黃志友

摘要：基于帶式輸送機構建礦石等物料運輸?shù)闹悄芸刂葡到y(tǒng)，可以促進產(chǎn)業(yè)升級，提高生產(chǎn)效率并降低勞動強度。提出了一種帶式輸送機智能控制系統(tǒng)架構方法，描述了系統(tǒng)架構中的智能帶式輸送機、地面綜合服務站、知識領域庫和信息融合器等組件的功能，探索采礦業(yè)智能化的新途徑。

關鍵詞：帶式輸送機;智能控制;系統(tǒng)架構

0? 引言

帶式輸送機廣泛應用于礦石等物料輸送，其張緊裝置是輸送機正常啟動、運行的核心部件，它的自動化控制平水決定著礦石開采運輸效率。當前我國銅礦等多分布在偏遠山區(qū)，區(qū)域廣闊且礦井深長，每個礦區(qū)同時有多臺帶式運輸機在協(xié)同工作，帶式輸送機的運送負載、運行工況和工作環(huán)境等變化范圍較大，這使得帶式輸送機必須具備大運量、長距離、井下高可靠性和大功率等性能，對張緊裝置的控制提出了更高的要求[1]。

帶式輸送機的控制系統(tǒng)從基于固定力控制的自動控制，逐步發(fā)展成現(xiàn)代普遍采用的自適應控制，自適應控制有效提高了自動化水平，提升了控制效率。但是自適應控制是基于傳感器數(shù)據(jù)的參數(shù)的反饋控制，對復雜多變的環(huán)境和自動故障處理方面存在不足，急需新的控制理念優(yōu)化目前的自適應控制系統(tǒng)。本文提出應用人工智能技術，構建帶式輸送機智能控制系統(tǒng)，通過智能調(diào)節(jié)張緊裝置張緊力的，實現(xiàn)帶式輸送機的智能控制，提高礦石開采等輸送經(jīng)濟效率。

1? 帶式輸送機智能化的意義

1.1 提高智能化水平，促進產(chǎn)業(yè)升級

智能控制系統(tǒng)的是以知識和經(jīng)驗為基礎的擬人控制系統(tǒng)，具備感知和認知、在線規(guī)劃和學習、推理決策和多執(zhí)行機構協(xié)同等能力[2]。帶式輸送機張緊裝置通過智能控制，能按照人給定的指令集自選或自編程序去適應環(huán)境，自動完成復雜的控制工作，并將執(zhí)行的控制指令，環(huán)境參數(shù)和執(zhí)行響應情況記錄下來，融入專家決策系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)自學習與提升。智能控制融合應用了移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術，是智能化和產(chǎn)業(yè)升級的重要標志。

1.2 提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度

智能控制是人工智能重要的應用領域，推動著控制技術的變革和發(fā)展。智能控制將人的經(jīng)驗知識直接應用于控制過程，并不斷自學習積累，實現(xiàn)在無人干預的情況下自主地驅(qū)動智能設備實現(xiàn)自動控制，達到控制目標的，是多源信息融合、人工智能、信息網(wǎng)絡和控制論等學科的交叉。通過人與智能設備的協(xié)同合作，擴大、拓展，智能控制系統(tǒng)可以部分取代人工在控制過程中的腦力或體力勞動。

2? 智能控制系統(tǒng)構架

帶式輸送機智能控制系統(tǒng)是由帶式輸送機和應用專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，它在控制過程中能進行智能執(zhí)行控制活動，完成分析、推理、判斷、構思和決策等。帶式輸送機智能控制系統(tǒng)由帶式輸送機、人機交互計算機、決策數(shù)據(jù)庫、通信網(wǎng)絡和各類知識領域庫組成。在帶式輸送機智能控制系統(tǒng)建設時，可將決策數(shù)據(jù)庫、人機交互計算機和知識領域庫等集成到地面綜合服務站，構建的帶式輸送機智能控制系統(tǒng)架構如圖1所示。

圖1中矩形框為智能控制系統(tǒng)的實體設備，柱形框為虛擬知識領域，典型的知識領域有故障知識庫和決策知識庫等。實心箭頭表示控制系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)流，空心箭頭示意網(wǎng)絡通信鏈路。橢圓框表示智能控制系統(tǒng)執(zhí)行的分析、處理、運算和控制等操作過程。主要組件的功能如下：

2.1 帶式輸送機

基于智能控制系統(tǒng)的帶式輸送機是一種智能化的設備，通過傳動電機和張緊裝置等完全自主控制，可以在不需要人工指令的幫助下完全自主地完成輸送任務。完整的智能帶式輸送機具備的能力包括自身狀態(tài)的監(jiān)控、環(huán)境信息的收集、數(shù)據(jù)的分析及做出相應的響應。

2.2 地面綜合服務站

地面綜合服務站是帶式輸送機智能控制系統(tǒng)的重要組成部分，完成對智能帶式輸送機、物料及數(shù)據(jù)鏈的狀態(tài)監(jiān)視和操作控制[3]。地面綜合服務站通過遠程數(shù)據(jù)鏈路與智能帶式輸送機實現(xiàn)互聯(lián)互通，通過地面綜合服務站中的人機界面，使操作員實現(xiàn)對智能帶式輸送機工作狀態(tài)、皮帶載荷狀態(tài)的規(guī)劃、監(jiān)視，并實現(xiàn)必要時的干預和決策。

2.3 知識領域庫

知識領域庫是智能控制系統(tǒng)高效運行的數(shù)據(jù)支撐和決策基礎，主要包括故障知識庫和決策知識庫。帶式輸送機在多變的環(huán)境條件下工作，其故障具有多樣性和復雜性。故障識別是故障專家知識庫的構建并知識規(guī)則化，在自身復雜系統(tǒng)及外部復雜環(huán)境下的故障檢測，并針對檢測的故障依據(jù)故障專家知識庫進行故障識別，按照預設的評判體系決策。智能控制決策知識中專家系統(tǒng)知識全面性與準確性，決策指令的可靠性與可信度，評判標準的邏輯合理性時效性與可執(zhí)行性和評判規(guī)則與決策結果等是智能控制決策的難點[4]。

2.4 信息融合器

信息融合器是完成多源信息融合處理和分析的設備。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和傳輸方法很難滿足帶式輸送機智能化需，要充分利用多源信息復用機制，將來自不同信源的大容量信息在地面綜合服務站構建混合數(shù)據(jù)流并時時復用。采用多源信息處理架構設計，利用帶式輸送機上所有傳感器獲取運行狀態(tài)信息，而后通過有線或無線接入至地面綜合服務站，完成運行信息檢測及特征提取，在領域知識的指導以及相關數(shù)據(jù)庫支持下，運用信息融合算法，實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測與識別信息的顯示，以及輸送任務的監(jiān)控和引導。

3? 展望

智能控制系統(tǒng)應用是人工智能技術從理論走向工程應用的必由之路，加快推進智能控制系統(tǒng)在各行業(yè)的應用拓展是面向未來科技，服務于經(jīng)濟建設的重要重要舉措。針對銅礦等開采作業(yè)特點，可以以帶式輸送機的控制為切入點，探索構建礦石開采業(yè)遠程的應用型的能控制系統(tǒng)，加速產(chǎn)業(yè)升級與轉(zhuǎn)型。

參考文獻：

[1]楊張利.農(nóng)機作業(yè)履帶式行走張緊系統(tǒng)的自適應控制策略[J].重慶理工大學學報，2019（4）：156-160.

[2]楊洋.帶式輸送機液壓張緊自適應控制系統(tǒng)[D].西安：西安科技大學，2018.

[3]宋偉.井下皮帶輸送機運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)[D].青島：青島科技大學，2014.

[4]溫曉磊.港口皮帶輸送機液壓張緊裝置可靠性研究[D].秦皇島：燕山大學，2018.