基于人工智能的皮帶輸送控制系統(tǒng)優(yōu)化措施研究

李雙雙 李博文 朱德江 李曉哲

摘 要：皮帶輸送在煤礦上產(chǎn)系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著至關(guān)重要的作用，是煤礦企業(yè)確保生產(chǎn)、連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行的重要工程。本文通過(guò)對(duì)煤礦皮帶輸送的現(xiàn)狀以及需求進(jìn)行分析，并對(duì)基于人工智能的皮帶輸送控制系統(tǒng)優(yōu)化措施進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：皮帶輸送;人工智能;控制系統(tǒng);優(yōu)化

1引言

隨著技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，電子傳感技術(shù)和人工智能技術(shù)不斷應(yīng)用和推廣，在漫長(zhǎng)的煤礦發(fā)展過(guò)程中，迎來(lái)了巨大的變革。人工智能系統(tǒng)作為煤礦發(fā)展的新的增長(zhǎng)點(diǎn)，在煤礦行業(yè)的作用不斷發(fā)展，成為未來(lái)煤礦發(fā)展的重要趨勢(shì)。

當(dāng)前，煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)仍然以皮帶輸送為主，傳統(tǒng)皮帶輸送系統(tǒng)不斷引入新的技術(shù)，人工智能在皮帶輸送系統(tǒng)的發(fā)展中取得了巨大的成效，發(fā)揮了顯著的作用。

2煤礦皮帶輸送現(xiàn)狀

當(dāng)前我國(guó)煤礦皮帶輸送技術(shù)仍然以傳統(tǒng)皮帶輸送系統(tǒng)為主，通過(guò)人工控制電力和設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)皮帶運(yùn)輸機(jī)的動(dòng)力調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)皮帶輸送功率、效果功能的調(diào)整，進(jìn)而輸送效果的改變。此外，隨著變頻電機(jī)的使用，在一定程度上提高了皮帶輸送效果的改變和效果。但是由于控制機(jī)理仍然以人工調(diào)整為主，系統(tǒng)功能的運(yùn)行對(duì)于人員的參與要求較高，結(jié)合煤礦生產(chǎn)難以持續(xù)穩(wěn)定的，且在系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，處理動(dòng)作的不連續(xù)性等，均會(huì)造成供料和輸送壓力的變化。

當(dāng)供料較多，系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷高，系統(tǒng)壓力大，不及時(shí)的調(diào)整極易造成系統(tǒng)設(shè)備，電流過(guò)大，導(dǎo)致皮帶輸送機(jī)，電機(jī)故障甚至損壞。相反當(dāng)，供料不足時(shí)，會(huì)出現(xiàn)斷料和料現(xiàn)象，進(jìn)而造成地符合運(yùn)轉(zhuǎn)或者空載運(yùn)行，運(yùn)行功率浪費(fèi)較大。

煤礦引進(jìn)先進(jìn)的人工智能技術(shù)和裝備，對(duì)皮帶輸送系統(tǒng)進(jìn)行智能化升級(jí)，通過(guò)建設(shè)傳感系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、分析處理系統(tǒng)、動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)，通過(guò)編制程序以及控制模式見(jiàn)系統(tǒng)各項(xiàng)功能進(jìn)行系統(tǒng)的連接和設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類情況下的監(jiān)控和動(dòng)作。在一定程度上，達(dá)到了人工智能的效果。

3皮帶輸送系統(tǒng)需求分析

煤礦綜采系統(tǒng)的皮帶輸送機(jī)需求分析主要針對(duì)煤礦井下皮帶輸送系統(tǒng)進(jìn)行分析。當(dāng)前煤礦采礦基本采用煤礦綜采系統(tǒng)，煤礦綜采系統(tǒng)對(duì)于工作面作業(yè)的連續(xù)性、穩(wěn)定性、高負(fù)荷性、以及能適應(yīng)環(huán)境的復(fù)雜性。皮帶輸送系統(tǒng)在一定程度上，滿足所有的需求。

3.1連續(xù)性方面

皮帶輸送系統(tǒng)由皮帶架、托輥、皮帶主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、皮帶等主要元件組成，通過(guò)主動(dòng)輪的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)皮帶在上下兩側(cè)實(shí)現(xiàn)單向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的連續(xù)性輸送，進(jìn)而保障綜采。的連續(xù)推進(jìn)和煤礦的快速運(yùn)輸。同時(shí)，對(duì)于作業(yè)場(chǎng)地要求不高長(zhǎng)距離輻射，特殊條件下可以通過(guò)設(shè)置輸送方向、角度變化，設(shè)置中轉(zhuǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地形的轉(zhuǎn)送和連續(xù)供應(yīng)。

3.2穩(wěn)定性方面

一方面皮帶輸送系統(tǒng)組成元件簡(jiǎn)單，系統(tǒng)動(dòng)作單一，出現(xiàn)特殊情況下的設(shè)備損壞情況較小，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和連續(xù)保障，除去特殊情況下的檢修，基本檢修為日常檢修，基本可控，在時(shí)間方面，也確保了運(yùn)行的穩(wěn)定性。另一方面，皮帶輸送系統(tǒng)一般情況下移動(dòng)較少，運(yùn)行期間位置基本固定不動(dòng)，因此對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行期間、停運(yùn)期間的損耗也相對(duì)較小，進(jìn)而確保了系統(tǒng)可以在穩(wěn)定的條件下實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。

3.3高負(fù)荷性方面

皮帶輸送機(jī)通過(guò)主動(dòng)輪的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)物資的輸送，不受其他動(dòng)力性物資控制，因此可以在長(zhǎng)時(shí)間、高壓力的條件下，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)不需要人工干預(yù)，從而進(jìn)行在連續(xù)性、穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高負(fù)荷的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，在非常規(guī)地形的中轉(zhuǎn)情況下，也可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高負(fù)荷運(yùn)行。

3.4適應(yīng)環(huán)境的復(fù)雜性方面

煤礦井下作業(yè)，長(zhǎng)期處于高水、高濕、高粉塵的狀態(tài)下運(yùn)行，對(duì)于系統(tǒng)組成、功能運(yùn)行等方面要求較高。一方面，由于作業(yè)面的濕式作業(yè)和噴淋處理，造成物料在輸送過(guò)程中，面臨著長(zhǎng)期超濕度狀態(tài)，部分巷道存在的淋水等，進(jìn)入到物料中，導(dǎo)致輸送過(guò)程中水分的集聚，但基本上對(duì)運(yùn)輸皮帶沒(méi)有影響。另一方面由于未能得到有效控制的粉塵以及高濕度對(duì)于托輥架的腐蝕基本上微乎其微，井下作業(yè)用電機(jī)基本上做到防塵和一定程度上的防水。因此，在非極端狀態(tài)下，皮帶輸送系統(tǒng)完全具備應(yīng)對(duì)煤礦的日常運(yùn)行過(guò)程中濕度、粉塵狀況的能力。

4基于人工智能的皮帶輸送控制系統(tǒng)的組成

基于人工智能的皮帶輸送控制系統(tǒng)主要由傳感系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、分析處理系統(tǒng)、動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)組成，系統(tǒng)通過(guò)采用壓力和速度傳感器等，你在輸送過(guò)程中產(chǎn)生的重力數(shù)據(jù)和速度數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，經(jīng)轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)后，通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線信號(hào)等傳輸方式，對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)傳輸，分析處理系統(tǒng)在接收到傳輸來(lái)的傳感信號(hào)后，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析匯總，通過(guò)各類數(shù)據(jù)分析的算法，進(jìn)行驗(yàn)證后，將對(duì)應(yīng)的動(dòng)作信號(hào)以數(shù)字信號(hào)的模式進(jìn)行傳輸，經(jīng)動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后，對(duì)皮帶輸送系統(tǒng)進(jìn)行控制，改變變頻頻率和控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的智能分析和智能動(dòng)作。

5基于人工智能的皮帶輸送控制系統(tǒng)存在問(wèn)題以及優(yōu)化措施

5.1高精尖方向優(yōu)化

在當(dāng)前的人工智能皮帶輸送控制系統(tǒng)中，由于傳感元件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件要求相對(duì)較高，煤礦井下作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，光照、濕度、粉塵、噪聲等多方面因素，對(duì)各類傳感器均有不同程度影響，因此，在選擇和設(shè)置傳感器方面，應(yīng)該朝著高精尖方向發(fā)展，不斷提升傳感器的穩(wěn)定性和靈敏性，提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的高精確性和冗余的自動(dòng)消除，從根本上保證人工智能的識(shí)別正常。

同時(shí)，在控制系統(tǒng)方面，也需要通過(guò)高精尖化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)各類細(xì)節(jié)動(dòng)作的微動(dòng)作和微調(diào)整，從末端對(duì)高精尖控制予以落實(shí)，實(shí)現(xiàn)控制的精準(zhǔn)。

5.2一體化方向優(yōu)化

當(dāng)前人工智能系統(tǒng)下的皮帶輸送系統(tǒng)，上脫離于綜采作業(yè)面的設(shè)備運(yùn)行以及給料控制，綜采作業(yè)設(shè)備的運(yùn)行與否，沒(méi)有直接與皮帶屬性系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制，相互之間沒(méi)有一體化的連接，因此在給料控制方面沒(méi)有穩(wěn)定供料的概念，導(dǎo)致人工智能系統(tǒng)下的控制不穩(wěn)定或頻繁動(dòng)作。應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，將綜采提供后設(shè)置緩沖倉(cāng)或振動(dòng)供料裝置，在供料前端予以控制，保障供料前的穩(wěn)定狀態(tài)，從而為皮帶輸送系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造條件，降低困難。通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行一體化建設(shè)和優(yōu)化實(shí)現(xiàn)綜合的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和控制。

6結(jié)語(yǔ)

基于人工智能的皮帶輸送發(fā)展是煤礦井下綜采發(fā)展的必然趨勢(shì)，隨著技術(shù)的發(fā)展、理念的完善，智能的、一體化的煤礦輸送，定會(huì)在未來(lái)煤炭行業(yè)發(fā)展中發(fā)揮決定性的作用。

參考文獻(xiàn)

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