定，不能很好的规范，这样就会造成留样量过大的问题。

2.2 取全水方法不统一

根据相关规定显示，对于粒度在一定范围中必须选用取全水样，但是对于一些量比较少的情况下，就不能使用这样的操作进行，因此，这样就出现了取全水方法不统一的情况，这样就会对制样有很严重的影响，对最后的结果的准确性有着严重的影响。

2.3 空气干燥煤样实现过程不统一

一般是采用自然晾干法，并且按照相关标准在一定温度的烘箱中进行烘烤，并且要按照时间的规定进行，但是因为使用的方法操作不正确，这样就会使得过程出现了不统一的问题。自动制样一般采用机器人实现，机器人按照预先设定的操作流程、制样方案完成制样工作。现阶段自动制样仍存在下述问题：（1）自动制样适用于含水率较低的煤样。（2）自动制样功能仍有较大的提升空间，如自动分拣、制样数据制动传输等。（3）稳定性仍需进一步提升，如：自动制样设备断电复位后无法自动启动，仍需要人工复杂操作完成制样。

3数字化煤炭站台中的煤炭智能采制化系统的开发

3.1煤炭智能采制化系统目标

(1)一个管控中心。建设煤质智能检测中心，集成制样、存样、化验等环节的集中布局，并实现煤炭采、制、化、存、控等各环节管理功能，形成一个管控中心。(2)两个隔离。人与煤样隔离，通过自动控制的机械设备，实现自动采样、制样、化验、存样、传输，保证中间过程人不接触煤样。人与数据隔离，通过信息化管理系统，将煤炭检测全过程管理设备进行联网，实现数据自动采集和信息处理。(3)三化融合。标准化，实现煤炭质量检测全过程的规范化和标准化，各个环节均符合国家标准要求。智能化，实现采样、制样、化验、存样、传输等设备自动化运行和设备管理智能化。信息化，煤炭流转的各个环节数据实现信息化集成管理。(4)四个集中管控。采、制、存、化集中管控一体化布局，建设煤质智慧管控中心，实现采样、制样、存样、化验等环节的集中布局，建设煤质智慧管控系统，实现采样、制样、存样、化验等环节设备的集中管控。建设煤质检测信息化管理系统，集成煤炭流转的各环节数据信息化管理。

3.2智能采样系统

煤样采样由于相对简单，采样技术也相对成熟，现有使用各类型的机械化采样设备，如汽车门式采样等、带式输送机中部采样机等，各采样系统整体构成均由采样单元、一体化制样单元、集样单元、弃料返排单元和控制单元5部分组成。智能化采样系统应具备下述主要功能：（1）采样时漏煤、堵煤或撒煤等故障发生率较低。（2）采样设备可接受远程集控中心发出的指令，并按照带式输送机运输煤量合理确定采样方案。（3）采样设备可实现长时间、无间断运行，运行可靠性高，仅需要进行常规的巡视、保养以及检修等工作即可满足使用。（4）获取到的煤样可转运至制样间，运输过程中受基本不受外界环境影响。智能化采制化系统硬件结构主要包括有采样设备、制样室、煤样间、控制台以及传送系统等构成。通过远程集中控制系统作业人员无需接触煤样即可完成煤样取样、制备化验及分析，从而解决人员因素对化验、试验结果影响。

3.3智能信息化管控系统

智能信息化管控系统以煤炭检测相关业务需求为原则，对煤炭质量数据及管理数据进行采集、记录、报告、存储、传输、检索等处理。通过该系统，能够实现对采制化现场及实验室资源的全面管控，建立基于工业物联网通讯规范的设备信息化模型，实现各环节信息及数据的写入、读取和实时交换。管控系统所有过程数据不落地，自动采集、汇总、分析、处理，数据可溯源，采制化全过程实现实时监控，避免人为干扰。系统主要采用B/C/S模式设计，与用户交互数据采用人机界面友好的B/S模式，仪器设备数据采集用数据安全系数较高的C/S端，设备层直接与C/S采用串口、数据库等多型的数据对接方式进行对接。

结束语

煤炭智能采制化系统集采样制样化验于一体，其应用后可有效提升数字化煤炭站台中的煤炭产品质量监管水平，及时准确地反馈站台煤质信息，将推动煤质规范化管理，开创煤炭采制智能化作业的新局面。

参考文献

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［2］周宁．国华电力入厂煤“采制化”管理［J］．煤质技术，2007(1):13－15．

［3］赵忠辉，王阳阳．机械化采制样现状与发展趋势分析［J］．煤炭工程，2018，50(7):124－128．