某選礦廠碎礦系統5G+信息化建設實踐

李建博張 煦

（1.金川集團公司選礦廠；2.金川集團公司信息與自動化工程有限公司）

礦山智能化建設是礦山實現高質量發展的必由之路［1-17］。國內某選礦廠碎礦系統進行了5G+信息化建設，實施了碎礦作業的智能化改造升級，最終實現了少人和無人化作業，降低了員工作業風險。

1 建設思路

在選礦廠碎礦系統應用5G技術，新建智慧視覺分析系統、設備一鍵啟停系統，開發設備在線點巡檢系統，建立生產運行、設備狀態、安全管控、能源消耗數據庫，并在此基礎上構建數據智能分析與分層管控、故障自動報警、信息查詢和檢索、數據定期推送等集成化管理，實現信息化建設。5G+智能碎礦系統功能架構見圖1。

2 建設內容

2.1 智能一鍵啟停

根據破碎作業流程特點，分成原礦段、中細碎段和篩分段進行連鎖保護，在此基礎上各分段按照逆序開車、順序停車原則實現全局的連鎖啟停。碎礦段連鎖邏輯見圖2。

2.2 生產過程優化控制

（1）破碎機給料控制。在破碎作業安裝功率變送器，集成至PLC，獲取設備功率數據，作為實現破碎機恒功率控制的基礎。在PLC程序中增加PID控制模塊，給料機作為執行器，圓錐破碎機為控制對象，功率變送器為反饋單元，由此組成PID控制單元，實現破碎機的穩定給料。碎礦段控制功能見圖3。

（2）破碎流程自動控制。破碎、篩分作業要實現自動控制給料平衡，主要通過各料倉料位檢測、分析，控制各破碎機的給礦，保證各段流程的負荷平衡。篩分的給礦控制目標是保證篩分和細碎緩沖料倉的料位在合適的區間，同時要保證足夠的處理能力，通過振動篩開啟個數進行粗調、給礦機頻率進行微調來實現。

2.3 5G+智慧視覺分析系統

通過5G技術組建智慧視覺網絡，采用高清攝像頭，合理布控檢測對象，通過CPE接入5G網絡，與后臺服務器聯通。智慧視覺功能見圖4，智慧視覺對皮帶跑偏狀態監測分析情況見圖5。

系統可以實施AI智能分析并及時預警，對自動布料小車、電振給料機等設備下料口狀態監測，判斷是否堵塞，對人員進入狀態進行監測分析及預警，提高安全保障能力。智慧視覺對人員狀態的檢測見圖6。

2.4 設備在線點檢及故障診斷系統

在碎礦設備上安裝溫度、振動等各類傳感器，檢測數據通過傳感器傳輸到5G網關中，通過5G網絡傳輸到服務器。設備故障檢測與健康管理軟件對數據進行分析，并基于振動、溫度、電氣、點檢等指標進行設備健康狀態評估，設備運行狀態信息反饋通過Web端應用和手機App進行呈現。設備在線點檢及故障診斷系統見圖7。

2.5 安全管控系統

安全管控項目建設內容主要包括人員智能定位、智慧照明、5G語音對講等子系統。

2.5.1 人員智能定位

通過定位技術結合智慧視頻監控，有效識別、跟蹤現場作業人員，做到5 m以內精準立體定位。管理人員通過人員定位系統可實時掌握現場巡檢、維修等人員的行動軌跡，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

碎礦系統開車運轉以后，生產現場的所有出入門自動落鎖，各級人員根據各自權限進入不同安全管控區域。智能化的門禁系統憑借其靈活性、適應性為工廠提供更加可靠的安全管理方法。智能門鎖系統構建見圖9。

2.5.3 5G語音集群對講

利用5G無線網絡的優點建設現場通訊對講系統，解決了過去有線廣播系統線路損耗、控制方式單一、信號弱等問題，建成了基于5G網絡的數字化遠程應急呼叫對講系統。

2.5.4 智能照明

智能照明系統的管理人員可在燈聯網平臺上對車間的照明進行遙控，可進行多種節能模式的自動運行，也可遠程手動控制每一盞燈，實現精細化節能管理。智能照明拓撲圖見圖10。

3 結論

通過5G技術，建立智慧視覺、在線數據采集和故障診斷系統，讓勞動密集型的破碎工藝變成信息實時感知、數據互聯互通、故障診斷預判、智能化生產、無人化操控的信息化工廠，解決作業過程中人員與噪音、粉塵等有害因素接觸的問題，徹底改變傳統作業模式。