堆取料機的智能化發展思考

嚴晨

摘 要：堆取料機是一種重要的機械生產設備，在多個生產領域都有重要的作用，隨著社會經濟的發展，堆取料機的用途勢必會更加廣泛。實現堆取料機的智能化，是提升作業效率，降低作業成本，促進經濟發展的重要舉措，基于此，文章主要就堆取料機的智能化發展做一番探究。

關鍵詞：堆取料機；智能化；發展趨勢

中圖分類號：TH237 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）36-0069-02

Abstract： The stacker-reclaimer is an important mechanical production equipment， which plays an important role in many production fields. With the development of social economy， stacker-reclaimer is bound to be used more widely. To realize the intellectualization of stacker-reclaimer is an important measure to improve the working efficiency， reduce the operating cost and promote the economic development. Based on this， this paper mainly probes into the intelligent development of stacker-reclaimer.

Keywords： stacker-reclaimer； intelligence； development trend

技術推動著社會的發展，經濟促進著技術的進步，隨著我國社會經濟的迅速發展，我國的科學技術也取得了顯著的進步，互聯網、物聯網、自動化技術、智能化技術逐漸滲透到社會中的各個領域，極大的推動了社會各行各業的迅猛發展。堆取料機作為一種重要的生產設備，在社會多個領域都有廣泛的用途，尤其是在料場中的應用更是極大的提升了作業效率。但與西方發達國家相比，我國對堆取料機的應用還不夠嫻熟，因此加大技術的研究力度，實現堆取料機的智能化成為當前的重要任務。下文以西方發達國家堆取料機的智能化發展為切入點，分析我國堆取料機智能化的實現途徑[1]。

1 發達國家對堆取料機的智能化應用

結合發達國家對堆取料機的應用歷史與應用現狀分析，我們能將發達國家對堆取料機的應用歷程分為三個階段：手動運行、半自動運行以及全自動運行（智能化運行），下面就這三個發展階段分別進行分析。

1.1 手動運行階段

在堆取料機運行之初，普遍采用司機手動操控機器進行作業，也就是手動運行[2]。手動運行是一種比較原始的應用方式，不僅需要耗費大量的人力資源，也需要耗費大量的時間，且作業效率與作業質量均得不到有效的保證。此外，因為是人力操作，因此精準度得不到有效的保證，無法避免在取料作業時發生操作失誤的情況，因此隨著科技的發展，這種手動運行的方式已經逐漸被人們放棄。

1.2 半自動運行階段

當科技發展到一定程度時，人們試著在堆取料機中加入技術的因素，使其在一定程度上能脫離人力自己作業，即堆取料機的半自動運行。半自動運行階段在堆取料機的發展歷程中較為重要，它意味著機械與技術的有機結合，也意味著全自動運行的到來[3]。在堆取料機的半自動運行階段，已經不需要司機的全程操控，司機只需在機械中輸入參數，堆取料機就能獨立完成取料作業，由此可以看出，半自動運行是堆取料機運行歷程的一大進步，但也仍舊存在些許欠缺，例如在作業過程中雖然不需要司機的全程操控，但仍舊需要司機手動輸入參數，并全程監督機械設備的運行狀況，在必要時做出調整，因此半自動運行也沒有將人力從取料作業中完全解放出來。

1.3 全自動運行階段

在堆取料機的全自動運行階段，使用堆取料機進行取料作業時不再需要人力手動操作，也不需要司機手動輸入參數，只需要在中控室中向取料機進行指令作業，取料機就能準確無誤地完成取料、放料整個工作[4]。由此可以看出，全自動運行階段的取料機已經成為一個獨立運行、獨立作業的單元，使堆取料機能夠在無人操作的情況下按照指令獨立完成作業。而堆取料機全自動運行的實現需要建立在一個獨立的管理系統與傳感器裝置的基礎上，通過傳感器與管理系統，堆取料機能自動識別指令，并按照指令完成自我調整，最終完成取料作業。同時在傳感器以及管理系統的控制下，堆取料機還具有自我保護的能力，如果在堆取料過程中發生運行故障，它能根據故障的特征完成自我識別與診斷，有效降低故障影響。因此全自動運行模式能最大程度的將人力從堆取料作業中解放出來，降低作業成本，提高作業效率，所以這種全自動的堆取料機將是堆取料機的必然發展方向，也是我國堆取料機的未來發展方向。

因我國對堆取料機的應用與研究較晚，因此我國對堆取料機的應用普遍停留在手動運用與半自動運用階段，全自動的運用在我國還沒有實現普及，但是國外一些發達國家，如德國、日本等早在21世紀初就開始了堆取料機的全自動運行階段，并經過不斷的探索與完善逐漸形成兩種具有代表性的智能運行模式：以德國為代表的全自動運行模式以及以日本為代表的遠程控制模式。以德國為代表的全自動運行模式屬于典型的智能化控制模式，這種控制模式下的堆取料機能自動識別作業地址、自動識別堆料并自動完成取料放料，且整個作業過程均不需要工作人員的手動參與，工作人員只需在中控室監控堆取料機即可[5]。以日本為代表的遠程控制模式雖然也屬于智能化控制的一種，但較之全自動控制模式，它在智能化控制方面存在些許欠缺。遠程化控制主要是在通過遠程控制的方式向堆取料機發出指令，堆取料機按照指令完成堆取料作業，同時在取料過程中工作人員也需要對其進行監控，并在必要時對其的運行程序進行調整，此外，這種運行方式的最大缺點就是受空間的影響大，它只適用與小型料場，但在大型料場中則難以運行，如果料場中的設備過多，使用遠程控制的方式也會為取料作業增添許多難度。

2 堆取料機的智能化發展途徑

2.1 應用3D激光掃描，實現堆取料機料堆識別

形狀不固定是料場料堆的一大特點，并且料場的環境較為復雜，存在很多不確定因素，如果堆取料機不具備識別料堆形狀的功能，就不能完成智能化的取料作業。在手動運行階段，由技術人員識別料堆形狀，確保取料的正確性，但是在智能化的運行模式下，堆取料機要具備自動識別料堆形狀的功能，才能確保取料作業的順利進行。為此，就需要利用3D激光掃描技術，來幫助取料機實現辨別料堆形狀的功能。3D激光掃描技術能夠通過物體表面對激光的反射判斷物理的距離，并利用激光在物體的各個點建立一個激光矩陣，通過X-y軸的旋轉將物體的各項信息組建成一個數據庫，進而幫助取料機識別料堆的形狀。在應用3D激光掃描技術，來幫助取料機實現辨別料堆形狀時，需要注意以下問題：（1）盡管當前對3D激光掃描技術的應用已經較為成熟，但是3D激光掃描技術自身的缺陷有時會對堆取料機的職能化運行造成影響，例如在利用3D激光掃描技術獲取料堆信息時，激光矩陣獲取到的數據量是非常龐大的，使得數據庫中的信息數據難以運轉更新，在一定程度上影響堆取料機的使用性能。（2）應用3D激光掃描技術，來幫助取料機實現辨別料堆形狀時需要一定的外部條件，也就是說對堆取料機的作業環境有一定的要求，例如料場中不能存在大量的粉塵；機械以及3D激光的技術參數要符合相關標準：掃描的半徑必須大于等于85m，掃描的角度必須為180度等。

2.2 使用GPS定位測定技術，實現位置識別

在堆料取料作業中，需要堆取料機能測定識別料堆位置，并按照相關路線完成取料與堆料作業，因此如果堆取料機僅具備自動識別料堆形狀的功能卻不具備自動識別位置的功能，仍舊不能完成智能化的取料作業，因此需要依靠一定的技術，讓堆取料機具有自動識別位置的功能。GPS燈位測定系統、編碼器、回轉仰臥坐標這三種技術可以幫助堆取料機實現智能化測定位置的功能，因此回轉仰臥坐標、編碼器在應用時存在一定的局限性，因此這里不做詳細分析，下面重點探討GPS定位測定系統在堆取料機智能化控制中的應用。在堆取料的懸臂頭部以及固定部位各設置一個GPS定位測定系統，就能通過衛星系統準確識別、測算出堆取料機與料堆的距離以及料堆的具體位置，幫助堆取料機完成取料作業。應用這種技術，不僅能有效避免堆取料機懸臂部位的彈性變形，還能有效消減外力因素對測算系統的影響，因此測算的精準度高、定位準確。

2.3 實現自動檢測，確保作業安全

安全系統是堆取料機不可缺少的一個系統，是保護堆取料機自身安全與作業安全的關鍵，因此堆取料機的智能化作業一定要建立在完備的安全系統之上。堆取料機的安全系統由自動檢測系統以及保護功能系統組成。首先，在堆取料機的關鍵部位設置監控攝像頭，通過監控攝像頭實時監控堆取料機的運行情況。其次，在堆取料機的懸臂兩側以及前后等關鍵部位設置雷達防撞探頭，避免堆取料機在作業過程中發生碰撞。另外，在堆取料機的承載旋轉部位設置溫度檢測與異常振動檢測元件，檢測堆取料機的運行情況，避免發生運行故障。

3 結束語

總而言之，堆取料機的智能化發展是我國堆取料機的必然發展方向，為此，我國應加大技術研究力度、完善料場自動化系統，爭取早日實現堆取料機的智能化應用。

參考文獻：

[1]張永明.堆取料機的智能化發展研究[J].南方農機，2018，49（10）：42-43.

[2]趙慶斌，溫丹.堆取料機無人化作業系統關鍵技術的研究[J].港口裝卸，2015（04）：26-27.

[3]張龍，董麗利.物聯網技術在頂堆側取堆取料機上的應用[J].節能，2015，34（02）：55-58.

[4]周游，張洋.關于國內外堆取料機現狀智能化研究[J].科技創新與應用，2014（09）：55.

[5]王碧凱.北方高寒地區斗輪堆取料機存在問題及改進方案研究[D].東北石油大學，2014.

[6]張瑞連，吳志堅.國內外堆取料機現狀及智能化發展趨勢分析[J].礦山機械，2013，41（06）：5-8.