關(guān)于國內(nèi)外堆取料機(jī)現(xiàn)狀智能化研究

周游　張洋

摘 要：在現(xiàn)代化國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)發(fā)展模塊中，進(jìn)行外堆取料機(jī)設(shè)備的分析是必要的，隨著時(shí)代的發(fā)展，可以得知其伴隨著一種智能化的發(fā)展趨勢。通過對堆取料機(jī)智能化模塊的分析，更有利于進(jìn)行其運(yùn)作條件、運(yùn)作方式等的分析，滿足當(dāng)下堆取料機(jī)智能化的發(fā)展需要。

關(guān)鍵詞：堆取料機(jī)；存在問題；現(xiàn)狀；趨勢

1 關(guān)于國內(nèi)堆取料機(jī)發(fā)展模塊的分析

隨著經(jīng)濟(jì)時(shí)代的不斷發(fā)展，連續(xù)堆取料工藝不斷得到發(fā)展，其逐漸取代了一系列的低效率設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了智能化，堆取料機(jī)的發(fā)展，其在現(xiàn)代散貨搬運(yùn)模塊中扮演著重要的角色，其發(fā)展趨勢是大型化、精細(xì)化，影響該模塊的因素是非常多的。首先的原因可以歸結(jié)為經(jīng)濟(jì)的推動。比如冶金工業(yè)的發(fā)展，進(jìn)一步的推動了堆取料機(jī)的發(fā)展。又如全球鋼鐵經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，推動了其鋼鐵的需求，保證其礦石輸送量的提升，實(shí)現(xiàn)了其礦石的年貿(mào)易量的提升，這也伴隨著礦石開采模塊、運(yùn)輸模塊等的開展而不斷發(fā)展。

在堆取料機(jī)的設(shè)備更新過程中，出現(xiàn)了一些著名的設(shè)計(jì)公司，比如SANDVIK 公司，其取料機(jī)的發(fā)展水平實(shí)現(xiàn)了國際化的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了更大范圍的堆取料機(jī)的應(yīng)用。又如海上運(yùn)輸船舶的發(fā)展，其大型化、精細(xì)化、設(shè)備簡易化，也推動了堆取料機(jī)大型化的發(fā)展。在不同的應(yīng)用功能模塊中，礦石運(yùn)輸業(yè)扮演著重要的角色，這與其良好的經(jīng)濟(jì)利益是分不開的，比如其船舶的載重量。在現(xiàn)階段一些比較著名的設(shè)備機(jī)型包括巴拿馬型，好望角型，實(shí)現(xiàn)了散貨船載性能的提升。目前最大的散貨礦砂船載質(zhì)量已達(dá)40萬噸。隨著船舶載質(zhì)量的增大，堆取料機(jī)的能力也在不斷提高。散貨船在港停泊時(shí)間的長短，不僅影響船舶周轉(zhuǎn)的快慢，而且影響泊位的利用率，以至影響港口通過力的大小，因而直接影響港口的經(jīng)濟(jì)效益。一般散貨船要求在港停泊時(shí)間不超過48h，為滿足這一要求，港口散貨料場的堆取料機(jī)越來越趨于大型化。

隨著各種工業(yè)功能的提升，料場的工作需要，需要堆取料機(jī)具備更加智能化的條件，這是其料場系統(tǒng)的重要一模塊。通過對整機(jī)工作效率的提升，更有利于提升料場的流程效益，保證其運(yùn)行效率的提升。根據(jù)料場的設(shè)備設(shè)計(jì)需要，各種帶式輸送機(jī)、卸船機(jī)器都需要進(jìn)行智能化自動化的管理，其存在一定的難度。但堆取料機(jī)尤其懸臂斗輪堆取料機(jī)實(shí)現(xiàn)自動化的難度非常大，因此，要實(shí)現(xiàn)料場系統(tǒng)的全面自動化，關(guān)鍵是堆取料機(jī)的自動化。如果堆取料機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)自動化，則整個(gè)料場系統(tǒng)的自動化就很容易實(shí)現(xiàn)，就可提高料場生產(chǎn)效率，減少污染，降低成本，減少故障率，保證港口料場系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

通過對遠(yuǎn)程控制方式的優(yōu)化，更有利于提升其工作效益。這就需要專業(yè)作業(yè)人員的控制室操作控制，進(jìn)行指令的發(fā)出，按照指令的具體工作需要，進(jìn)行工作效益的提升。比如進(jìn)行多元化的控制方法優(yōu)化，進(jìn)行堆取料機(jī)半自動功能的具備，保證料場系統(tǒng)的控制，進(jìn)行不同種設(shè)備的控制及其優(yōu)化。如日本北陸電力大田七尾發(fā)電所就采用這種方式。全自動方式是一種更智能的模式，在這種模式下堆取料機(jī)能自動識別料堆、自動尋址定位、自動作業(yè)，操作人員在中控室中通過監(jiān)視器觀察整個(gè)料場的設(shè)備自動運(yùn)行情況。德國的漢莎港和荷蘭的鹿特丹港都采用這種方式。

2 堆取料機(jī)智能化運(yùn)行模塊的優(yōu)化

通過對堆取料機(jī)的操作流程分析，可以得知其操作對象主要是散料，其形狀具備不固定性，為了實(shí)現(xiàn)其自動化的操作，進(jìn)行料堆形狀的識別是必要的，這是設(shè)備全自動運(yùn)行的重要條件。為了解決這種問題，進(jìn)行3D激光掃描技術(shù)的應(yīng)用是必要的。該技術(shù)需要進(jìn)行激光束的控制，進(jìn)行物體距離的控制，從而滿足其智能化操作的需要。這種設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)模式實(shí)現(xiàn)了較大范圍的推廣。目前許多大型料場都采用激光掃描 3D 圖像識別系統(tǒng)來測定料堆外形，用于盤庫和生產(chǎn)管理及料場自動化控制。但由于料堆點(diǎn)陣坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)量巨大，以前由于計(jì)算機(jī)能力的限制難于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新，因此這種通用的掃描技術(shù)在我國只用于盤庫等生產(chǎn)管理，而無法應(yīng)用于要求實(shí)時(shí)性的自動控制系統(tǒng)，直到 2007 年才在寶鋼馬跡山項(xiàng)目得到應(yīng)用。

料堆形狀的數(shù)據(jù)處理需要進(jìn)行獨(dú)立服務(wù)器的應(yīng)用，從而針對物料的變化情況進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的信息管理，這就誕生了3D數(shù)據(jù)庫的信息管理模式。從而進(jìn)行堆取料機(jī)的智能化控制，該種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了發(fā)達(dá)國家的自動化工作的開展。隨著物料的變化情況，進(jìn)行圖像的有效識別。滿足當(dāng)下比較復(fù)雜的工作情況。料堆形狀識別系統(tǒng)應(yīng)不受天氣、粉塵和物料種類等因素的影響，技術(shù)參數(shù)要達(dá)到以下數(shù)值：掃描半徑≥80m；掃描誤差≤20mm；掃描角度為180°；響應(yīng)時(shí)間<20ms。料堆形狀識別系統(tǒng)由激光掃描儀和 3D 圖像識分析軟件組成，3D 圖像識別分析軟件安裝在獨(dú)立的工控機(jī)里。

通過對3D圖像識別模塊的應(yīng)用，更有利于進(jìn)行其自身位置的識別。這歸結(jié)為堆取料機(jī)自身所具備的功能。進(jìn)行精確的位置坐標(biāo)的測定，保證系統(tǒng)控制模塊的正常開展。在該應(yīng)用模塊中，其外形掃描技術(shù)存在著局限性，也就是僅能進(jìn)行盤庫管理的應(yīng)用。這也需要進(jìn)行位置坐標(biāo)測定技術(shù)的補(bǔ)償應(yīng)用，比如進(jìn)行編碼器的檢測應(yīng)用，進(jìn)行不同測定模式的應(yīng)用，針對外力的影響需要，進(jìn)行取料機(jī)的有效工作。所以懸臂頭部的位置測定數(shù)據(jù)會有誤差；另一種是采用兩個(gè)GPS定位測定系統(tǒng)，一個(gè)裝設(shè)在堆取料機(jī)的固定部分，另一個(gè)裝設(shè)在懸臂頭部，從而避免了機(jī)械變形對檢測數(shù)據(jù)的影響。GPS定位測定系統(tǒng)利用現(xiàn)有的衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)，在堆取料機(jī)上設(shè)置2～3個(gè)信號接收儀，整個(gè)料場再設(shè)置一個(gè)基站，通過程序就可實(shí)現(xiàn)精確的定位。堆取料機(jī)自身位置識別系統(tǒng)的檢測誤差不大于50mm或0.1°。

在取料機(jī)工作模塊中，進(jìn)行中控系統(tǒng)的應(yīng)用是必要的，這對于中控系統(tǒng)的設(shè)備功能提出了更高的要求，比如其需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理功能的應(yīng)用，配合自動化的監(jiān)控功能進(jìn)行優(yōu)化控制，滿足料場設(shè)備的工作需要，進(jìn)行料場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集模塊的應(yīng)用，保證運(yùn)算模塊、保持模塊等的有效開展，更有利于進(jìn)行料堆 3D 圖像的適應(yīng)。因此，掃描得到的料堆圖像應(yīng)在料堆識別系統(tǒng)中，按照堆取料的工藝和邏輯關(guān)系進(jìn)行分析，并將堆取料機(jī)堆料或取料所需到達(dá)位置的 3D 坐標(biāo)（走行位置，回轉(zhuǎn)角度，俯仰角度） 傳送給堆取料機(jī)的控制系統(tǒng)，再由控制系統(tǒng)按照中控指令進(jìn)行具體的自動化作業(yè)，堆料或取料。

3 結(jié)束語

隨著時(shí)代的發(fā)展，我國進(jìn)行了一系列的智能化嘗試工作，并且在工作模塊中，得到了應(yīng)用，比如進(jìn)行大型堆取料機(jī)智能化、自動化模塊的開展，提升其工作效益，這需要進(jìn)行各個(gè)工作模塊的協(xié)調(diào)。另外，僅僅單機(jī)實(shí)現(xiàn)全自動對于整個(gè)料場系統(tǒng)意義不大，只有整個(gè)料場所有設(shè)備都實(shí)現(xiàn)全自動并通過中控聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行，才能實(shí)現(xiàn)提高料場效率、減少操作人員、降低故障率的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]呂明薈，李毅民.斗輪堆取料機(jī)的發(fā)展趨勢[J].港口裝卸，2008（2）：9-12.

[2]張子才，肖蘇，吳剛，等.料場無人化系統(tǒng)的研究和應(yīng)用[J].寶鋼技術(shù)，2008 （2）：34-37.

[3]周洲.全球鐵礦石貿(mào)易量將增至20億[N].國際商報(bào)，2012-11-16.

[4]顧奕華，張子才.散料場堆取料機(jī)防碰撞控制[J].冶金自動化，2010（1）：13-16.

[5]閆軍，周志霞.基于PLC的斗輪堆取料機(jī)自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].礦山機(jī)械，2009，37（1）：63-65.