鏟車自動計量系統(tǒng)溜井倒礦防作弊的設(shè)計與應(yīng)用

廖華

(湖南柿竹園有色金屬有限責(zé)任公司，湖南 郴州市 423037)

0 引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整，經(jīng)濟增長由高速發(fā)展轉(zhuǎn)型為高質(zhì)量發(fā)展。市場價格的影響直接決定企業(yè)的盈利與否，使礦山企業(yè)在經(jīng)營和發(fā)展方面都面臨著巨大的挑戰(zhàn)。礦山企業(yè)在面臨外部復(fù)雜環(huán)境的情況下，必須不斷提高自身核心競爭力，利用科技創(chuàng)新的管理手段，以信息化自動化技術(shù)為驅(qū)動力,不斷提高管理水平、降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。同時在現(xiàn)有的信息化系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)不完善，如何防止人為的操作導(dǎo)致系統(tǒng)無法運行，也是擺在礦山企業(yè)技術(shù)人員面前的一道難題。

湖南柿竹園公司多金屬采礦場井下已經(jīng)部署了車輛自動計數(shù)系統(tǒng)和鏟車自動計量系統(tǒng)、移動通信系統(tǒng)和固定電話通信聯(lián)絡(luò)調(diào)度系統(tǒng)、視頻監(jiān)控和主扇風(fēng)機變頻節(jié)能計算機遠程監(jiān)測控制等多套信息化系統(tǒng)，在這些信息化系統(tǒng)中，車輛自動計數(shù)系統(tǒng)和鏟車自動計量系統(tǒng)直接關(guān)系井下人員生產(chǎn)任務(wù)，系統(tǒng)的好壞及系統(tǒng)的完善性直接影響系統(tǒng)正常運行。車輛自動計數(shù)系統(tǒng)在防作弊方面做了大量工作，保證車輛在運輸次數(shù)中公平公正，給系統(tǒng)的正常運行帶來了很大的便利。由于是國內(nèi)第一家在井下建設(shè)的自動計量系統(tǒng)，鏟車自動計量系統(tǒng)建設(shè)初期在防作弊方面比較欠缺，運行中暴露出來一些問題，鏟車鏟礦報表和選廠反饋的報表存在差異，導(dǎo)致鏟礦報表無法正常反映生產(chǎn)實際情況，同時對鏟車司機也存在不公平現(xiàn)象。結(jié)合以上情況，多金屬采礦場結(jié)合現(xiàn)場實際情況，在原有自動計量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)一套鏟車自動計量系統(tǒng)溜井倒礦防作弊系統(tǒng)。

1 防作弊系統(tǒng)

鏟車自動計量溜井倒礦防作弊系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)是根據(jù)柿竹園多金屬采礦場井下生產(chǎn)實際情況和現(xiàn)有自動計量系統(tǒng)開發(fā)完成。

1.1 多金屬采礦場概況

湖南柿竹園有色金屬有限責(zé)任公司多金屬采礦場現(xiàn)采礦能力達300 萬t，年出礦能力達200 萬t。隨著公司技改和智能化礦山建設(shè)，多金屬采礦場井下出礦的計數(shù)方式早已實現(xiàn)全自動智能化無人值守。在系統(tǒng)運行過程中，由于系統(tǒng)本身的原因，系統(tǒng)存在多計數(shù)的情況，浪費了多金屬采礦場的生產(chǎn)成本，同時也給系統(tǒng)帶來一些負面影響。為了節(jié)約生產(chǎn)成本，保證系統(tǒng)的正常運行，亟需開發(fā)一套防作弊系統(tǒng)保證系統(tǒng)的正常運行。

1.2 系統(tǒng)建設(shè)

鏟車自動計量防作弊系統(tǒng)主要由液壓稱重系統(tǒng)、RFID 無線標識系統(tǒng)、實時錄像抓拍系統(tǒng)等部分組成。

1.2.1 液壓稱重系統(tǒng)

利用液壓傳感器，通過鏟車舉斗時的液壓來測量每鏟的重量，對鏟車車載液壓系統(tǒng)進行設(shè)置，鏟車舉斗時每鏟重量必須大于4000 kg，放斗時鏟斗重量必須小于500 kg；經(jīng)過對舉斗、放斗鏟斗重量的測量比較，符合上述條件，這一鏟才算正常鏟數(shù)，計入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，如圖1 所示。為了避免鏟車液壓系統(tǒng)的不穩(wěn)定，導(dǎo)致液壓傳感器測量的重量不準確，規(guī)定每半個月必須對鏟車液壓稱重系統(tǒng)進行校稱。通過以上設(shè)置和處理，使得鏟車液壓稱重系統(tǒng)得以準確運行，這是鏟車計量防作弊的第一道防線。

圖1 稱重系統(tǒng)

1.2.2 RFID 無線標識系統(tǒng)

由于鏟車在溜井倒礦時，存在可能鏟的礦沒有倒入溜井，但滿足液壓稱重系統(tǒng)的要求而計入了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，導(dǎo)致實際有效鏟數(shù)比系統(tǒng)統(tǒng)計的鏟數(shù)少，增加鏟礦成本。為了避免上述情況的發(fā)生，在溜井旁安裝一套RFID 無線標識系統(tǒng)，只有當(dāng)鏟車進入指定區(qū)域時，鏟車上的標示卡才能被RFID 讀卡器讀取，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)信號傳輸至中控室服務(wù)器，結(jié)合液壓稱重系統(tǒng)反饋上來的數(shù)據(jù)進行分析處理。把滿足液壓稱重系統(tǒng)要求的鏟數(shù)及RFID 讀卡器讀取到的鏟數(shù)計入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行顯示，結(jié)合液壓稱重系統(tǒng)和無線標識系統(tǒng)的邏輯運算，保證鏟車鏟礦每鏟都倒入溜井，這是鏟車計量防作弊的第二道防線。

1.2.3 實時錄像抓拍系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)由攝像頭、傳輸線路、控制云臺、畫面顯示、錄像5 大部分組成。井下爆破頻繁，對井下設(shè)備存在巨大破壞，為了保護監(jiān)控設(shè)備的完整性，針對井下作業(yè)環(huán)境和實際情況，對攝像頭進行有效防護，在礦柱靠近頂板開鑿一個硐室，在礦柱里面打孔至硐室內(nèi)墻，用于線路鋪設(shè)；同時把預(yù)制好的鐵箱澆筑于硐室內(nèi)，鐵箱前加裝鐵門，用于爆破抵擋爆破沖擊，攝像頭安裝鐵箱內(nèi)，爆破時工作人員把鐵箱門關(guān)閉，作業(yè)時打開，如圖2 所示。鏟車進行作業(yè)時，可以實時對井下情況進行監(jiān)測和查看；當(dāng)液壓稱重系統(tǒng)和RFID 無線標識系統(tǒng)存在故障時，監(jiān)控系統(tǒng)可及時對井下鏟車鏟礦進行抓拍，統(tǒng)計鏟礦次數(shù)，同時在各個子系統(tǒng)都正常的情況下，把鏟車主機上鏟礦次數(shù)和監(jiān)控抓拍次數(shù)進行對比，從而保證鏟礦的準確性，這是鏟車計量防作弊的第三道防線。

圖2 攝像頭安裝示意（單位：mm）

2 討論

在3 道防作弊系統(tǒng)中，液壓稱重系統(tǒng)和RFID無線標識系統(tǒng)是基礎(chǔ)。當(dāng)鏟車鏟礦的礦石重量滿足液壓稱重系統(tǒng)的生產(chǎn)實際要求，同時鏟車自帶的RFID 無線識別卡能被RFID 接收器識別時，該鏟才算作正常鏟數(shù)而納入考核。在中控室會顯示液壓稱重系統(tǒng)鏟礦次數(shù)和經(jīng)過溜井識別的鏟礦次數(shù)，通過數(shù)據(jù)對比，及時調(diào)整鏟礦次數(shù)。實時錄像抓拍系統(tǒng)對每次倒礦鏟車進行抓拍存檔，方便對有異議的數(shù)據(jù)進行調(diào)取，見圖3。

圖3 實時錄像抓拍系統(tǒng)對倒礦鏟車抓拍存檔過程

3 套系統(tǒng)都在井下復(fù)雜的環(huán)境正常運行，并能保證其設(shè)備統(tǒng)計的準確率，也對設(shè)備進行了相應(yīng)防護和要求。稱重系統(tǒng)作為防作弊的重中之重，對鏟車稱重系統(tǒng)做了相應(yīng)要求和設(shè)置。首先，每半月對鏟車稱重系統(tǒng)砝碼進行一次校驗，特別在更換液壓傳感器后必須對其進行校驗，其中包含鏟斗去皮和砝碼標定，以此保證稱重系統(tǒng)自身的準確；其次，根據(jù)井下實際情況，把RFID 接收器和攝像頭安裝溜井礦柱內(nèi)，避免爆破沖擊對其破壞，同時傳輸線路懸掛巷道頂部，并用軟管和槽鋼對其進行雙層防護。

有了對防作弊系統(tǒng)軟件和硬件的全方面設(shè)計和防護，才能保證防作弊系統(tǒng)的準確率和完整性，為今后系統(tǒng)維護保養(yǎng)帶來方便，同時為下個項目在井下復(fù)雜環(huán)境運行提供寶貴經(jīng)驗。

3 結(jié)論

經(jīng)過對自動計量系統(tǒng)防作弊系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試、試運行，現(xiàn)已正常運行，并滿足當(dāng)初設(shè)計要求，為今后系統(tǒng)的改造升級提供了寶貴經(jīng)驗?，F(xiàn)得出以下結(jié)論。

（1）通過對自動計量防作弊系統(tǒng)的設(shè)計及實施，彌補了當(dāng)初項目設(shè)計的缺陷，更好地滿足生產(chǎn)實際情況，為今后其他項目的建設(shè)提供了經(jīng)驗。

（2）針對井下復(fù)雜的環(huán)境，對設(shè)備進行了有效防護和設(shè)計，使設(shè)備免受環(huán)境的破壞，保證了系統(tǒng)的正常運行和準確性。

（3）防作弊系統(tǒng)的運行，是實際生產(chǎn)情況的產(chǎn)物，一個系統(tǒng)只有充分結(jié)合生產(chǎn)實際，才能體現(xiàn)其建設(shè)價值。