黃志友
摘要:基于帶式輸送機(jī)構(gòu)建礦石等物料運(yùn)輸?shù)闹悄芸刂葡到y(tǒng),可以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí),提高生產(chǎn)效率并降低勞動(dòng)強(qiáng)度。提出了一種帶式輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)架構(gòu)方法,描述了系統(tǒng)架構(gòu)中的智能帶式輸送機(jī)、地面綜合服務(wù)站、知識(shí)領(lǐng)域庫和信息融合器等組件的功能,探索采礦業(yè)智能化的新途徑。
關(guān)鍵詞:帶式輸送機(jī);智能控制;系統(tǒng)架構(gòu)
0? 引言
帶式輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于礦石等物料輸送,其張緊裝置是輸送機(jī)正常啟動(dòng)、運(yùn)行的核心部件,它的自動(dòng)化控制平水決定著礦石開采運(yùn)輸效率。當(dāng)前我國銅礦等多分布在偏遠(yuǎn)山區(qū),區(qū)域廣闊且礦井深長,每個(gè)礦區(qū)同時(shí)有多臺(tái)帶式運(yùn)輸機(jī)在協(xié)同工作,帶式輸送機(jī)的運(yùn)送負(fù)載、運(yùn)行工況和工作環(huán)境等變化范圍較大,這使得帶式輸送機(jī)必須具備大運(yùn)量、長距離、井下高可靠性和大功率等性能,對(duì)張緊裝置的控制提出了更高的要求[1]。
帶式輸送機(jī)的控制系統(tǒng)從基于固定力控制的自動(dòng)控制,逐步發(fā)展成現(xiàn)代普遍采用的自適應(yīng)控制,自適應(yīng)控制有效提高了自動(dòng)化水平,提升了控制效率。但是自適應(yīng)控制是基于傳感器數(shù)據(jù)的參數(shù)的反饋控制,對(duì)復(fù)雜多變的環(huán)境和自動(dòng)故障處理方面存在不足,急需新的控制理念優(yōu)化目前的自適應(yīng)控制系統(tǒng)。本文提出應(yīng)用人工智能技術(shù),構(gòu)建帶式輸送機(jī)智能控制系統(tǒng),通過智能調(diào)節(jié)張緊裝置張緊力的,實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的智能控制,提高礦石開采等輸送經(jīng)濟(jì)效率。
1? 帶式輸送機(jī)智能化的意義
1.1 提高智能化水平,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)
智能控制系統(tǒng)的是以知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的擬人控制系統(tǒng),具備感知和認(rèn)知、在線規(guī)劃和學(xué)習(xí)、推理決策和多執(zhí)行機(jī)構(gòu)協(xié)同等能力[2]。帶式輸送機(jī)張緊裝置通過智能控制,能按照人給定的指令集自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境,自動(dòng)完成復(fù)雜的控制工作,并將執(zhí)行的控制指令,環(huán)境參數(shù)和執(zhí)行響應(yīng)情況記錄下來,融入專家決策系統(tǒng),由控制系統(tǒng)自學(xué)習(xí)與提升。智能控制融合應(yīng)用了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù),是智能化和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要標(biāo)志。
1.2 提高生產(chǎn)效率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度
智能控制是人工智能重要的應(yīng)用領(lǐng)域,推動(dòng)著控制技術(shù)的變革和發(fā)展。智能控制將人的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)直接應(yīng)用于控制過程,并不斷自學(xué)習(xí)積累,實(shí)現(xiàn)在無人干預(yù)的情況下自主地驅(qū)動(dòng)智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,達(dá)到控制目標(biāo)的,是多源信息融合、人工智能、信息網(wǎng)絡(luò)和控制論等學(xué)科的交叉。通過人與智能設(shè)備的協(xié)同合作,擴(kuò)大、拓展,智能控制系統(tǒng)可以部分取代人工在控制過程中的腦力或體力勞動(dòng)。
2? 智能控制系統(tǒng)構(gòu)架
帶式輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)是由帶式輸送機(jī)和應(yīng)用專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng),它在控制過程中能進(jìn)行智能執(zhí)行控制活動(dòng),完成分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。帶式輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)由帶式輸送機(jī)、人機(jī)交互計(jì)算機(jī)、決策數(shù)據(jù)庫、通信網(wǎng)絡(luò)和各類知識(shí)領(lǐng)域庫組成。在帶式輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)建設(shè)時(shí),可將決策數(shù)據(jù)庫、人機(jī)交互計(jì)算機(jī)和知識(shí)領(lǐng)域庫等集成到地面綜合服務(wù)站,構(gòu)建的帶式輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。
圖1中矩形框?yàn)橹悄芸刂葡到y(tǒng)的實(shí)體設(shè)備,柱形框?yàn)樘摂M知識(shí)領(lǐng)域,典型的知識(shí)領(lǐng)域有故障知識(shí)庫和決策知識(shí)庫等。實(shí)心箭頭表示控制系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)流,空心箭頭示意網(wǎng)絡(luò)通信鏈路。橢圓框表示智能控制系統(tǒng)執(zhí)行的分析、處理、運(yùn)算和控制等操作過程。主要組件的功能如下:
2.1 帶式輸送機(jī)
基于智能控制系統(tǒng)的帶式輸送機(jī)是一種智能化的設(shè)備,通過傳動(dòng)電機(jī)和張緊裝置等完全自主控制,可以在不需要人工指令的幫助下完全自主地完成輸送任務(wù)。完整的智能帶式輸送機(jī)具備的能力包括自身狀態(tài)的監(jiān)控、環(huán)境信息的收集、數(shù)據(jù)的分析及做出相應(yīng)的響應(yīng)。
2.2 地面綜合服務(wù)站
地面綜合服務(wù)站是帶式輸送機(jī)智能控制系統(tǒng)的重要組成部分,完成對(duì)智能帶式輸送機(jī)、物料及數(shù)據(jù)鏈的狀態(tài)監(jiān)視和操作控制[3]。地面綜合服務(wù)站通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)鏈路與智能帶式輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通,通過地面綜合服務(wù)站中的人機(jī)界面,使操作員實(shí)現(xiàn)對(duì)智能帶式輸送機(jī)工作狀態(tài)、皮帶載荷狀態(tài)的規(guī)劃、監(jiān)視,并實(shí)現(xiàn)必要時(shí)的干預(yù)和決策。
2.3 知識(shí)領(lǐng)域庫
知識(shí)領(lǐng)域庫是智能控制系統(tǒng)高效運(yùn)行的數(shù)據(jù)支撐和決策基礎(chǔ),主要包括故障知識(shí)庫和決策知識(shí)庫。帶式輸送機(jī)在多變的環(huán)境條件下工作,其故障具有多樣性和復(fù)雜性。故障識(shí)別是故障專家知識(shí)庫的構(gòu)建并知識(shí)規(guī)則化,在自身復(fù)雜系統(tǒng)及外部復(fù)雜環(huán)境下的故障檢測,并針對(duì)檢測的故障依據(jù)故障專家知識(shí)庫進(jìn)行故障識(shí)別,按照預(yù)設(shè)的評(píng)判體系決策。智能控制決策知識(shí)中專家系統(tǒng)知識(shí)全面性與準(zhǔn)確性,決策指令的可靠性與可信度,評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)的邏輯合理性時(shí)效性與可執(zhí)行性和評(píng)判規(guī)則與決策結(jié)果等是智能控制決策的難點(diǎn)[4]。
2.4 信息融合器
信息融合器是完成多源信息融合處理和分析的設(shè)備。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和傳輸方法很難滿足帶式輸送機(jī)智能化需,要充分利用多源信息復(fù)用機(jī)制,將來自不同信源的大容量信息在地面綜合服務(wù)站構(gòu)建混合數(shù)據(jù)流并時(shí)時(shí)復(fù)用。采用多源信息處理架構(gòu)設(shè)計(jì),利用帶式輸送機(jī)上所有傳感器獲取運(yùn)行狀態(tài)信息,而后通過有線或無線接入至地面綜合服務(wù)站,完成運(yùn)行信息檢測及特征提取,在領(lǐng)域知識(shí)的指導(dǎo)以及相關(guān)數(shù)據(jù)庫支持下,運(yùn)用信息融合算法,實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測與識(shí)別信息的顯示,以及輸送任務(wù)的監(jiān)控和引導(dǎo)。
3? 展望
智能控制系統(tǒng)應(yīng)用是人工智能技術(shù)從理論走向工程應(yīng)用的必由之路,加快推進(jìn)智能控制系統(tǒng)在各行業(yè)的應(yīng)用拓展是面向未來科技,服務(wù)于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要重要舉措。針對(duì)銅礦等開采作業(yè)特點(diǎn),可以以帶式輸送機(jī)的控制為切入點(diǎn),探索構(gòu)建礦石開采業(yè)遠(yuǎn)程的應(yīng)用型的能控制系統(tǒng),加速產(chǎn)業(yè)升級(jí)與轉(zhuǎn)型。
參考文獻(xiàn):
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