Nghiên cứu về hệ thống kiểm soát thông minh của dòng băng tải băng thông minh

Với sự tiến bộ liên tục của việc xây dựng mỏ thông minh ở nước tôi, kỹ thuật khai thác đã được nâng cấp từ cơ giới hóa và tự động hóa thành trí thông minh. Dưới nền tảng này, gần 80% các dự án kỹ thuật của mỏ than trong dự án này đã hoàn thành việc nâng cấp và chuyển đổi thông minh. Trong quá trình chuyển đổi, ngoài hệ thống giám sát và giám sát thông minh, hệ thống hỗ trợ địa chất minh bạch và hệ thống giám sát áp suất mỏ, hệ thống vận chuyển cơ điện cũng là một đối tượng chuyển đổi chính. Do số lượng lớn các thiết bị cơ điện liên quan đến hệ thống vận chuyển cơ điện, tuyến vận chuyển băng tải dài, nhu cầu lớn về giám sát video và bố cục phân tán của các thiết bị như băng tải, thức ăn than, hầm than ở dưới cùng của giếng và hầm than trong khu vực khai thác, hoạt động khởi động. Phương pháp quản lý phi tập trung truyền thống rất khó để đạt được lịch trình chuyên sâu và tự động, dẫn đến kết nối khởi động thiết bị kém và phân chia công việc không rõ ràng. Cũng có những vấn đề như nguy cơ thất bại thiết bị cao và hiệu quả thấp của điều tra nguy hiểm tiềm ẩn. Khi băng tải đai chạy ở tốc độ cụ thể được đặt sẵn, nó không thể thực hiện quy định tốc độ chuyển đổi tần số theo trạng thái không tải hoặc tải toàn bộ thực tế, giúp giảm hiệu quả vận hành và tăng mức tiêu thụ điện năng. Nó cũng sẽ gây ra tiêu thụ vô hình của các cơ sở phụ trợ như băng chuyền, con lăn và trống, và tăng chi phí bảo trì. Với sự đổi mới và áp dụng các công nghệ mới, nhiều mỏ đã đưa công nghệ nhận dạng thông minh của AI vào hệ thống vận chuyển dòng than chính. Công nghệ thu nhận tầm nhìn máy kết hợp thiết bị video thông minh AI với công nghệ nhận dạng có thể nhận ra việc giám sát hệ thống dòng than chính từ xa và có thể nhanh chóng xác định khả năng mang than của băng tải, cải thiện hiệu quả vận chuyển của thiết bị và đạt được mục tiêu giảm nhân viên và cải thiện hiệu quả và quản lý thông minh.

1 Tình trạng hoạt động hiện tại của hệ thống dòng than chính

Hệ thống dòng than chính của mỏ than có tổng cộng 9 đường vận chuyển khu vực khai thác, bao gồm 5 đường vận chuyển ở 11 khu vực khai thác, 1 đường vận chuyển trong làn đường chung, 1 đường vận chuyển ở 12 khu vực khai thác và 2 đường vận chuyển trong 14 khu vực khai thác. Vì các băng tải của hệ thống dòng than chính liên quan đến các khu vực khai thác 11, 12 và 14, cũng như các máy chuyển và băng tải chuyển hầm than tại mỗi điểm khai thác mặt làm việc, có nhiều bố cục thiết bị và các tuyến vận chuyển dài. Nếu thiết bị được điều khiển thủ công và nhân viên đặc biệt được sắp xếp để kiểm tra và bảo trì, cần có một lượng lớn nhân lực và hiệu quả bảo trì thấp. Việc lưu trữ các vị trí riêng lẻ áp dụng chế độ hoạt động đơn. Một khi một tai nạn sụp đổ bunker xảy ra, rất khó để được phát hiện lần đầu tiên, điều này gây ra những rủi ro tiềm ẩn. Do đó, cần phải tối ưu hóa hệ thống lập kế hoạch vận chuyển dòng than chính, cải thiện hiệu quả bảo trì và giảm rủi ro an toàn của hoạt động thủ công.

2 Hệ thống kiểm soát thông minh cho vận chuyển dòng than chính

2.1 Lập lịch hệ thống kiểm soát tập trung

Hệ thống điều khiển tập trung lập lịch sử dụng hệ thống PLC làm lõi điều khiển, sử dụng sợi quang để kết nối nền tảng điều khiển tự động hóa mỏ, nhận ra truyền dữ liệu và chia sẻ qua Ethernet, sử dụng máy tính trên làm giao diện cho tương tác của máy tính con người, xây dựng một nền tảng để kết nối hệ thống điều khiển chính và sử dụng các thiết bị hoàn thành. Trung tâm điều khiển mặt đất có các chức năng thu thập dữ liệu thời gian thực, truyền, phản hồi lệnh, cảnh báo lỗi, lưu trữ dữ liệu và hiển thị đồ họa âm thanh và hỗ trợ các hình thức giao diện giao thức giao tiếp khác nhau. Sau khi hoạt động hoàn hảo của hệ thống điều khiển và điều khiển tập trung, theo giao tiếp phối hợp của Ethernet, hệ thống điều khiển tập trung PLC gửi hướng dẫn đến các băng tải dọc theo 9 đường vận chuyển dòng than chính cùng một lúc. Hệ thống kết hợp các video giám sát được cài đặt tại mỗi điểm chuyển để nắm bắt trạng thái hoạt động và điều kiện tải của băng chuyền bất cứ lúc nào. Theo luồng truyền và tốc độ hoạt động, nó tự động lên lịch cho thời gian bắt đầu và dừng của mỗi băng chuyền kết nối để giảm mức hao mòn thiết bị và mức tiêu thụ điện do hoạt động không tải dài hạn của băng chuyền và giảm hiệu quả chi phí vận hành thiết bị.

2.2 Hệ thống điều chỉnh tốc độ tần số biến thông minh

Hệ thống điều chỉnh tốc độ tần số biến thông minh chủ yếu bao gồm giám sát video chống nổ của tôi, hộp điều khiển PLC, phần mềm bắt đầu và dừng thông minh và cảm biến dữ liệu. Nó sử dụng màn hình giám sát được chụp bởi máy ảnh để nhận dạng thông minh và phát hiện thuật toán, và gửi video và hình ảnh được hình thành làm dữ liệu được thu thập trở lại Trung tâm điều khiển mặt đất để phân tích và ước tính tải lượng than của băng tải đai. Theo các chỉ số đặt trước của tải băng tải, các trạng thái không tải và tải toàn bộ được đặt và tốc độ được điều chỉnh. Theo tình hình vận chuyển thực tế, phạm vi tốc độ có thể được điều chỉnh theo tốc độ cao, tốc độ trung bình, tốc độ thấp và tốc độ không hoạt động. Ở trạng thái không tải, băng chuyền có thể được đặt để dừng hoặc tốc độ không tải, v.v., để giảm mức hao mòn và tiêu thụ điện của bề mặt băng chuyền. Chế độ tiết kiệm năng lượng này phù hợp cho các làn đường nghiêng góc lớn và băng tải đường dài. Các cảm biến được lắp đặt trong hầm than để theo dõi lượng than trong hầm trong thời gian thực. Kết hợp với lượng than giải phóng ở miệng hầm, lượng than trên băng chuyền có thể được xác định sơ bộ. Dựa trên điều này, tốc độ chạy của băng tải đai được tự động điều chỉnh và chức năng tự kiểm tra được sử dụng để phản hồi trạng thái chạy bất cứ lúc nào để đảm bảo hoạt động an toàn của băng tải. Khi hệ thống điều khiển tập trung PLC phát hiện phản hồi lỗi bất thường từ cảm biến, nó có thể tự động truyền loại lỗi cụ thể đến trung tâm điều khiển và gửi tín hiệu báo động đến các nhân viên tuần tra trong phạm vi hoạt động của băng chuyền và công nhân tại các điểm chuyển tiếp gần đó để nhắc nhở an toàn. Khi không thể thiết lập lại hệ thống tự kiểm tra, nhân viên bảo trì có thể kiểm tra và đặt lại thủ công để loại bỏ hoàn toàn các mối nguy hiểm an toàn.

2.3 Xây dựng nền tảng thông minh

Phần mềm hệ thống điều khiển tập trung áp dụng hệ thống SIEMENS WINCC, với các máy chủ và trạm vận hành của kiến ​​trúc C/S. Theo kiến ​​trúc này, máy chủ cung cấp môi trường hoạt động. Trạm vận hành có thể hiển thị và xử lý hình ảnh giao diện và có thể nhanh chóng loại bỏ và khôi phục khi xảy ra lỗi. Dữ liệu được thu thập bởi các cảm biến và giám sát video khác nhau trong mỏ được trình bày trên màn hình chiếu của Trung tâm điều khiển mặt đất dưới dạng dữ liệu và đồ họa, và tình trạng sản xuất của mỏ và tình trạng vận chuyển của hệ thống dòng than chính được phản ánh trực quan theo nhiều cách và hình thức khác nhau. Các nhà quản lý điều phối và các nhà lãnh đạo nhiệm vụ của tôi có thể tự do xem xét và phát lại, xem thông tin như tình trạng vận hành băng tải, lưu lượng than, dữ liệu quy mô điện tử và báo cáo cột phân tích sản xuất. Nền tảng trung tâm điều khiển tập trung bao gồm mạng lưới hệ thống giám sát, màn hình hiển thị giám sát và trung tâm xử lý máy tính, v.v., và nhiều bộ màn hình hiển thị LED được sử dụng để trình bày trạng thái hoạt động của từng thiết bị, thuận tiện cho việc giám sát đồng thời và chuyển đổi nhiều cảnh.

3 ứng dụng kịch bản

3.1 Chức năng phân biệt và nhận dạng thông minh

Các thiết bị giám sát video được cài đặt trên các tuyến giao thông chính và các điểm chuyển của hệ thống vận chuyển dòng than chính để đạt được việc chụp ảnh và xử lý dữ liệu; Khi tìm thấy hoạt động bất thường, băng tải vành đai có thể được dừng từ xa và thông tin bất thường có thể được xử lý kịp thời để tránh các mảnh vụn chặn hầm than và đảm bảo xử lý lỗi nhanh chóng. Công nghệ thu nhận và nhận dạng hình ảnh video giám sát được kết hợp với thuật toán AI. Các hình ảnh thu được có thể được trình bày trực quan hơn dưới dạng mô hình dữ liệu sau khi được hệ thống máy tính xử lý kỹ thuật số. Kết hợp dữ liệu tải lên cảm biến và thuật toán AI, có thể thu được các giá trị lỗi chính xác hơn, do đó đạt được sự điều chỉnh chính xác của băng tải vành đai. Màn hình chụp theo dõi thực tế được hiển thị trong Hình 1.

Hình 1 Hiển thị thông tin bất thường của việc thu thập video

Trong Hình 1, màn hình trạng thái hoạt động của băng tải vành đai được chụp bởi camera giám sát thông minh được hiển thị, bao gồm cả than được xếp vào máng than, các vật thể nước ngoài như nhật ký trên băng chuyền, các mảnh lớn của băng đảng than và độ lệch của băng tải. Khi hiện tượng trên xảy ra, thiết bị bảo vệ cọc than sẽ đưa ra cảnh báo sớm và sau khi tín hiệu được cung cấp lại, băng tải đai được tự động bắt đầu giải phóng kho, giảm lượng than trong thùng máng than; Khi các vật thể nước ngoài và các mảnh lớn của gangue được xác định, băng tải vành đai được dừng kịp thời và phòng điều phối sử dụng hệ thống truyền thông ngầm để gọi người vận hành gần nhất để dọn dẹp các vật thể nước ngoài và tiếp tục máy; Khi vành đai băng tải lệch, lượng than trên điểm chuyển và vị trí của điểm thả than được điều chỉnh theo quy định tốc độ chuyển đổi tần số tự động, và sau khi điều chỉnh bằng con lăn chống lệch phụ trợ, nó được vận hành lại và thiết lập lại.

3.2 Chức năng điều chỉnh tốc độ chuyển đổi tần số thông minh

Hệ thống điều chỉnh tốc độ chuyển đổi tần số thông minh chủ yếu bao gồm việc nhận dạng AI của máy ảnh thông minh, máy chủ video và thiết bị thiết bị đầu cuối điều khiển từ xa. Nó là một hệ thống giám sát mọi thời tiết, liên tục và dài hạn. Theo mô hình điều chỉnh tốc độ tối ưu hóa phi tuyến của lý thuyết toán học mờ, các chỉ số cảnh báo sớm và đặc điểm trạng thái của các lỗi băng chuyền bất thường được đặt ra. Băng tải dây đai có lưu lượng than hoặc quá tải quá mức, máy phát laser được lắp đặt trên tuyến chạy băng tải sẽ sử dụng phản hồi từ laser, kết hợp với dữ liệu được thu thập bởi cảm biến chống độ lệch để phân tích toàn diện, để điều chỉnh tốc độ vận chuyển giữa Để đạt được hiệu ứng kiểm soát chống suy thoái của băng tải. Kiểm soát phát hiện dòng than được thể hiện trong Hình 2.

Hình 2 Kiểm soát phát hiện dòng than

3.3 Chức năng kiểm soát và giao tiếp bằng giọng nói

Các băng tải chính trong mỏ được kiểm soát tập trung bởi KTC101. Một dòng được treo đặc biệt dọc theo dòng dưới khung H của băng chuyền và một nhóm các thiết bị dừng khẩn cấp điều khiển bằng giọng nói lần lượt là 150 m được kết nối, cũng có thể hỗ trợ dừng khẩn cấp thủ công. Thiết bị này có hiệu quả tránh các vụ tai nạn do lỗi quản lý trong các điểm mù kiểm tra cục bộ dọc theo đường do dây chuyền băng tải quá mức hoặc thiếu nhân viên bưu điện. Khi giám sát video thấy rằng một thiết bị nhất định có lỗi và cần điều trị bằng tay, nhân viên gần nhất có thể được gọi qua phát sóng để xử lý nó và hộp điều khiển bằng giọng nói có thể được sử dụng để nhanh chóng thông tin phản hồi cho phòng điều phối chung. Sau khi xác nhận rằng lỗi đã được loại bỏ, thiết bị có thể được khôi phục và vận hành lại. Điều này rút ngắn thời gian để nhân viên bảo trì tìm điện thoại cố định để phản hồi thông tin và khởi động lại thiết bị và cải thiện hiệu quả của phản hồi xử lý thông tin bất thường. Cấu trúc của hệ thống truyền thông điều khiển giọng nói được hiển thị trong Hình 3.

Hình 3 Sơ đồ sơ đồ của cấu trúc của hệ thống truyền thông điều khiển bằng giọng nói

4 Hiệu ứng ứng dụng

4.1 Hiệu ứng an toàn

Việc áp dụng hệ thống điều khiển từ xa đã loại bỏ các vị trí cố định của nhiều điểm chuyển giao, giảm thương tích cá nhân do lỗi thiết bị, giảm rủi ro an toàn của các yếu tố con người và cải thiện hiệu quả kết nối tổng thể của hoạt động thiết bị. Theo tác động chung của hệ thống giám sát và phản hồi cảm biến, các vụ tai nạn gây ra bởi băng tải vành đai bất thường hoặc công tắc trung chuyển được loại bỏ một cách hiệu quả và sự an toàn của hoạt động được cải thiện.

4.2 Hiệu ứng kinh tế

Sau khi chuyển đổi thông minh của hệ thống vận chuyển dòng than chính của mỏ, tỷ lệ tiết kiệm điện hàng tháng của 9 dòng băng tải chính tăng gần 13,7%. Thông qua điều khiển chuyển đổi tần số khác biệt của băng chuyền, hóa đơn tiền điện đã được tiết kiệm khoảng 481.000 nhân dân tệ/tháng. Hoạt động của băng tải được duy trì tốt, làm giảm hao mòn và kéo dài tuổi thọ của các thiết bị như băng tải đai gần 3,5 tháng. Chi phí mua sắm băng tải hàng năm có thể được tiết kiệm 1,67 triệu nhân dân tệ, với lợi ích kinh tế đáng kể. Sau khi sử dụng công nghệ điều chỉnh tốc độ chuyển đổi tần số và giám sát thông minh, mục tiêu kinh doanh là giảm nhân viên và cải thiện hiệu quả đã đạt được một cách hiệu quả. So với chế độ quản lý để thiết lập công nhân vị trí cố định và nhân viên kiểm tra và bảo trì tại mỗi điểm chuyển nhượng, sau khi tối ưu hóa kỹ thuật, chi phí lao động có thể giảm khoảng 144.000 nhân dân tệ mỗi tháng.

5 Kết luận

. Máy ảnh với các chức năng nhận biết hình ảnh và nhận dạng hình ảnh được cài đặt trên các tuyến giao thông và điểm chuyển. Sau khi thu thập hình ảnh và xử lý dữ liệu, đồ họa và dữ liệu trực quan và trực quan thu được, thuận tiện để khắc phục sự cố và xử lý các nguy hiểm ẩn kịp thời. Đồng thời, tốc độ băng tải được điều chỉnh tự động theo dòng than, để đạt được hiệu ứng tiết kiệm năng lượng của kiểm soát thông minh.

. Theo tính toán, nó tiết kiệm 481.000 nhân hóa đơn điện mỗi tháng, tiết kiệm 1,67 triệu nhân dân tệ trong chi phí mua sắm thiết bị băng chuyền mỗi năm và giảm chi phí lao động 144.000 nhân dân tệ mỗi tháng, với lợi ích kinh tế và an toàn đáng kể.