李建博張 煦

（1.金川集團(tuán)公司選礦廠；2.金川集團(tuán)公司信息與自動(dòng)化工程有限公司）

礦山智能化建設(shè)是礦山實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路［1-17］。國(guó)內(nèi)某選礦廠碎礦系統(tǒng)進(jìn)行了5G+信息化建設(shè)，實(shí)施了碎礦作業(yè)的智能化改造升級(jí)，最終實(shí)現(xiàn)了少人和無人化作業(yè)，降低了員工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

1 建設(shè)思路

在選礦廠碎礦系統(tǒng)應(yīng)用5G技術(shù)，新建智慧視覺分析系統(tǒng)、設(shè)備一鍵啟停系統(tǒng)，開發(fā)設(shè)備在線點(diǎn)巡檢系統(tǒng)，建立生產(chǎn)運(yùn)行、設(shè)備狀態(tài)、安全管控、能源消耗數(shù)據(jù)庫，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建數(shù)據(jù)智能分析與分層管控、故障自動(dòng)報(bào)警、信息查詢和檢索、數(shù)據(jù)定期推送等集成化管理，實(shí)現(xiàn)信息化建設(shè)。5G+智能碎礦系統(tǒng)功能架構(gòu)見圖1。

2 建設(shè)內(nèi)容

2.1 智能一鍵啟停

根據(jù)破碎作業(yè)流程特點(diǎn)，分成原礦段、中細(xì)碎段和篩分段進(jìn)行連鎖保護(hù)，在此基礎(chǔ)上各分段按照逆序開車、順序停車原則實(shí)現(xiàn)全局的連鎖啟停。碎礦段連鎖邏輯見圖2。

2.2 生產(chǎn)過程優(yōu)化控制

（1）破碎機(jī)給料控制。在破碎作業(yè)安裝功率變送器，集成至PLC，獲取設(shè)備功率數(shù)據(jù)，作為實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)恒功率控制的基礎(chǔ)。在PLC程序中增加PID控制模塊，給料機(jī)作為執(zhí)行器，圓錐破碎機(jī)為控制對(duì)象，功率變送器為反饋單元，由此組成PID控制單元，實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)的穩(wěn)定給料。碎礦段控制功能見圖3。

（2）破碎流程自動(dòng)控制。破碎、篩分作業(yè)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制給料平衡，主要通過各料倉料位檢測(cè)、分析，控制各破碎機(jī)的給礦，保證各段流程的負(fù)荷平衡。篩分的給礦控制目標(biāo)是保證篩分和細(xì)碎緩沖料倉的料位在合適的區(qū)間，同時(shí)要保證足夠的處理能力，通過振動(dòng)篩開啟個(gè)數(shù)進(jìn)行粗調(diào)、給礦機(jī)頻率進(jìn)行微調(diào)來實(shí)現(xiàn)。

2.3 5G+智慧視覺分析系統(tǒng)

通過5G技術(shù)組建智慧視覺網(wǎng)絡(luò)，采用高清攝像頭，合理布控檢測(cè)對(duì)象，通過CPE接入5G網(wǎng)絡(luò)，與后臺(tái)服務(wù)器聯(lián)通。智慧視覺功能見圖4，智慧視覺對(duì)皮帶跑偏狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析情況見圖5。

系統(tǒng)可以實(shí)施AI智能分析并及時(shí)預(yù)警，對(duì)自動(dòng)布料小車、電振給料機(jī)等設(shè)備下料口狀態(tài)監(jiān)測(cè)，判斷是否堵塞，對(duì)人員進(jìn)入狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析及預(yù)警，提高安全保障能力。智慧視覺對(duì)人員狀態(tài)的檢測(cè)見圖6。

2.4 設(shè)備在線點(diǎn)檢及故障診斷系統(tǒng)

在碎礦設(shè)備上安裝溫度、振動(dòng)等各類傳感器，檢測(cè)數(shù)據(jù)通過傳感器傳輸?shù)?G網(wǎng)關(guān)中，通過5G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器。設(shè)備故障檢測(cè)與健康管理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并基于振動(dòng)、溫度、電氣、點(diǎn)檢等指標(biāo)進(jìn)行設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)估，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息反饋通過Web端應(yīng)用和手機(jī)App進(jìn)行呈現(xiàn)。設(shè)備在線點(diǎn)檢及故障診斷系統(tǒng)見圖7。

2.5 安全管控系統(tǒng)

安全管控項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容主要包括人員智能定位、智慧照明、5G語音對(duì)講等子系統(tǒng)。

2.5.1 人員智能定位

通過定位技術(shù)結(jié)合智慧視頻監(jiān)控，有效識(shí)別、跟蹤現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員，做到5 m以內(nèi)精準(zhǔn)立體定位。管理人員通過人員定位系統(tǒng)可實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)巡檢、維修等人員的行動(dòng)軌跡，做到人員的精確化管理。人員智能定位見圖8。

2.5.2 智能門鎖系統(tǒng)

碎礦系統(tǒng)開車運(yùn)轉(zhuǎn)以后，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的所有出入門自動(dòng)落鎖，各級(jí)人員根據(jù)各自權(quán)限進(jìn)入不同安全管控區(qū)域。智能化的門禁系統(tǒng)憑借其靈活性、適應(yīng)性為工廠提供更加可靠的安全管理方法。智能門鎖系統(tǒng)構(gòu)建見圖9。

2.5.3 5G語音集群對(duì)講

利用5G無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)通訊對(duì)講系統(tǒng)，解決了過去有線廣播系統(tǒng)線路損耗、控制方式單一、信號(hào)弱等問題，建成了基于5G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化遠(yuǎn)程應(yīng)急呼叫對(duì)講系統(tǒng)。

2.5.4 智能照明

智能照明系統(tǒng)的管理人員可在燈聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上對(duì)車間的照明進(jìn)行遙控，可進(jìn)行多種節(jié)能模式的自動(dòng)運(yùn)行，也可遠(yuǎn)程手動(dòng)控制每一盞燈，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化節(jié)能管理。智能照明拓?fù)鋱D見圖10。

3 結(jié)論

通過5G技術(shù)，建立智慧視覺、在線數(shù)據(jù)采集和故障診斷系統(tǒng)，讓勞動(dòng)密集型的破碎工藝變成信息實(shí)時(shí)感知、數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、故障診斷預(yù)判、智能化生產(chǎn)、無人化操控的信息化工廠，解決作業(yè)過程中人員與噪音、粉塵等有害因素接觸的問題，徹底改變傳統(tǒng)作業(yè)模式。