施躍新

(南京寶地梅山產(chǎn)城發(fā)展有限公司礦業(yè)分公司， 江蘇 南京 210039)

0 引言

隨著國(guó)家環(huán)境保護(hù)力度的加大，為了響應(yīng)國(guó)家“十二五”號(hào)召，國(guó)內(nèi)各大礦山都在逐步關(guān)閉尾礦庫(kù)，實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)“零排放”。在此基礎(chǔ)上，充填采礦法的重要性越來(lái)越高。然而，原先的傳統(tǒng)采礦法效率較低，人力物力投入大，難以進(jìn)行系統(tǒng)化管理。對(duì)此，礦山充填自動(dòng)化系統(tǒng)管理成為必然趨勢(shì)。

針對(duì)礦山充填自動(dòng)化系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)一些專(zhuān)家學(xué)者已對(duì)其進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究。例如吳迪等[1]研制了一套自動(dòng)化充填料漿環(huán)管實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)礦山充填環(huán)管輸送工藝的自動(dòng)化運(yùn)行；冉濤等[2]在礦山膠結(jié)充填站運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)操作網(wǎng)絡(luò)M-NET實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，并將采集參數(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題；茶強(qiáng)華[3]使用PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了膏體充填配料自動(dòng)化控制，通過(guò)上位機(jī)設(shè)定膏體配比及尾砂流量，系統(tǒng)可全自動(dòng)配料，并可將工藝流程在電腦屏幕上動(dòng)態(tài)顯示；呂世武等[4]在阿舍勒銅礦充填站建設(shè)了分層、分布式的自控系統(tǒng)，對(duì)充填料漿進(jìn)行檢測(cè)、計(jì)量、控制和調(diào)節(jié)。

目前，一般的充填系統(tǒng)自動(dòng)控制大多采用PLC控制系統(tǒng)，不具備統(tǒng)一顯示操作和分散控制功能[5]。根據(jù)某礦山現(xiàn)有充填設(shè)備與工藝，設(shè)計(jì)一套采用冗余DCS控制系統(tǒng)的充填自動(dòng)化系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)支持分布式部署[6]，具備安全可靠雙冗余的高速通信網(wǎng)絡(luò)，自帶冗余CPU，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)采集及輸出信號(hào)品質(zhì)的判斷與標(biāo)量變換、故障帶電拔、隨機(jī)變化，系統(tǒng)的拓展性與開(kāi)放性良好。系統(tǒng)具備三維展示操作、一鍵連鎖啟停、故障連鎖停車(chē)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、報(bào)警等功能。系統(tǒng)建設(shè)成功后，將極大地降低勞動(dòng)力成本，提高充填質(zhì)量與充填效率，確保充填體的穩(wěn)定性與回采的安全性[7]。

1 總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用 3+2的多層結(jié)構(gòu)，即三層設(shè)備+兩層網(wǎng)絡(luò)，層級(jí)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)層級(jí)結(jié)構(gòu)

三層設(shè)備包括：

（1）執(zhí)行層：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（傳感器、執(zhí)行器、機(jī)電一體化大型設(shè)備）；

（2）控制層：控制設(shè)備（控制器等）；

（3）管理層：操作設(shè)備（操作員站、工程師站）。

兩層網(wǎng)絡(luò)包括：

（1）控制網(wǎng)：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制器之間的通信連接，系統(tǒng)采用以太網(wǎng)、MODBUS、PROFIBUS等標(biāo)準(zhǔn)通用接口，方便實(shí)現(xiàn)與第三方設(shè)備、PLC系統(tǒng)、智能儀表、智能電氣設(shè)備的通信；

（2）管控網(wǎng)：控制設(shè)備與管理層操作設(shè)備之間的通信連接，通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。

主干網(wǎng)絡(luò)和下層控制網(wǎng)絡(luò)采用 IP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)模式，運(yùn)行協(xié)議為以太網(wǎng)相關(guān)協(xié)議，其他傳感器信息采集網(wǎng)絡(luò)符合抗干擾和傳輸距離規(guī)范。網(wǎng)絡(luò)連接架構(gòu)選用星形和環(huán)網(wǎng)混合結(jié)構(gòu)，所有網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)應(yīng)至少預(yù)留3個(gè)以上接口，以便擴(kuò)充應(yīng)用。

2 充填工藝參數(shù)控制與監(jiān)測(cè)

由于整個(gè)充填工藝需要多個(gè)流程相互配合才可實(shí)現(xiàn)，根據(jù)某礦山的充填總體工藝流程，將系統(tǒng)劃分為：中控室主控站，分級(jí)脫水車(chē)間、分級(jí)尾砂堆場(chǎng)與充填系列3大分控站。主控站與分控站均設(shè)有PLC柜與觸摸面板，各自管控相應(yīng)流程運(yùn)行。

2.1 中控室主控站

2.1.1 主控站設(shè)備

與主控站連接的設(shè)備主要為通用輔助設(shè)備設(shè)施，以及機(jī)電一體化設(shè)備，包括：深錐濃密機(jī)、絮凝劑制備系統(tǒng)、空壓機(jī)、廢水池液位計(jì)與潛污泵、事故池潛污泵、充填站設(shè)備開(kāi)車(chē)警鈴與運(yùn)行警示燈。

2.1.2 控制監(jiān)測(cè)內(nèi)容

與深錐濃密機(jī)、架凝劑制備控制系統(tǒng)、充填站空壓機(jī)、廢水池潛污泵PLC控制系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程控制啟停，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議獲取深錐濃密機(jī)的啟、停、故障等工作狀態(tài)，以及各工作參數(shù)。

在1000 m和500 m的高位水池安裝液位傳感器，對(duì)高位水池的水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)；

在充填站旁邊廢水池內(nèi)設(shè)置液位計(jì)，檢測(cè)廢水池液位，廢水池液位異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

2.2 分級(jí)脫水車(chē)間分控站

2.2.1 系統(tǒng)工藝

分級(jí)脫水車(chē)間主要負(fù)責(zé)選廠全尾砂的濃密分級(jí)以及粗砂脫水。其工藝流程為：選礦廠出來(lái)的尾礦由泵站揚(yáng)送至濃密機(jī)，濃密機(jī)的底流由泵揚(yáng)送至水力旅流器組，旋流器組的粗粒級(jí)底流自流至陶瓷過(guò)濾機(jī)過(guò)濾。濃密機(jī)的溢流利用泵揚(yáng)送至新深錐濃密機(jī)進(jìn)行再次濃密。

其對(duì)應(yīng)的設(shè)備主要為濃密機(jī)、濃密機(jī)底流泵、濃密機(jī)溢流泵、陶瓷過(guò)濾機(jī)。

2.2.2 控制監(jiān)測(cè)內(nèi)容

在選廠尾砂輸送管道上安裝射線濃度計(jì)與電磁流量計(jì)，監(jiān)測(cè)選廠尾砂的濃度、流量。

遠(yuǎn)程控制濃密機(jī)及其底流泵、溢流泵啟停及工作參數(shù)，在底流泵出口管路安裝壓力變送器和射線濃度計(jì)，監(jiān)測(cè)底流泵出口壓力和出口砂漿濃度，此參數(shù)可以通過(guò)改變底流泵電機(jī)來(lái)運(yùn)行參數(shù)控制。

陶瓷過(guò)濾機(jī)由于其顯著的節(jié)能、高產(chǎn)、濾餅水份低、超群的回收率及水資源利用率高，廣泛用于地下礦山[8]，但因其材質(zhì)容易損壞，需要遠(yuǎn)程控制，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)，保證其穩(wěn)定運(yùn)行，并在其附近布置警鈴與警示燈，在機(jī)器運(yùn)作前及運(yùn)作時(shí)報(bào)警提示。

2.3 分級(jí)尾砂堆場(chǎng)分控站

2.3.1 系統(tǒng)工藝

尾砂堆場(chǎng)主要負(fù)責(zé)分級(jí)尾砂的輸送、儲(chǔ)存和供料。分級(jí)尾砂由陶瓷過(guò)濾機(jī)過(guò)濾后，通過(guò)帶式輸送機(jī)輸送至堆場(chǎng)并進(jìn)行堆場(chǎng)布料，經(jīng)尾漿沉淀場(chǎng)沉淀后，通過(guò)汽車(chē)運(yùn)送至分級(jí)尾砂堆場(chǎng)。充填作業(yè)時(shí)，尾砂由鏟車(chē)或帶式輸送機(jī)輸送至砂倉(cāng)，通過(guò)砂倉(cāng)底部振動(dòng)給料機(jī)、布料帶式輸送機(jī)，由布料帶式輸送機(jī)上的犁式卸料器對(duì)緩沖尾砂倉(cāng)進(jìn)行卸料。本分控站對(duì)應(yīng)的設(shè)備包括：5條帶式輸送機(jī)、1條布料帶式輸送機(jī)、4臺(tái)犁式卸料器。

2.3.2 控制監(jiān)測(cè)內(nèi)容

在陶瓷過(guò)濾機(jī)下與受砂倉(cāng)下帶式輸送機(jī)上安裝皮帶秤，對(duì)運(yùn)輸物料進(jìn)行自動(dòng)稱重，系統(tǒng)對(duì)接皮帶秤實(shí)時(shí)獲取計(jì)量數(shù)據(jù)；

受砂倉(cāng)頂部安裝雷達(dá)料位計(jì)，監(jiān)測(cè)砂倉(cāng)內(nèi)的物料高度；

遠(yuǎn)程連鎖控制 5條帶式輸送機(jī)啟停及工作參數(shù)，啟動(dòng)順序原則上按原物料走向的逆向順序依次啟動(dòng)，正常停機(jī)的順序按照物料走向的正向順序依次延時(shí)停車(chē)，啟停時(shí)間間隔應(yīng)足夠處理該設(shè)備上的剩余物料，其中每條輸送機(jī)的各個(gè)拉繩開(kāi)關(guān)、輕跑偏開(kāi)關(guān)、重跑偏開(kāi)關(guān)的信號(hào)獨(dú)立接入系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)故障地點(diǎn)進(jìn)行精確定位，且每條輸送機(jī)兩側(cè)分別布置警示燈，堆場(chǎng)車(chē)間內(nèi)布置警鈴，由系統(tǒng)自動(dòng)控制，在設(shè)備作業(yè)啟動(dòng)前進(jìn)行報(bào)警提示。

其中三號(hào)輸送機(jī)需要能夠正反向移動(dòng)，正向移動(dòng)輸送物料至四號(hào)輸送機(jī)，反向移動(dòng)輸送至尾漿沉淀場(chǎng)，并可自動(dòng)控制其他輸送機(jī)的啟停。為此，在三號(hào)輸送機(jī)配置自動(dòng)布料系統(tǒng)，運(yùn)行人員只需在上位機(jī)設(shè)置相關(guān)卸料參數(shù)，系統(tǒng)根據(jù)皮帶定位系統(tǒng)和料位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)控制皮帶的移動(dòng)和卸料。自動(dòng)布料系統(tǒng)分為以下子系統(tǒng)。

（1）皮帶定位系統(tǒng)。通過(guò)RFID定位方式，對(duì)皮帶的布料位置進(jìn)行定位。在皮帶軌道一側(cè)間隔安裝RFID射頻卡/磁釘，在皮帶布料口側(cè)面安裝RFID讀卡器/磁釘識(shí)別器，用于對(duì)皮帶位置進(jìn)行定位。

（2）料位測(cè)量系統(tǒng)。在皮帶布料位置下方，設(shè)置下方開(kāi)口的防震、不銹鋼箱，箱內(nèi)安裝高精度雷達(dá)物位計(jì)，對(duì)布料位置下方的物料高度進(jìn)行測(cè)量。

（3）電控系統(tǒng)。將帶式輸送機(jī)供電的接觸器改為常閉狀態(tài)，同時(shí)接入兩端限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)帶式輸送機(jī)行走至限定位置觸發(fā)限位開(kāi)關(guān)時(shí)，斷開(kāi)系統(tǒng)供電，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的緊急停車(chē)。電控系統(tǒng)同時(shí)需要為帶式輸送機(jī)上其他子系統(tǒng)進(jìn)行供電。

（4）安全保障系統(tǒng)。自動(dòng)布料系統(tǒng)具備 3層安全保障：第一，智能控制系統(tǒng)+定位系統(tǒng)程序保障。在帶式輸送機(jī)上設(shè)定皮帶可移動(dòng)區(qū)域，控制系統(tǒng)根據(jù)皮帶的實(shí)時(shí)定位進(jìn)行判斷，當(dāng)皮帶移動(dòng)超出可移動(dòng)區(qū)域時(shí)，控制系統(tǒng)控制皮帶停機(jī)并進(jìn)行反向移動(dòng)。第二，預(yù)警限位裝置。在帶式輸送機(jī)上安裝2個(gè)限位開(kāi)關(guān)作為預(yù)警限位，當(dāng)皮帶移動(dòng)至相應(yīng)位置觸發(fā)開(kāi)關(guān)時(shí)，信號(hào)立刻傳輸至控制系統(tǒng)，由系統(tǒng)控制皮帶停機(jī)并開(kāi)始進(jìn)行反向移動(dòng)。第三，停車(chē)限位裝置。在帶式輸送機(jī)上安裝2個(gè)限位開(kāi)關(guān)作為停車(chē)限位，當(dāng)皮帶移動(dòng)至相應(yīng)位置觸發(fā)開(kāi)關(guān)時(shí)，限位開(kāi)關(guān)直接控制帶式輸送機(jī)的供電電路斷電，使皮帶由于停電停車(chē)。

（5）通訊系統(tǒng)。控制系統(tǒng)、皮帶定位系統(tǒng)、料位測(cè)量系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、預(yù)警限位系統(tǒng)、停車(chē)限位系統(tǒng)與上位機(jī)、服務(wù)器的通訊，使用無(wú)線+光立式，在皮帶兩端分別設(shè)置無(wú)線通訊設(shè)備發(fā)射端，在軌道兩端分別設(shè)置無(wú)線通訊接收墻，并通過(guò)光纖與現(xiàn)場(chǎng)分站連接安全保障系統(tǒng)。

2.4 充填系列分控站

2.4.1 系統(tǒng)工藝

由分級(jí)尾砂緩沖倉(cāng)下方的計(jì)量皮帶給料機(jī)向過(guò)料斗輸送分級(jí)尾砂；由深錐濃密機(jī)底流泵向過(guò)料斗輸送細(xì)尾砂料漿；水泥倉(cāng)內(nèi)水泥通過(guò)穩(wěn)流裝置、螺旋給料機(jī)、螺旋秤輸送至過(guò)料斗；通過(guò)管道泵將高位水池中清水輸送至過(guò)料斗；過(guò)料斗內(nèi)物料進(jìn)入攪拌系統(tǒng)后，通過(guò)一級(jí)臥式攪拌機(jī)和二級(jí)臥式攪拌機(jī)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，形成高濃度料漿自流進(jìn)入充填工業(yè)泵的料斗，泵送至充填鉆孔儲(chǔ)料斗后自流進(jìn)入井下充填管網(wǎng)。充填工業(yè)泵的出口設(shè)置切換閥組系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)充填工業(yè)泵與充填管路的切換功能，保證每臺(tái)充填工業(yè)泵都有相鄰近的充填工業(yè)泵可以用作備用泵，并可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。

充填系列分控站對(duì)應(yīng)的主要設(shè)備包括：分級(jí)尾砂緩沖倉(cāng)底的計(jì)量皮帶給料機(jī)；深錐濃密機(jī)的底流泵及相應(yīng)的截?cái)嚅y，細(xì)尾砂料漿輸送管路上的電磁流量計(jì)、濃度計(jì)、調(diào)節(jié)閥；水泥倉(cāng)頂部的雷達(dá)料位計(jì)，水泥倉(cāng)底部的穩(wěn)流裝置、氣動(dòng)破拱裝置、螺旋給料機(jī)、螺旋秤；調(diào)濃水給水管路上的管道泵、電磁流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥；一級(jí)攪拌機(jī)、二級(jí)攪拌機(jī)、攪拌機(jī)料斗處的雷達(dá)料位計(jì)、攪拌機(jī)出料口的調(diào)節(jié)閥；充填泵料斗頂部雷達(dá)料位計(jì)，充填系統(tǒng)事故池管路切換閥門(mén)組；出口管路閥門(mén)切換系統(tǒng)閥門(mén)組。

2.4.2 控制檢測(cè)內(nèi)容

在分級(jí)尾砂緩沖倉(cāng)頂部安裝雷達(dá)料位計(jì)，對(duì)緩沖倉(cāng)中尾砂料位高度進(jìn)行監(jiān)測(cè)；遠(yuǎn)程控制其下方帶式輸送機(jī)啟停，并安裝皮帶秤，監(jiān)測(cè)下料量，實(shí)現(xiàn)尾砂精確配給。

遠(yuǎn)程控制深錐濃密機(jī)底流泵啟停；在細(xì)尾砂料漿輸送管路上安裝超聲波流量計(jì)和射線濃度計(jì)，監(jiān)測(cè)料漿流量、濃度；通過(guò)遠(yuǎn)程控制流量調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)細(xì)尾砂料漿的精確配給。

遠(yuǎn)程控制水泥倉(cāng)頂部除塵器的啟停，并監(jiān)測(cè)其電機(jī)運(yùn)行參數(shù)，防止發(fā)生爆倉(cāng)；在水泥倉(cāng)頂部安裝雷達(dá)料位計(jì)，對(duì)水泥倉(cāng)內(nèi)部水泥料位高度進(jìn)行監(jiān)測(cè)；遠(yuǎn)程控制水泥倉(cāng)底部破拱裝置、空壓機(jī)啟停，保證水泥可以連續(xù)出料；遠(yuǎn)程控制水泥倉(cāng)底部穩(wěn)料器、螺旋給料機(jī)、螺旋秤啟停，并監(jiān)測(cè)螺旋給料機(jī)運(yùn)行頻率、螺旋稱示數(shù)，通過(guò)調(diào)整螺旋給料機(jī)頻率控制出料速度及出料量。

遠(yuǎn)程控制調(diào)濃水管路上管道泵、調(diào)節(jié)閥啟停，并在管路上安裝電磁流量計(jì)，監(jiān)測(cè)調(diào)濃水流量，根據(jù)充填需求調(diào)整調(diào)節(jié)閥，以控制流量大小。

遠(yuǎn)程控制2臺(tái)臥式攪拌機(jī)及對(duì)應(yīng)出口調(diào)節(jié)閥的啟停，每臺(tái)均安裝料位計(jì)以監(jiān)測(cè)料斗中料位；對(duì)于二級(jí)攪拌機(jī)，需要在其料漿出口管路安裝電磁流量計(jì)、射線濃度計(jì)，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)料漿流量、濃度，并可通過(guò)調(diào)整調(diào)節(jié)閥控制出料流量。

遠(yuǎn)程控制充填泵、管路切換閥門(mén)組，以根據(jù)充填需求隨時(shí)切換出料口；在充填泵儲(chǔ)料斗安裝雷達(dá)料位計(jì)，監(jiān)測(cè)儲(chǔ)料斗中料位高度；在充填泵出口管路安裝壓力變送器，監(jiān)測(cè)充填泵出口的料漿壓力。

2.4.3 控制邏輯

根據(jù)分級(jí)尾砂緩沖倉(cāng)的料位、累計(jì)充填流量、充填目標(biāo)流量，與尾砂堆場(chǎng)分控站聯(lián)動(dòng)，控制相關(guān)設(shè)備對(duì)緩沖倉(cāng)給料。根據(jù)分級(jí)尾砂計(jì)量皮帶的下料量、細(xì)尾砂料漿輸送管路的流量、濃度、供水管路的流量、水泥螺旋給料機(jī)、螺旋秤計(jì)量數(shù)據(jù)、二級(jí)攪拌機(jī)料漿出口管路流量、濃度的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合充填目標(biāo)濃度和流量自動(dòng)調(diào)節(jié)分級(jí)尾砂計(jì)量皮帶下料量、細(xì)尾砂料漿輸送流量、供水管路流量、水泥螺旋給料機(jī)給料量；當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到設(shè)備發(fā)生故障需要終止充填時(shí)，自動(dòng)停止充填工作，并將管路切換到事故池，排空充填管路中的料漿。

3 系統(tǒng)功能

由于井下充填量波動(dòng)較大，每天充填作業(yè)的采場(chǎng)數(shù)多，對(duì)充填料漿的要求不同，這對(duì)充填系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化提出了較高的要求。因此，設(shè)計(jì)配套建設(shè)智能充填管控系統(tǒng)，搭建集三維綜合展示、生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備管理、運(yùn)營(yíng)管理、視頻監(jiān)控、安全管理等功能于一體的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)充填站的可視化、一體化綜合管控，全面提升充填站的生產(chǎn)、管理、運(yùn)營(yíng)水平。

智能充填管控系統(tǒng)是生產(chǎn)指揮的重要信息樞紐，面向生產(chǎn)管理、安全環(huán)保管理和經(jīng)濟(jì)決策，具有嚴(yán)格的時(shí)間性和連續(xù)性，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控、協(xié)調(diào)、管理、指揮尾礦資源綜合回收和充填全生產(chǎn)過(guò)程，保證企業(yè)按計(jì)劃安全完成充填任務(wù)，也給企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)提供最全面、直接、準(zhǔn)確、及時(shí)的安全和生產(chǎn)方面的信息，實(shí)現(xiàn)過(guò)程監(jiān)控、成本控制、安全監(jiān)測(cè)，為企業(yè)的科學(xué)管理和決策保駕護(hù)航。

采用 WebGL標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，以工業(yè)圖形標(biāo)準(zhǔn)OPenGL ES 2.0為底層，構(gòu)建二三維一體化地圖系統(tǒng)，利用數(shù)字化工具構(gòu)建分級(jí)脫水車(chē)間、分級(jí)尾砂堆場(chǎng)和充填站實(shí)景三維模型，將工藝數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一歸集，并在系統(tǒng)上進(jìn)行可視化展示，建立一個(gè)面向尾礦資源綜合回收和充填全工藝流程的三維可視化物聯(lián)網(wǎng)智能充填管控系統(tǒng)。系統(tǒng)可通過(guò)采集的數(shù)據(jù)對(duì)生產(chǎn)情況進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)技術(shù)裝備智能化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、管理信息化、決策科學(xué)化。

智能充填管控系統(tǒng)的用戶為生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中的管理人員、操作人員，不同的人員登錄后根據(jù)各自不同的權(quán)限，可以進(jìn)入不同的功能模塊，系統(tǒng)同時(shí)設(shè)計(jì)有移動(dòng)端APP。各模塊主要功能設(shè)計(jì)如下。

3.1 三維綜合展示

（1）建立分級(jí)尾砂脫水、分級(jí)尾砂堆場(chǎng)和充填站的實(shí)景三維模型，模型中按照真實(shí)比例和實(shí)際位置，標(biāo)定設(shè)備(濃密機(jī)、帶式輸送機(jī)、振動(dòng)給料機(jī)、監(jiān)控?cái)z像頭、攪拌機(jī)、充填泵等)的位置，展示重點(diǎn)設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)。

（2）在頁(yè)面上方固定信息欄顯示時(shí)間、當(dāng)日充填量、當(dāng)月累計(jì)充填量、水泥消耗量、設(shè)備故障提醒等信息，可根據(jù)用戶重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容，設(shè)置顯示信息種類(lèi)及順序。

（3）界面中選擇相應(yīng)設(shè)備，可展示所選設(shè)備信息面板，面板中顯示設(shè)備基本信息、設(shè)備運(yùn)行狀況、設(shè)備運(yùn)行記錄。設(shè)置維護(hù)保養(yǎng)信息鏈接，點(diǎn)擊顯示所選設(shè)備保養(yǎng)記錄、維修記錄及備件更換記錄。

（4）界面中選擇攝像頭，可展示相應(yīng)攝像頭的實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面。

（5）界面中選擇堆場(chǎng)，可展示堆場(chǎng)的物料高度情況。

3.2 生產(chǎn)調(diào)度

（1）一鍵充填。通過(guò)可視化界面制定充填任務(wù)，選定充填區(qū)域和計(jì)劃作業(yè)時(shí)間后，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)充填區(qū)域的強(qiáng)度要求、工藝設(shè)計(jì)，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行信息，確定料漿制備參數(shù)、設(shè)備和閥門(mén)的啟動(dòng)順序和間隔，實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域的定制化充填，同時(shí)將指令信息發(fā)送給自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一鍵充填。

（2）采充平衡。通過(guò)建立采充動(dòng)態(tài)平衡分析模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)回采和充填環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)仿真，為制定充填計(jì)劃和優(yōu)化回采計(jì)劃提供數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)采充平衡。

（3）設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)對(duì)接DCS自控系統(tǒng)，采集濃密機(jī)、帶式輸送機(jī)、振動(dòng)給料機(jī)、攪拌機(jī)、充填泵等設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)。在界面內(nèi)選中設(shè)備時(shí)，展示該設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括設(shè)備運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)、開(kāi)停記錄、關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)（如皮帶轉(zhuǎn)速、軸溫等）、報(bào)警信息等，并可按時(shí)間范圍（起始年月日—結(jié)束年月日）、設(shè)備種類(lèi)所屬車(chē)間來(lái)查詢?cè)O(shè)備運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)、累計(jì)時(shí)長(zhǎng)、開(kāi)停記錄等歷史信息。

（4）報(bào)警查詢。系統(tǒng)對(duì)接DCS自控系統(tǒng)，采集設(shè)備實(shí)時(shí)報(bào)警信息，信息包括設(shè)備名稱、設(shè)備位置、運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警時(shí)間等，并可按時(shí)間范圍、報(bào)警分類(lèi)、設(shè)備種關(guān)、處理結(jié)果等條件查詢?cè)O(shè)備報(bào)警信息。

3.3 設(shè)備管理

（1）設(shè)備信息管理。管理員或特定用戶將所需設(shè)備信息錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，并可編輯信息，可上傳紙質(zhì)資料以及圖紙資料。所有用戶均可按設(shè)備名稱、設(shè)備編號(hào)、設(shè)備位置、設(shè)備廠家、設(shè)備型號(hào)，進(jìn)行單一或組合條件查詢。

（2）設(shè)備巡檢。巡檢人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡檢時(shí)，使用手機(jī) APP掃描二維碼獲取巡檢區(qū)域信息和相應(yīng)巡檢項(xiàng)目表（可離線操作），按要求完成巡檢后，上報(bào)巡檢情況。有不合格巡檢項(xiàng)目時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)巡檢結(jié)果，自動(dòng)發(fā)起設(shè)備維修流程。在巡檢點(diǎn)無(wú)手機(jī)信號(hào)的情況下支持離線巡檢，巡檢信息在有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)時(shí)自動(dòng)上傳。特定用戶可按設(shè)備類(lèi)型、巡檢人員、巡檢時(shí)間范圍、巡檢級(jí)別、巡檢周期等條件，進(jìn)行單一或組合條件查詢，以列表形式展示巡檢記錄。

（3）設(shè)備維修。設(shè)備維修與設(shè)備巡檢模塊進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)巡檢結(jié)果發(fā)起設(shè)備維修流程，無(wú)需人員對(duì)本流程節(jié)點(diǎn)進(jìn)行操作。

具備相應(yīng)權(quán)限用戶通過(guò)手機(jī) APP錄入設(shè)備隱患及故障信息：發(fā)現(xiàn)時(shí)間（手動(dòng)選擇，默認(rèn)為當(dāng)前時(shí)間，精確到分鐘），設(shè)備類(lèi)型、設(shè)備編號(hào)（可掃描巡檢二維碼獲取） ，級(jí)別（手動(dòng)選擇，分為一般、急、緊急三個(gè)級(jí)別），類(lèi)型（手動(dòng)選擇，根據(jù)設(shè)備名稱彈出選項(xiàng)），故障描述情況。

經(jīng)專(zhuān)人現(xiàn)場(chǎng)檢查后，將檢查信息上報(bào)指定部門(mén)；部門(mén)人員處理反饋后，現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)整改。所有用戶均可查看維修記錄。

3.4 運(yùn)營(yíng)管理

系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)流量計(jì)、螺旋秤、皮帶秤等儀表采集水、水泥、尾砂等充填材料的消耗量并保存。用戶可按時(shí)間范圍查詢各月、各車(chē)間的水、電能耗和水泥、尾砂用量，以列表形式展示。

系統(tǒng)將生產(chǎn)計(jì)劃、實(shí)際充填量、設(shè)備維護(hù)管理、運(yùn)行能耗、生產(chǎn)成本等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化整合，以日常生產(chǎn)報(bào)表、多維數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、關(guān)聯(lián)分析、多維度分析圖等方式，為管理者提供準(zhǔn)確高效的決策依據(jù)。

4 結(jié)論

該系統(tǒng)基于 DCS控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了充填工藝的自動(dòng)化檢測(cè)與控制。由計(jì)算機(jī)代替人工，自動(dòng)控制充填設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)控充填參數(shù)，極大降低人工勞動(dòng)成本，優(yōu)化操作人員崗位，達(dá)到減員增效的目的，而且提高了充填質(zhì)量與效率，確保了充填體的穩(wěn)定性與回采的安全性。系統(tǒng)的三維展示、生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備與運(yùn)營(yíng)管理功能可以幫助管理部門(mén)更加精準(zhǔn)管理，科學(xué)控制。