摘要：破碎車間中控室操作人員配置較少情況下，為能夠讓中控室操作人員及時獲取設備故障報警信息，搭建了一個統(tǒng)一的語音報警系統(tǒng)進行故障報警。語音報警系統(tǒng)能夠將設備報警和故障信息及時通過語音播報出來，并將相應報警故障等信息進行存儲，以便后期查找總結。語音報警系統(tǒng)在破碎車間自動化控制系統(tǒng)中的應用，能夠避免因破碎車間中控室操作人員發(fā)現(xiàn)、處理設備故障不及時而造成的事故，有效提高了破碎車間報警處理率，保證了生產(chǎn)安全，實際應用效果良好。

關鍵詞：破碎車間；集中控制；語音報警系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集；實時播報

中圖分類號：TD928.9 文章編號：1001-1277（2024）03-0024-03

文獻標志碼：Adoi：10.11792/hj20240306

引 言

在礦山破碎生產(chǎn)過程中，破碎車間的設備控制操作由集中控制中心（下稱“中控室”）操作人員集中控制，中控室操作人員通過電腦顯示器實時關注生產(chǎn)設備運行，如有設備故障等突發(fā)情況，需要及時做出判斷和反應，才能保障設備正常運轉和生產(chǎn)順利進行。內(nèi)蒙古太平礦業(yè)有限公司破碎車間生產(chǎn)流程由粗破碎、物料運輸、中細破碎、篩分、成品輸出及除塵等工藝組成，設備較多，物料運輸、篩分等在一個控制系統(tǒng)中集中控制，而粗破碎、中細破碎則使用設備特有的控制系統(tǒng)控制，這導致中控室有很多不同的控制畫面。中控室操作人員要實時關注多個畫面，難免會出現(xiàn)故障信息發(fā)現(xiàn)不及時、故障處理不及時的情況，輕則影響破碎車間生產(chǎn)運行，重則造成大型設備損壞，甚至還會造成工作人員受傷等。為解決上述問題，考慮將破碎車間所有設備的故障報警信息等內(nèi)容整合于同一程序內(nèi)，并通過語音形式實時播報，及時提醒中控室操作人員處理。

1 工程背景

內(nèi)蒙古太平礦業(yè)有限公司位于內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市烏拉特中旗新忽熱蘇木東部11 km處，隸屬中國黃金集團有限公司。二期破碎系統(tǒng)由長春黃金設計院有限公司設計［1］， 2013年9月投入生產(chǎn)，設計處理能力為4萬t/d，礦石平均金品位0.53 g/t，年產(chǎn)黃金4～5 t，是目前中國西北部最大的低品位礦石露天開采和采用堆浸工藝生產(chǎn)的黃金礦山企業(yè)。選礦廠破碎車間由粗破碎、物料運輸、中細破碎、篩分、成品輸出及除塵、監(jiān)控等部分組成［1］，其中，生產(chǎn)設備由5套系統(tǒng)通過8臺客戶端顯示并控制，另有2臺監(jiān)控客戶端，總計10臺客戶端。破碎車間運行設備總計100余臺，中控室配有2名操作人員，隨著車間自動化程度不斷提升，中控室操作人員需要關注的生產(chǎn)及設備信息也相應增多，操作人員需要實時進行8臺客戶端顯示畫面的操作，同時還要關注破碎車間生產(chǎn)監(jiān)控畫面，難免會出現(xiàn)故障信息發(fā)現(xiàn)不及時、故障處理不及時的情況，輕則使生產(chǎn)受阻，重則造成重大設備損壞事故，危險時還會造成工作人員受傷等后果。為提高設備運轉率、避免工作人員遭受傷害或設備事故，通過語音報警系統(tǒng)提醒操作人員及時發(fā)現(xiàn)并處理報警故障，消除隱患。

破碎車間粗破碎設備為德國蒂森克虜伯KB54-75型旋回破碎機，控制程序為SIEMENS S7-300程序編輯，在生產(chǎn)現(xiàn)場部署一臺觸摸屏，同時在中控室部署客戶端畫面，選用AB FactoryTalk view studio SE軟件編輯及控制［2-3］；7臺中細破碎HP800型圓錐破碎機主程序為AB RSLogix5000軟件編輯，畫面為AB RSview32軟件編輯，分別由3臺客戶端畫面控制；其他主要生產(chǎn)設備（輸送機、篩分設備等）由1臺主機控制，主程序為AB RSLogix5000軟件編輯，畫面為AB FactoryTalk view studio SE軟件編輯。

2 語音報警系統(tǒng)

2.1 硬件準備

2.1.1 組態(tài)網(wǎng)絡

由于破碎車間5套控制系統(tǒng)分屬不同網(wǎng)段（192.168.1和10.28.1）及PLC控制，不能直接組態(tài)到一起，需要增加外接網(wǎng)絡轉化端口，給5臺客戶端增加網(wǎng)絡通信功能，將控制客戶端和語音報警后臺機重新組建局域網(wǎng)，新建立的局域網(wǎng)段為192.168.10，既不影響原網(wǎng)段和PLC控制，也能適應新語音系統(tǒng)。

2.1.2 硬件連接

語音報警后臺機與5臺客戶端組建局域網(wǎng)后，再將后臺機的語音報警輸出終端與音箱成功連接，輸出終端輸出信息并進行實時語音播報。

2.2 語音報警系統(tǒng)程序編輯

2.2.1 原客戶端數(shù)據(jù)整理及提取

破碎車間原5臺客戶端中，已有一些相應的報警及故障標簽，能夠在各自控制畫面的報警記錄目錄中顯示，根據(jù)程序需要對這些標簽進行整理;對原報警記錄里沒有的信息，通過新建標簽將主程序中的報警故障點關聯(lián)到畫面編輯軟件標簽中；對現(xiàn)有的報警信息，不需要通過語音報警系統(tǒng)播報的，對其報警等級進行調(diào)整，使其只在原客戶端中顯示，但不統(tǒng)一播報，優(yōu)化播報數(shù)據(jù)。

Visual Basic for Application （VBA）是微軟開發(fā)的一種自動化編程語言［4-6］，通過編寫程序代碼，生成自動化腳本，將一系列復雜工作進行簡化，轉化為自動化流程，提高工作效率。

在每臺客戶端的畫面編輯軟件中，找到其用于顯示報警故障信息的標簽，點開標簽設置欄，找到VBA腳本編輯，寫入相應程序代碼，即可將客戶端中報警及故障信息提取出來，實時發(fā)送至語音報警后臺機，以便下一步在語音報警系統(tǒng)中使用?？蛻舳酥芯庉嫷腣BA提取信息程序代碼（見圖1），通過代碼即可完成復雜報警數(shù)據(jù)的實時提取、發(fā)送、報警確認及驗證功能。

2.2.2 語音報警后臺機數(shù)據(jù)讀取

Qt Creator是一個跨平臺C++圖形用戶界面應用程序框架，可以為應用程序開發(fā)者提供建立藝術級圖形用戶界面所需的所有功能，能夠完全面向對象且很容易擴展，允許真正的組件編程。

首先，單擊運行Qt Creator，進入初始界面，單擊“newProject”按鈕，創(chuàng)建一個新項目，出現(xiàn)“新建項目”選項，在選擇按鈕選項框內(nèi)，有很多模板（包括項目模板、文件和類模板）可以使用，包括Qt、Qt Quick、Qt for Python、C++等。根據(jù)工程需要，建立一個桌面應用程序，選擇項目“Application”，接著選擇“Qt Widgets Application”，編輯代碼語言選C++語言，隨后選擇保存項目路徑并定義項目名稱，按照向導進行操作即可完成新建項目的配置，這里需要注意的是，項目名稱必須是英文［5，7-9］。

再次運行Qt Creator，選擇打開項目，找到之前配置好的項目名稱并單擊打開［7，9］，在畫面左端找到“編輯”框，單擊，找到“sources”，點擊“datehandlethread.cpp”，在右端代碼編輯區(qū)域即可編輯代碼。之前已將5臺客戶端與語音報警后臺機進行了硬件的IP配置與連接，因此，只需將5臺客戶端關聯(lián)到項目中，即可完成軟硬件連接。客戶端IP與項目關聯(lián)代碼見圖2。

完成軟硬件連接后，在語音報警系統(tǒng)編輯軟件中寫入代碼，將5臺客戶端中的故障及報警信息實時讀取到語音報警系統(tǒng)中，完成數(shù)據(jù)讀取工作。

2.2.3 語音播報

讀取到實時數(shù)據(jù)后，通過編輯將讀取到的文字信息成功轉化為語音信息實時播報，實現(xiàn)最終的語音播報功能。

本項目在新建設置時，選擇的編輯代碼語言為C++。C++是一種計算機高級程序設計語言［10-11］，由C語言擴展升級而產(chǎn)生，既可進行C語言的過程化程序設計，又可進行以抽象數(shù)據(jù)類型為特點的基于對象的程序設計，還可以進行以繼承和多態(tài)為特點的面向對象的程序設計。使用C++語言編寫，將文本信息播放為語音的代碼程序如下：

HRESULT PlayHandleThread：：Play（std：：wstring Content）

{

HRESULT hr;

LPCWSTR str=Content.c_str（）;

pVoice-gt;SetVolume（100）;

pVoice-gt;SetRate（0）;

hr=pVoice-gt;Speak（str，0，1ptr）;

return hr;

}

2.2.4 語音報警系統(tǒng)功能

語音報警系統(tǒng)增加了報警匯總存檔功能，能夠匯總每日報警信息并自動打包生成一個文件存儲起來，可循環(huán)存儲近6個月的報警記錄，以便查找原因及統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

語音報警系統(tǒng)還提供了報警未確認重復播報功能，該功能主要針對中控室操作人員無法立刻做出響應，防止遺漏重要事件而設計。在第一組播報完成之后，如沒有對報警做出確認，間隔一定時間后，還會再次進行播報。重復播報次數(shù)、播報間隔時間及每組播報次數(shù)都可以進行配置和調(diào)整。

3 應用效果

通過語音報警系統(tǒng)將破碎車間5套不同系統(tǒng)中的報警及故障信息進行統(tǒng)一整合，切實解決了之前破碎車間報警信息分散、操作人員關注不及時等問題。

在實際生產(chǎn)過程中，操作人員可隨時對該生產(chǎn)裝置生產(chǎn)過程報警參數(shù)進行必要的調(diào)整，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程參數(shù)的語音報警，后期結合試用情況，對該控制系統(tǒng)的語音報警系統(tǒng)進行了優(yōu)化。正式投入運行后，報警處理率達到了100 %，報警處理快速、準確，效果十分明顯。通過語音報警系統(tǒng)，操作人員處理報警快速、準確，有效避免了可能產(chǎn)生的設備損壞、生產(chǎn)受阻等問題，同時降低了發(fā)生人員受傷等事故的可能性。例如：料倉料位高時，操作人員發(fā)現(xiàn)不及時造成的料倉溢料、損壞輸送帶和驅動輥等設備事故及跑料事故；設備溫度、壓力過高造成的設備事故；設備故障發(fā)現(xiàn)不及時造成的生產(chǎn)不暢等。通過增加破碎車間中控室語音報警系統(tǒng)，中控室操作人員在接受視覺指令的基礎上，增加聽覺信息指令，在破碎車間實際應用過程中取得了良好的效果。

4 結 語

通過增加破碎車間中控室語音報警系統(tǒng)，實現(xiàn)了破碎車間中控室重要事件實時播報和存儲功能，中控室操作人員在接受視覺指令的基礎上，增加聽覺信息指令，進一步提高了人員響應速率，降低了人為因素導致的信息接收遺漏的可能性，使破碎車間中控室可以更全面、準確地發(fā)現(xiàn)故障信息，保障破碎車間的安全運行，同時有助于實現(xiàn)自動化減人，有效提升了破碎車間智能化管理水平。

［參 考 文 獻］

［1］張維濱，張范春.內(nèi)蒙古太平礦業(yè)有限公司擴建工程初步設計［R］.長春：長春黃金設計院，2014.

［2］王華忠.工業(yè)控制系統(tǒng)及應用：PLC與人機界面［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2019.

［3］王華忠.工業(yè)控制系統(tǒng)及應用：PLC與組態(tài)軟件［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2016.

［4］劉永富.Excel VBA編程開發(fā)（上冊）［M］.北京：中國水利水電出版社，2022.

［5］韓立剛，徐侃，張立明，等.Excel VBA案例實戰(zhàn)［M］.北京：人民郵電出版社，2022.

［6］陸文周.Qt5開發(fā)及實訓［M］.4版.北京：電子工業(yè)出版社，2018.

［7］陸文周.Qt5開發(fā)及實訓［M］.3版.北京：電子工業(yè)出版社，2017.

［8］王碩.PyQt5快速開發(fā)與實戰(zhàn)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2020.

［9］霍亞飛，程梁.Qt5編程入門［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2015.

［10］史蒂芬·普拉達.C++Primer Plus［M］.6版.張海龍，袁國忠，譯.北京：人民郵電出版社，2020.

［11］零壹快學.零基礎C++從入門到精通［M］.廣州：廣東人民出版社，2020.

Application of voice alarm system to the automated control system of the crushing workshop

Feng Yunfei，Ni Tianze，Gao Xiaoguo，Yuan Shuai

（Inner Mongolia Pacific Mining Co.，Ltd.）

Abstract：In the case of a relatively small number of operators in the central control room of the crushing workshop，in order to enable the operators to timely obtain equipment fault alarm information，a unified voice alarm system is established for fault alarm.The voice alarm system can timely broadcast equipment alarms and fault information through voice，and store the corresponding alarm and fault information for later retrieval and summary.The application of the voice alarm system in the automated control system of the crushing workshop can avoid accidents caused by the untimely discovery and handling of equipment faults by the operators in the centralized control center，effectively improving the alarm processing rate of the crushing workshop and ensuring safe production.The practical application effect is good.

Keywords： crushing workshop;centralized control;voice alarm system;data acquisition;real-time broadcasting

收稿日期：2023-11-23; 修回日期：2024-01-12

作者簡介：馮云飛（1986—），男，工程師，從事礦山設備、生產(chǎn)現(xiàn)場電氣維護管理及車間自動化設備運維工作；E-mail：yunfeif@chinagoldintl.com