我國振動篩智能化技術研究進展*

趙環(huán)帥，唐建華，李瑞樂，王佳敏，郭寶石，徐文彬，黃 濤，鮑玉新，王益博

(1.中國礦業(yè)大學(北京)化學與環(huán)境工程學院，北京 100083；2.中藍連海設計研究院有限公司，江蘇 連云港 222004；3.鞍山重型礦山機器股份有限公司，遼寧 鞍山 114042；4.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；5.遼寧工業(yè)大學 機械工程與自動化學院，遼寧 錦州 121001)

0 引言

振動篩是在物料加工過程中廣泛應用的高效篩分設備，其利用各種驅動方式所產(chǎn)生的往復或旋轉振動使顆粒大小不同的散狀物料通過單層或多層篩面的篩孔，按照粒度大小分成不同粒級產(chǎn)品，滿足后續(xù)作業(yè)或工藝對粒度的要求[1]。振動篩有多種分類方法：按驅動類型，可分為電機驅動振動篩、電磁驅動振動篩、液壓驅動振動篩；按運動軌跡，可分為圓振動篩、橢圓運動振動篩、直線運動振動篩、旋振篩；按篩分理論，可分為概率振動篩、等厚振動篩等；按動力學特性，可分為線性非共振式振動篩、非線性振動篩等[2-3]。目前，振動篩廣泛應用于礦山、化工、交通、石油、煙草、醫(yī)藥、電力、冶金、糧食及建材等領域，主要用于分級、脫水、脫泥及介質回收等作業(yè)[4]。近些年，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，各相關行業(yè)對振動篩的需求逐年增長，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年對振動篩的需求總費用超過100億元，規(guī)模巨大[5]。因此，振動篩行業(yè)具有極其廣闊的發(fā)展前景。

近年來，隨著云計算、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及人工智能等新一代信息技術的不斷涌現(xiàn)和快速發(fā)展，振動篩正迎來由機械化、自動化向數(shù)字化、智能化跨越發(fā)展的歷史機遇[6]；與此同時，人工智能與工業(yè)領域的深度融合正持續(xù)釋放新動能[7]。所有這些正從振動篩選型、設計、制造、應用及管理等方面影響與推動著振動篩行業(yè)的智能化發(fā)展進程。

基于此，本文概述了振動篩智能化的研究背景及相關政策，綜述了近年來振動篩行業(yè)在智能化過程中的研究進展，結合振動篩行業(yè)面臨的新形勢，針對振動篩在智能化進程中存在的一些突出問題提出了相應的對策與建議，以期為振動篩行業(yè)的健康與快速發(fā)展提供借鑒。

1 研究背景

制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基，特別是改革開放四十多年來，我國制造業(yè)得到了快速發(fā)展，目前已形成了門類齊全、獨立完整的產(chǎn)業(yè)結構體系，快速推動了我國工業(yè)化和現(xiàn)代化進程，顯著提高了綜合國力。然而，與美國、德國、英國等發(fā)達國家相比，我國制造業(yè)“大而不強”，在自主創(chuàng)新能力、資源利用效率、產(chǎn)業(yè)結構、信息化程度、質量效益等方面仍然存在較為明顯的差距。因此，我國工業(yè)轉型升級和跨越發(fā)展的任務緊迫而艱巨。

近些年，智能化已經(jīng)逐漸滲透到各行各業(yè)中。一般認為，智能化是指事物在計算機網(wǎng)絡、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等相關技術的支持與配合下所產(chǎn)生的具有滿足人的各種需求的屬性。智能化技術的應用可以使設備具有類似于人類的感知、記憶和思維、學習、自適應以及行為決策等能力，在各種工況下，設備可以人類的需求為中心，感知外界變化，按照與人類思維模式相近的方式或給定規(guī)則，借助數(shù)據(jù)處理和反饋，對隨機性的外部環(huán)境及時做出決策并付諸行動。

智能化是未來各行業(yè)的重要發(fā)展方向，也是機械設備未來發(fā)展的必由之路及產(chǎn)業(yè)升級的核心內(nèi)容。機械設備的智能化不僅可以節(jié)約人力成本，還能提高產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率，具有非常重要的現(xiàn)實意義。為滿足各行各業(yè)智能化需求，自2015年起，國務院與各部委先后出臺了多項文件(見圖1)，推進了智能化在我國的快速與跨越式發(fā)展。

圖1 近年出臺的智能化相關文件

2015年5月，國務院發(fā)布的《中國制造2025》提出了加快發(fā)展智能制造裝備和產(chǎn)品、推進制造過程智能化的要求[8]，將創(chuàng)新放在制造業(yè)發(fā)展全局的核心位置，完善了創(chuàng)新制度環(huán)境，推動了跨領域及行業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，突破了一批重點領域關鍵共性技術，促進了制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化及智能化。

2016年3月，《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》將人工智能寫入其中，要求深入實施《中國制造2025》，并以提高制造業(yè)創(chuàng)新能力和基礎能力為重點，推進信息技術與制造技術的深度融合，促進制造業(yè)朝著高端、智能、綠色、服務的方向發(fā)展，培育制造業(yè)競爭新優(yōu)勢[9]。2016年8月，國務院發(fā)布的《“十三五”國家技術創(chuàng)新規(guī)劃》提出了智能制造工藝和裝備的概念；倡導開展非傳統(tǒng)制造工藝與流程、重大裝備可靠性與智能化水平等關鍵技術研究，研制一批代表性智能加工裝備、先進工藝裝備和重大智能成套裝備，引領裝備的智能化升級[10]。2016年12月，國務院發(fā)布的《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出了培育人工智能產(chǎn)業(yè)生態(tài)的要求，以期促進人工智能在經(jīng)濟社會重點領域的推廣應用、打造國際領先的技術體系、提高智能制造核心裝備與部件的性能和質量、打造智能制造體系、強化基礎支撐、發(fā)揮示范作用、形成若干國際知名品牌、推動智能制造裝備邁上新臺階[11]。2016年12月，工信部、財政部聯(lián)合印發(fā)《智能制造發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)》，提出了到2020年智能制造發(fā)展基礎和支撐能力明顯增強、傳統(tǒng)制造業(yè)重點領域基本實現(xiàn)數(shù)字化制造的目標；在智能制造領域，工信部特別提出了將加快智能裝備、標準體系、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等的建設規(guī)劃，以促進關鍵共性技術創(chuàng)新[12]。

2017年3月5日，人工智能首次被寫入政府工作報告，意味著人工智能已上升為國家戰(zhàn)略。2017年7月，國務院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，指出人工智能將會成為經(jīng)濟發(fā)展的新引擎，倡導在制造重點行業(yè)和領域開展人工智能應用試點示范，推動人工智能的規(guī)?；瘧茫匀嫣嵘a(chǎn)業(yè)發(fā)展的智能化水平[13]。2017年10月，十九大報告提出了推進互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟深度融合的倡議。2017年12月，工信部印發(fā)了《促進新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動計劃(2018—2020年)》，對《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》相關任務進行了落實和細化，期望以新一代人工智能技術產(chǎn)業(yè)化和集成應用為重點，推動人工智能與實體經(jīng)濟的深度融合[14]。

2019年12月，在新型冠狀病毒肺炎疫情的沖擊下，我國各行業(yè)的發(fā)展受到了一定影響，為全力支持和推動受疫情影響的各類企業(yè)復工復產(chǎn)，2020年3月，科技部發(fā)布了《關于科技創(chuàng)新支撐復工復產(chǎn)和經(jīng)濟平穩(wěn)運行的若干措施》，在重點舉措“培育壯大新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)新模式”中，明確提出要大力推動關鍵核心技術攻關，人工智能便是其中一項[15]。工信部在2020年3月發(fā)布的《關于開展產(chǎn)業(yè)鏈固鏈行動推動產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同復工復產(chǎn)的通知》中也提到，要加快人工智能等新型基礎設施的建設，加快制造業(yè)智能化改造[16]。

2022年3月5日，在第十三屆全國人民代表大會第五次會議上，人工智能再次被寫入政府工作報告。本次政府工作報告在2022年經(jīng)濟社會發(fā)展總體要求和政策取向部分提出了“堅持創(chuàng)新驅動，推動高質量發(fā)展”戰(zhàn)略；在2022年政府工作任務部分提出了“深入實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略，鞏固壯大實體經(jīng)濟根基。推進科技創(chuàng)新，促進產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級，突破供給約束堵點，依靠創(chuàng)新提高發(fā)展質量”的目標；在促進數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展部分提出了“加快發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，培育壯大集成電路、人工智能等數(shù)字產(chǎn)業(yè)，提升關鍵軟硬件技術創(chuàng)新和供給能力”的要求[17]。

為順應時代發(fā)展潮流及響應國家相關政策，我國各級政府、協(xié)會、高校及企業(yè)等也在通過引進人工智能人才、加快人工智能學科建設、加大智能化研發(fā)投入、組建智能專家?guī)煲约按罱ǜ黝愔悄芑涣餍畔⑵脚_等措施，積極推進智能化發(fā)展。如：自2020年起，中國煤炭學會、中關村標準化協(xié)會、寧夏回族自治區(qū)煤炭學會及中國煤炭加工利用協(xié)會等社會團體組織制定了多項有關智能化的團體標準；2021年1月，中國礦業(yè)大學(北京)以機器人和人工智能作為智能礦山的兩大支撐，成立了人工智能學院；2021年6月，為充分發(fā)揮專家在煤礦智能化建設中的決策咨詢和技術支撐作用，山西省能源發(fā)展中心組建了山西省煤礦智能化建設專家?guī)臁?/p>

綜上可知，振動篩智能化是響應時代要求的必然選擇，也是推動我國智慧礦山建設(裝備智能化、控制協(xié)同化、決策在線化)的重要部分。智能化不僅為振動篩行業(yè)高質量發(fā)展提供了核心技術支撐，也是振動篩行業(yè)未來發(fā)展的必由之路。要提高振動篩智能化水平，準確把握其研究現(xiàn)狀是前提。

2 研究進展

綜合相關文獻可以看出，目前振動篩智能化研究涉及的內(nèi)容主要有選型、設計、制造、應用及管理。

2.1 智能化選型

在進行選礦廠或選煤廠等工藝流程設計時，振動篩選型是其中非常重要的一項工作。選擇合適的振動篩不僅可以優(yōu)化布置，提高工藝效率，還可以節(jié)省投資[18]。由于振動篩選型屬于多目標決策范疇，評價方案涉及較多的定量和定性因素，各種因素往往存在模糊性與不確定性，從而造成振動篩選型較為復雜。

目前，國內(nèi)已有學者開始將智能選型理論應用于振動篩選型，通過在振動篩選型計算的過程中加入專家知識，使其相對于傳統(tǒng)選型更加科學和智能。在振動篩選型之初，將可能涉及的定量、定性因素及專家經(jīng)驗通過本領域專家綜合分析后轉化為專家知識，存儲在專家知識庫中；然后將專家知識庫、設備數(shù)據(jù)庫、選型方法庫與設備選型結合起來，將振動篩選型轉化為由計算機參與的設備計算、選型工作，進而實現(xiàn)振動篩選型的初步智能化。因此，采用計算機技術進行振動篩的智能選型將會極大提高選型的速度與精度。目前，這方面的研究已取得一定進展，如周春俠[19]研究了選煤設備初級智能化選型及選煤廠設計CAD網(wǎng)絡化，范莉娜[20]開發(fā)了基于Internet的大型礦山設備選型設計系統(tǒng)。

2.2 智能化設計

設計水平直接影響振動篩的性能，振動篩的智能化設計是運用智能化的手段對振動篩進行研發(fā)設計。另外在振動篩工作過程中，可以運用智能化技術觀察和分析產(chǎn)品運動過程是否滿足工作要求，并對振動篩運動過程中的參數(shù)進行改進和優(yōu)化，使其達到更好的工作狀態(tài)。

近年來，隨著對振動篩研究的不斷深入，工程技術人員及科研工作者逐漸掌握了振動篩結構設計的關鍵因素，通過不斷創(chuàng)新設計理念、引入現(xiàn)代設計思路，形成了更加科學、合理、務實的設計方法。聞邦椿等[21]鑒于單一設計方法的局限性和全面采用各種設計方法存在的困難，提出了一種基于動態(tài)優(yōu)化設計、智能化設計和可視化設計的“三化綜合設計法”，該方法克服了以往在產(chǎn)品設計中只考慮產(chǎn)品性能的單一方面或少數(shù)幾個方面的缺點，可以使產(chǎn)品的綜合質量結構性能、工作性能和工藝性能得到較全面的保證。王新文[22]基于“三化綜合設計法”的設計思路，對ZKB2460型自同步直線振動篩進行了設計。劉小成[23]開展了基于 SolidWorks 二次開發(fā)的選煤振動篩分設備參數(shù)化設計研究。另外，有些學者還從其他方面進行了相關研究，如孔祥希[24]研究了多機驅動振動系統(tǒng)的控制同步與復合同步理論，孫虎兒[25]研究了可調(diào)液壓振動篩智能設計。

另外，隨著信息技術的迅速發(fā)展，眾多計算機分析軟件應運而生，如 MATLAB、EDEM、ANSMS、ADAMS、SolidWorks、ABAQUS、Pro/E等?；诋a(chǎn)品設計軟件的虛擬樣機技術發(fā)展較快，在產(chǎn)品的設計開發(fā)全生命周期中起到了顯著作用?，F(xiàn)代計算方法逐漸取代傳統(tǒng)計算方法極大加快了振動篩設計、結構優(yōu)化以及新型和大型振動篩的研發(fā)進程，也使振動篩的發(fā)展進入了一個嶄新階段。目前，國內(nèi)外這方面公開的研究文獻較多，歸納起來主要集中在振動篩篩面顆粒運動仿真、動力學仿真和結構仿真等方面。今后，隨著計算機計算能力的提高和各種先進技術的應用，振動篩各種仿真分析必將表現(xiàn)出更加強大的設計指導能力與物理試驗替代能力。

2.3 智能化制造

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，信息技術已經(jīng)滲透到生活的方方面面。在數(shù)字化技術的沖擊下，機械制造業(yè)已從根本上改變了傳統(tǒng)制造方式。在智能化機械制造過程中，采用數(shù)字式機床控制技術，大大提高了機械行業(yè)的生產(chǎn)自動化水平，不但能夠精準操作，而且能夠提升產(chǎn)品的精度，確保其整體質量，提升企業(yè)的競爭力。同時智能化機械制造過程中不再需要大量的人力以及機械設備，因而降低了生產(chǎn)成本。

振動篩加工技術水平的高低直接決定了振動篩的質量和性能。近些年，在振動篩制造過程中，采用先進的加工設備，如高檔數(shù)控加工設備、自動焊接機器人等，實現(xiàn)了振動篩側板、橫梁及驅動梁等整機及關鍵部件加工制造過程的自動化，加工精度明顯提升，可完全取代人工，大大提高了機械制造業(yè)的生產(chǎn)效率及經(jīng)濟效益[26]。

2.4 智能化應用

振動篩實現(xiàn)自動化、智能化的前提條件是設備的安全可靠運行。振動篩在實際使用過程中，由于所處的工作環(huán)境比較惡劣，以及長時間的連續(xù)工作，再加之其軸承、振動電機、支撐彈簧等零部件都有自身的壽命，往往會出現(xiàn)激振器軸承損壞、激振器大梁與篩箱側板產(chǎn)生疲勞裂紋及支撐彈簧老化變形等故障，導致振動篩停機[27]。由于振動篩出現(xiàn)故障后一般無法自我修復，因此設備故障率高是制約振動篩智能化發(fā)展的瓶頸。

為了解和掌握振動篩的運行狀態(tài)，盡早發(fā)現(xiàn)故障部位及故障發(fā)生原因，對振動篩進行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷可以保證振動篩分系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。目前，國內(nèi)對于振動篩的故障診斷研究較多，如：辛學茗等[28]研究了智能化在線監(jiān)測系統(tǒng)在振動篩激振器上的應用；薛光輝[29]研究了大型振動篩大梁裂紋故障的診斷方法；朱清慧[30]研究了大型振動篩DZK2466側板裂紋故障診斷系統(tǒng)；王威等[31]基于MEMS(微機電系統(tǒng))技術的三軸加速度傳感器MMA7260Q，應用飛思卡爾公司新型08AW60和智能數(shù)據(jù)處理技術，研制了具有微型化、智能化、高集成度的振動篩有載工況檢測裝置，采用LabVIEW與MATLAB軟件混合編程，開發(fā)了信號處理與故障診斷的算法程序以及軟件工具；CAI等[32]研究了用于振動篩軸承故障診斷的包絡解調(diào)方法；CHEN等[33]研究了改進的負選擇算法，并將其應用于振動篩無線傳感器網(wǎng)絡故障診斷中；LI等[34]提出了基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的選煤廠振動篩智能故障診斷方法；LIU等[35]研究了彈簧故障診斷方法；PENG等[36]開展了基于靜態(tài)變形的大型振動篩阻尼彈簧故障診斷研究。

振動篩的軸承、電機及齒輪等部位需要潤滑，設備潤滑系統(tǒng)對振動篩的正常運行也極其重要。目前，對于潤滑系統(tǒng)的研究已由傳統(tǒng)的單點潤滑逐漸改為集中潤滑，而集中潤滑系統(tǒng)結合了設備潤滑與系統(tǒng)控制，是一種基于微型計算機技術的智能化可編程數(shù)字控制裝置。這方面的研究進展有：周東鋒等[37]研究了ZDRH-2000智能集中潤滑系統(tǒng)及YP7035密封潤滑脂在多元振幅振動篩上的應用；劉文賢等[38]介紹了將高爐槽下振動篩平臺手動加油系統(tǒng)改造成雙線智能潤滑系統(tǒng)的實踐。

2.5 智能化管理

振動篩篩分過程中產(chǎn)生的噪聲、粉塵等會對工作人員的生理及心理造成不良影響。因此，可靠的健康管理能力是智能化振動篩運行的基礎。振動篩的智能化管理主要采用在線監(jiān)控系統(tǒng)，通過為振動篩關鍵設備或部件(如電機、減速機、激振器等)安裝加速度、速度、位移、溫度等傳感器，以及通過采集、積累運行狀態(tài)數(shù)據(jù)并通過遠程監(jiān)控將振動篩視頻監(jiān)控設備接入互聯(lián)網(wǎng)，即可通過計算機或手機等終端設備查看振動篩的視頻和圖像。目前設備智能化在線監(jiān)測系統(tǒng)分為兩部分，即硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫、云服務器、WRAS 遠程診斷中心、移動客戶端(APP)等，用于分析數(shù)據(jù)、出具分析報告等。

目前，關于振動篩智能化管理方面的研究較多，如：韓越[39]研究了應用于礦用振動篩運行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的系統(tǒng)方案；張賀等[40]利用在線監(jiān)測系統(tǒng)對振動篩運行狀態(tài)進行了在線監(jiān)測；郭鮮平[41]以PLC控制技術為基礎，以TCP/IP通信、CAN總線通信為數(shù)據(jù)傳輸模式，實現(xiàn)了對煤炭洗選系統(tǒng)中振動篩的自動控制；李艷萍[42]研發(fā)了智能控件化振動篩動態(tài)特性檢測儀；張龍[43]研究了全斷面道砟清篩機智能作業(yè)系統(tǒng)；張樂[44]開發(fā)了大型全斷面道砟清篩機工況自適應智能作業(yè)系統(tǒng)；郎軍[45]介紹了智能選煤中的振動篩智能健康管理；YAN[46]研究了振動篩裂紋在線自動無損檢測系統(tǒng)。

3 研究方向

綜合相關文獻，雖然振動篩智能化技術研究的涉及面較廣，但總體而言，主要研究方向有虛擬技術、故障診斷、自動控制、在線監(jiān)控。

3.1 虛擬技術

目前，振動篩虛擬分析研究主要集中于以篩分性能和結構性能為目標的優(yōu)化設計，大多局限于對振動篩使用初期的性能預測、結構失效及動態(tài)響應模擬、篩分機理的揭示，而對振動篩運載時的狀態(tài)變化以及運行參數(shù)自適應調(diào)節(jié)策略的研究較少。近些年，工業(yè)大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生、虛擬現(xiàn)實等新興技術的相繼提出為振動篩的研究開拓了新視野，為面向振動篩運載全過程的建模仿真提供了思路。同時，在仿真過程中，由于受振動篩模型本身以及計算能力的限制，振動篩虛擬仿真研究一般必須作簡化處理，且虛擬仿真驗證以等比例縮小的試驗樣機為主，導致虛擬仿真結果、實驗室試驗結果及工業(yè)試驗結果之間仍存在一定誤差。因此，合理的建模方法與仿真思路能夠在一定程度上降低模型簡化帶來的各種誤差，提高振動篩在虛擬仿真計算中的可靠性，使其發(fā)揮更大的作用。

3.2 故障診斷

近些年，隨著模糊集理論、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡技術和小波分析理論的發(fā)展及計算機技術、電子技術、檢測技術和通信技術等研究的進一步深入，故障診斷技術得到了快速發(fā)展。許多動態(tài)系統(tǒng)的故障診斷專家系統(tǒng)已達到了較高水平，為提高系統(tǒng)的可靠性和安全性開辟了一條新途徑。目前，故障診斷技術正處于高級階段或完善階段，已形成了一種集數(shù)學、物理、化學、電子技術、計算機技術、通信技術、信息處理、模式識別和人工智能等多學科交叉的綜合性技術。

振動篩故障智能診斷過程主要包括3個步驟：振動信號的采集及分析、振動特征信息的提取、故障機理的分析。而提高識別準確率的關鍵在于故障特征提取的有效性和診斷模型參數(shù)的合理性。因此，精確高效的故障特征提取、診斷模型的建立和優(yōu)化及故障自愈是振動篩故障智能診斷與修復的未來研究方向。同時，由于振動篩長期處于振動狀態(tài)，且振動較為劇烈，如果采用普通有線傳感器，傳感器線路容易老化，輕則導致數(shù)據(jù)傳輸衰減、消失，重則引發(fā)安全生產(chǎn)事故，因此，如何將無線傳感器網(wǎng)絡技術成功植入振動篩中是振動篩故障智能診斷亟待解決的問題。

3.3 自動控制

近年來，智能化的浪潮波及了各行各業(yè)，工業(yè)智能化發(fā)展和市場需求推動了振動篩的智能化發(fā)展。智能化篩分裝備需具有感知外界環(huán)境輸入的變化及自身健康狀態(tài)變化的能力，并根據(jù)感知的變化在線進行相應的調(diào)整。例如，振動篩智能化系統(tǒng)可以監(jiān)測給料系統(tǒng)的變化，根據(jù)給料量的變化在線調(diào)整振動強度，且能夠對動應力進行實時在線監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行疲勞分析，一旦出現(xiàn)動應力異常即發(fā)出預警。

目前，振動篩自動控制系統(tǒng)主要由 PLC、傳感器、變頻器、人機交互界面等構成。智能化控制系統(tǒng)可以實時監(jiān)測分析振動篩運行時的各項參數(shù)，并將其傳送至計算機控制中心進行實時監(jiān)控；另外可以將現(xiàn)場工況通過編程轉化為可視化界面，實現(xiàn)智能化調(diào)整；還可同時控制多臺振動篩。因此，智能化控制技術、自動化技術及一系列相關傳感器等是振動篩智能化控制系統(tǒng)的核心，這些技術的綜合應用與提升也是今后需要加強研究的方向。

3.4 在線監(jiān)控

智能化在線監(jiān)控系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工點檢，實現(xiàn)對設備潛在故障的預先分析。通過對振動篩運行數(shù)據(jù)的采集和分析，在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠及時、準確地判斷振動篩的健康狀態(tài)，在其出現(xiàn)故障時，能夠找出損壞部位及判斷其損壞程度，有助于減少甚至避免非計劃停車，對保證高效、有序的生產(chǎn)起到了極其重要的作用。

隨著網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展和監(jiān)控范圍的擴大，振動篩監(jiān)控系統(tǒng)已由傳統(tǒng)的單機監(jiān)控逐步發(fā)展為整個系統(tǒng)的在線網(wǎng)絡監(jiān)控，但還存在一些亟待解決的問題：

a.網(wǎng)絡通信中的結構差異化。遠程監(jiān)控系統(tǒng)的結構比較復雜，各振動篩的分布距離遠，且各有其局域網(wǎng)與平臺，甚至在同一局域網(wǎng)中的操作平臺及編程語言也可能不同，這些問題用傳統(tǒng)方法仍難以解決。

b.網(wǎng)絡通信技術不成熟。網(wǎng)絡通信技術是振動篩遠程監(jiān)控技術中最為關鍵的部分，然而網(wǎng)絡通信技術在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量、編程的靈活性及安全性等方面仍難以滿足現(xiàn)場要求，尤其是振動篩多個端點的數(shù)據(jù)采集大大增加了編程的復雜度。

4 存在的問題

雖然振動篩智能化研究取得了很大進展，但仍存在許多問題亟需解決，主要有智能化程度較低、配套技術制約、對智能化認識不足、標準體系構建不完善等。

1)智能化程度較低

目前，從國內(nèi)振動篩智能化的發(fā)展現(xiàn)狀來看，智能化發(fā)展速度過于緩慢，工程現(xiàn)場應用仍較少。振動篩智能化主要集中于故障診斷與在線監(jiān)測，存在的問題是振動篩的各種故障很難自愈。同時在振動篩的工作過程中，不可避免存在處理量波動的工況，需要及時對振動篩的振幅、頻率等技術參數(shù)進行調(diào)整與優(yōu)化，但目前的振動篩自動化技術很難實現(xiàn)。因此，振動篩技術尚處于自動化及智能化的初級階段。

2)配套技術制約

智能技術是信息時代的產(chǎn)物，智能化是一項復雜的系統(tǒng)工程，涉及多個學科，因此離不開相關配套技術的支持，如：目前的振動傳感器一般帶有數(shù)據(jù)線，在提取振動篩各部位的信號時，由于存在設備振動，數(shù)據(jù)精度難以保證，且操作不便；應用無線傳輸技術可以解決這些問題，但目前該技術在振動測試領域的應用尚不成熟。因此，未來應加強現(xiàn)代通信與信息技術、計算機網(wǎng)絡技術、機械技術、智能控制技術等的有效融合，使振動篩在結構或性能上更加科學合理，不斷提升振動篩的智能化水平。

3)對智能化認識不足

雖然智能化的概念已經(jīng)提出了較長時間，但對于智能化的理解大多仍停留在自動化及機械化階段，缺乏對智能化的深層次理解。振動篩自動化是智能化的基礎，智能化是振動篩自動化升級的迫切需要。未來的智能化振動篩在計算機網(wǎng)絡、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術的支持下，能滿足現(xiàn)場各種工況需求。具體而言，智能化振動篩在運行過程中具有感知外界環(huán)境輸入及自身健康狀態(tài)變化的能力，可以實現(xiàn)自動控制和參數(shù)的合理匹配；可以借助現(xiàn)代計算機軟件、傳感器系統(tǒng)及虛擬信號分析處理技術等，實現(xiàn)智能控制；可以根據(jù)外界工況變化在線調(diào)節(jié)各種技術參數(shù)，將振動篩運行工況調(diào)整至最佳狀態(tài)；可以構建專家分析系統(tǒng)，對現(xiàn)場復雜的工況進行判斷，實現(xiàn)實時在線監(jiān)測與故障診斷，并借助軟件系統(tǒng)中的深度學習、控制以及預警等功能模塊實現(xiàn)故障診斷[47]。

4)標準體系構建不完善

智能化建設是一個多系統(tǒng)、多層次、多領域相互融合的系統(tǒng)工程，建立完善的智能化技術標準體系是智能化建設的基礎與指南[48]。標準化對于行業(yè)健康發(fā)展和國家標準體系的完善具有非常重要的作用。國家發(fā)展和改革委員會、工業(yè)和信息化部、國家市場監(jiān)督管理總局及國家標準化管理委員會都發(fā)布了振動篩相關標準，目前現(xiàn)行的國家標準有2項、行業(yè)標準有41項，主要集中于機械、建材、石油天然氣、電力、糧食、林業(yè)及煤炭等領域，涉及振動篩的設備、基本參數(shù)、技術條件、系列型譜、產(chǎn)品質量分等、試驗方法、維修檢修規(guī)程等方面。

為了充分釋放市場主體的標準化活力，優(yōu)化標準供給結構，提高產(chǎn)品質量和服務競爭力，助推高質量發(fā)展，2020年后，中國冶金礦山企業(yè)協(xié)會、中國工程機械工業(yè)協(xié)會及浙江省品牌建設聯(lián)合會等社會團體組織制定了《復合振動篩》[49]《疊層高頻細篩》《電磁振動高頻振網(wǎng)篩》[50]《軸偏心式圓振動篩》《瀝青混合料攪拌設備專用振動篩》等團體標準，對于填補我國振動篩標準化體系的空白、推動振動篩技術的進步具有重要意義。

但是從目前來看，在振動篩智能化方面仍缺少相應的標準，隨著篩分行業(yè)的快速發(fā)展，對振動篩智能化標準的需求日益迫切。因此，今后應進一步完善振動篩標準體系，加強標準的宣貫工作，積極參與國際交流與合作；同時在振動篩標準的制定過程中，應充分考慮目前的市場需求與設備及技術的發(fā)展現(xiàn)狀。

5 結語

當前，全球經(jīng)濟進入創(chuàng)新驅動時代，智能化水平不斷提高，智能化技術與實體經(jīng)濟加速融合，釋放出了巨大潛能。在此背景下，智能化是我國振動篩行業(yè)高質量發(fā)展的核心技術支撐已成為行業(yè)共識，進一步增強創(chuàng)新能力，加快智能化技術的發(fā)展將是振動篩行業(yè)發(fā)展的重要方向，也是振動篩行業(yè)未來發(fā)展的必由之路。近年來，通過對振動篩智能化技術與裝備的不斷創(chuàng)新，在振動篩智能化關鍵技術領域已取得了一些突破，但是振動篩智能化技術仍存在一些迫切需要解決的問題，如傳感器無線傳輸技術、信號自由切換和技術參數(shù)調(diào)整等。因此，今后應在充分認識振動篩智能化技術存在的問題的基礎上，循序漸進，持續(xù)創(chuàng)新，加快智能化技術在振動篩領域的推廣應用，促進振動篩行業(yè)的轉型升級。