王集磷礦數(shù)字化礦山研究

陳松巍，卜繼霞

（湖北大峪口化工有限責任公司，湖北 鐘祥 431910）

1 前言

我國的礦山數(shù)字化水平與國外的相比存在一定的差別，企業(yè)對數(shù)字化的概念、意義以及建設(shè)方法等方面都缺乏一定的認識，礦山中仍采用較為傳統(tǒng)的管理方式，設(shè)備采集系統(tǒng)是礦山企業(yè)中重要的組成部分，但其已被企業(yè)所忽略。為此，本文對采礦中的設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)展開了研究和探討。

2 主要的研究與試驗內(nèi)容

本文結(jié)合礦山裝載設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，選取國外進口鉸接式卡車和挖掘機作為研究和試驗對象，充分了解試驗對象的電氣、機械和液壓條件，重點研究了電氣試驗對象的數(shù)量、位置分布、工作原理和試驗方法，插腳的定義、控制功能、通信技術(shù)、傳感器的分布等，并著重對機械尺寸、關(guān)鍵部件、開孔塞的設(shè)置、測試對象等都有利于安裝傳感器的液壓系統(tǒng)重點進行動力傳遞。普通多網(wǎng)和示波器等儀器測試系統(tǒng)電源、通信方式和工作參數(shù)。在確定測試對象的通信方案后，使用通信適配器訪問測試對象的通信網(wǎng)絡(luò)并嘗試采集通信數(shù)據(jù)采用原裝專業(yè)診斷系統(tǒng)記錄車輛當前實時數(shù)據(jù)。打開數(shù)據(jù)采集模擬試驗主要包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)播放試驗、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)采集設(shè)備響應(yīng)驗證。模擬ECU網(wǎng)絡(luò)通信測試才能夠有效確保測試對象可以在輸入仿真數(shù)據(jù)的條件下正常工作；進行現(xiàn)場操作調(diào)試，跟蹤測試對象的運行狀態(tài)，并按照測試結(jié)果修改采集設(shè)備軟件，以使其正常工作。

3 巖體參數(shù)特性

工程巖體質(zhì)量包括巖體骨折、結(jié)構(gòu)平面的剪切特性和巖體的變形電阻，這是復(fù)雜巖石工程地質(zhì)的綜合實施例。巖體質(zhì)量不僅提供基本數(shù)據(jù)分類，還提供了大規(guī)模的巖體機械參數(shù)、工程穩(wěn)定性分析、巖體等。按照周圍巖石的質(zhì)量，選擇采礦方法和開發(fā)系統(tǒng)，以及如何評價周圍巖石的質(zhì)量更好地結(jié)合礦井設(shè)計。經(jīng)過長期的發(fā)展，巖石力學的研究逐漸分析和數(shù)值模擬的工程經(jīng)驗，主觀判斷和定性分析，采用大空間多巖石工程開發(fā)，傳統(tǒng)方法的可靠性逐漸提高，以巖石試驗為基礎(chǔ)的工程數(shù)據(jù)分析數(shù)值模擬資料顯示，由于巖體是一種非均勻各向異性介質(zhì)，常規(guī)方法的可靠性逐漸降低，裂隙破裂之間的關(guān)系不是很密切，試驗機理與工程實踐不符，因此，有利于工程分析必要的試驗力學，在現(xiàn)有的多巖參數(shù)減少方法中，具有某些經(jīng)驗和主體性是不可避免的。這將導(dǎo)致理論值與實際值之間的偏差。太大的偏差將直接影響巖石工程的檢測結(jié)果。敏感性分析是通過對模型屬性的研究，并且每個屬性因子都有一個常見的靈敏度分析方法，包括單因素分析方法和多因子分析方法。單因素分析方法在其他因素保持不變的條件下進行。

4 初始地應(yīng)力分布規(guī)律

初始壓力是巖石工程設(shè)計的基礎(chǔ)。它影響了巖體批量工程的應(yīng)力狀態(tài)、位移分布和穩(wěn)定性，以及巖體批量工程的應(yīng)力特性、空間分布和參數(shù)選擇。它是一種受到地形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石等因素影響的相對穩(wěn)定的不穩(wěn)定應(yīng)力場。巖體結(jié)構(gòu)，埋藏深度和地下水顯示出空間的隨機性和復(fù)雜性。如何準確反映初始壓力場，是地下工程所面臨的問題。初始地磁場非常復(fù)雜，并且難以通過單一的功能關(guān)系表達。除了區(qū)域地質(zhì)和構(gòu)造函數(shù)之外，初始磁場的形成也與地球的各種動態(tài)過程有關(guān)，例如，板邊界壓縮、地幔熱對流、地球應(yīng)力、地理拉力、地球旋轉(zhuǎn)、巖漿通過研究和分析能譜膨脹，結(jié)論，原位應(yīng)力的分布也與巖石性能和機械強度有關(guān)，原位存在差異不同巖石的應(yīng)力分布，如巖石，惡化巖石和沉積巖。傳統(tǒng)的應(yīng)力估計方法主要包括自重方法、HIMFA方法、橫向應(yīng)力計算方法等，但這三種方法都有一定的限制。認為自回歸方法相當于巖體，并且僅適用于淺埋巖體的層數(shù)。疊加方法認為由巖質(zhì)質(zhì)量流動引起的應(yīng)力狀態(tài)類似于靜液壓壓力，其適用于計算橫向應(yīng)力，并且橫向應(yīng)力的計算難以反映應(yīng)力場。當前原位應(yīng)力測試技術(shù)和精密測試儀器的發(fā)展，原位應(yīng)力測量是最直接和有效的方法。其有效性反映在許多工程實踐中，但仍有一些缺點在測量中。

5 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)綜合評價

采購結(jié)構(gòu)參數(shù)的綜合評估是一個非常復(fù)雜的問題過程，傳統(tǒng)的評價方法注重經(jīng)驗的層次性和總結(jié)性，優(yōu)化圖表的結(jié)構(gòu)參數(shù)，忽視特征分析等定量指標、主觀和經(jīng)驗評價方法。一些學者采用數(shù)值模擬的方法來評估結(jié)構(gòu)參數(shù)圖表。從定量的角度看，在這種方法中，有許多問題是因素相對單一的，因此，存在一定的片面性和片面性限制。因此, 要建立綜合評價體系理論，準確評估也是評估決策的內(nèi)在要求。在多理論評價決策系統(tǒng)的綜合應(yīng)用方面，國內(nèi)外學者應(yīng)用了模糊數(shù)學，分析了遞階過程，遺傳優(yōu)化算法，集灰色關(guān)聯(lián)分析在綜合理想分類技術(shù)評價過程中的應(yīng)用解決方案。一些學者運用這些理論方法，通過對組合與多元理論的全面分析，建立了一個綜合評價模型，如層次分析法、模糊數(shù)學和模糊分析法等層次結(jié)構(gòu)。已建立多因素多標準評價系統(tǒng)，決策思維具有層次性和程序性，綜合考慮定性和定量指示燈。避免傳統(tǒng)單一評價理論的主觀性及其弊端。

6 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和配置

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器和應(yīng)用程序組成，然后獲取設(shè)備完成數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)打包發(fā)送到服務(wù)器數(shù)據(jù)服務(wù)器，主要完成數(shù)據(jù)的預(yù)處理和存儲數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)器主要完成用戶應(yīng)用的訪問控制、數(shù)據(jù)分析，而訪問控制顯示采集設(shè)備主要完成測試對象的數(shù)據(jù)采集，采集設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括多級電源模塊，處理器單元、存儲單元、CAN總線通信、J1708通信、遠程通信、模擬采集、開關(guān)量輸入等。采集裝置由IP65防護等級的鑄鋁外殼制成水平。那里有五個外部接口，其中兩個用于連接通信天線和GPS天線，三個SEMIMA-14接口用于連接外部信號和電源。

7 系統(tǒng)工作原理

啟動測試對象后，采集裝置打開電源運行多項任務(wù)，內(nèi)置看門狗電路保證系統(tǒng)可靠性。在本研究中，采集設(shè)備有四個用戶任務(wù)用于數(shù)據(jù)采集（通信電纜）數(shù)據(jù)采集和分析模擬。收藏GPS定位、遠程數(shù)據(jù)傳輸、看門狗和運行狀態(tài)指示，數(shù)據(jù)采集設(shè)備嘗試通過車輛通過通信電纜通過通信電纜通過通信電纜獲取數(shù)據(jù)，其他采集設(shè)備在獲取數(shù)據(jù)后通過模擬輸入通道采集模擬、開關(guān)和頻率信號。另一個任務(wù)是從緩存中獲取數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)加載到基于LTE網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器上，完成數(shù)據(jù)傳輸和傳輸集合。如果通信協(xié)議失敗，系統(tǒng)將嘗試與服務(wù)器通信再來一次。如果連續(xù)10次通信失敗，系統(tǒng)將自動將對象恢復(fù)到數(shù)據(jù)采集設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸線上。

8 采集系統(tǒng)管理平臺功能

8.1 設(shè)備管理功能板塊

在收集設(shè)備上載的數(shù)據(jù)后，服務(wù)器在基本處理后存儲數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。應(yīng)用服務(wù)器可以通過數(shù)據(jù)服務(wù)器提供的API接口從數(shù)據(jù)服務(wù)器從數(shù)據(jù)服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)，以顯示和分析。設(shè)備管理功能部分由設(shè)備賬戶管理、設(shè)備點檢查管理、設(shè)備維護管理和設(shè)備備件管理等共同組成。

8.2 設(shè)備監(jiān)控管理功能板塊

設(shè)備監(jiān)控管理功能模塊主要用于設(shè)備運行監(jiān)控、報警條件設(shè)置、報警過程記錄、運行行為統(tǒng)計、啟動時間統(tǒng)計、歷史數(shù)據(jù)分析、報警統(tǒng)計分析、設(shè)備運行分析等功能模塊，設(shè)備管理人員首先了解設(shè)備出現(xiàn)的異常情況，為可以監(jiān)控系統(tǒng)運行過程中的故障點，系統(tǒng)能立即提示設(shè)備管理員對設(shè)備進行檢查和維修，及時排除設(shè)備故障，提高設(shè)備的系統(tǒng)可靠性。用戶可以自定義數(shù)據(jù)報警的上限，以滿足個性化系統(tǒng)報警的要求設(shè)置。

9 磷礦石浮選設(shè)備

膠磷礦浮選設(shè)備應(yīng)根據(jù)不同類型膠磷礦的性質(zhì)選擇合適的選礦工藝。浮選工藝是適應(yīng)更廣泛的選礦方法；聯(lián)合選礦工藝是針對性較強的選礦方法,因其能簡化流程,降低能耗和藥耗,在以后的工作中應(yīng)著重聯(lián)合選礦工藝的研究。磷礦石浮選設(shè)備、膠磷礦浮選設(shè)備主要采用傳統(tǒng)的槽式浮選機,傳統(tǒng)的槽式浮選設(shè)備已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于國內(nèi)外的磷礦選礦工業(yè)生產(chǎn)。浮選柱是一種新型高效的浮選設(shè)備,相對槽式浮選機具有結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、制造周期短、能耗低等優(yōu)點。

10 結(jié)語

由上可知，通過城門山銅礦智能化礦山建設(shè)一期項目設(shè)備的研究實現(xiàn)了設(shè)備數(shù)據(jù)的自動采集，同時能夠有效解決其中存在的問題，構(gòu)建出一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺，才可以為采礦設(shè)備的智能運維奠定良好的基礎(chǔ)。