煤矿自助式汽车装车系统.pdf
第 4 3卷 第 7期 2 O l 7年 7月 工矿 自 动 化 I n dus t r y a nd M i ne Au t oma t i on Vo 1 . 4 3 NO . 7 J u 1 . 2 01 7 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 7 0 7 0 0 2 8 0 4 D OI 1 0 . 1 3 2 7 2 / j . i s s n . 1 6 7 l 一 2 5 1 X . 2 0 1 7 . 0 7 . 0 0 6 煤矿 自助j j c 汽车装车系统 郭 欣 中煤 科工 集 团天地 科技 股 份有 限公 司 ,北京 1 0 0 0 1 3 摘 要 针 对 目前 煤矿 汽车 装 车流程 繁琐 、 效 率低 等 问题 , 参考 自助 式加 油站作 业模 式 , 提 出 了一种 煤矿 自 助 式汽 车装 车 系统设 计 方案 。该 系统对 现 有煤矿 汽 车装 车站进 行 结构优 化 , 将轻 车衡 、 重 车衡和 装 车站合 三 为 一 , 并精 简 了装 车站 内部 分设 备 , 降低 了 系统 建设成 本 ; 采 用供 料 系统 一键 启停 、 车位 判 别及无 线遥控 装 车 等 关键技 术 , 实现 了 自助 式汽 车装 车 。应 用结果 表 明 , 该 系统作 业 流程 由原 来 的 3处 减 少至 1处 , 建设 成 本 由 8 0 0万元 降低 至 6 5 0万元 , 耗 时 由原 来 的 2 7 O S降低 至 6 0 S , 岗位人 员配置 由原 来的 1 8名减 少至 3名 , 产 能 由原 来的 1 0 0 0 t / h提 高至 2 3 0 0 t / h , 达 到 了减 员增效 的 目的 。 关键 词 煤矿 ;汽 车装 车站 ;自助式 装 车 ;一键 启停 ;车位判 别 ; 无 线遥控 装 车 中 图分类 号 TD6 7 文献标 志 码 A 网络 出版 时间 2 O 1 7 0 6 2 7 1 6 0 7 网络 出版地址 h t t p / / k n s . c n k i . n e t / k c ms / d e t a i l / 3 2 . 1 6 2 7 . T P . 2 0 1 7 0 6 2 7 . 1 6 0 7 . 0 0 6 . h t ml S e l f s e r v i c e t r uc k l o a d i ng s y s t e m i n c o a l mi n e GU Xi n CCTEG Ti a n d i S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y Co . ,L t d . ,Be ij i n g 1 0 0 0 1 3 ,Ch i n a Ab s t r a c t Fo r c o m p l i c a t e d pr o c e s s a nd l o w e f f i c i e nc y of c ur r e n t t r u c k l o a di ng i n c o a l mi ne , a d e s i gn s c he me o f s e l f s e r v i c e t r u c k l o a d i ng s y s t e m i n c o a l m i ne wa s pr o po s e d o n t h e ba s i s o f op e r a t i on m o de of s e l f s e r v i c e pe t r ol s t a t i on. St r uc t ur e o f e xi s t i n g t r u c k l o a d i ng s t a t i on o f c o a l m i n e i s op t i mi z e d, na me l y l i g h t s c a l e ,h e a v y s c a l e a n d t r u c k l o a d i n g s t a t i o n a r e i n t e g r a t e d ,a n d s o me e q u i p me n t s i n s i d e t h e s t a t i o n a r e s t r e a m l i ne d,S O a s t o r e duc e c o ns t r u c t i o n c os t of t he s y s t e m .Se l f s e r v i c e t r uc k l o a d i ng i s r e a l i z e d b y u s e of ke y t e c h no l og i e s o f o ne ke y s t a r t i ng a nd s t o p pi n g f o r f e e di n g s y s t e m , p a r ki n g s pa c e di s c r i m i na t i o n, wi r e l e s s r e m o t e c ont r ol l o a d i n g,e t c .The a p pl i c a t i on r e s ul t s s how t ha t wo r k f l ow o f t he s ys t e m i s r e duc e d t o o ne f r o m t hr e e.c on s t r u c t i on c os t i s r e duc e d t o 6. 5 1 0 。yu a n f r o m 8 1 0 y ua n.t i me c on s u m p t i o n i s r e du c e d t o 6 0 s f r o m 2 7 0 S ,t he n umbe r o f op e r a t o r s i s r e du c e d t o 3 f r o m 1 8,a nd p r od uc t i o n c a p ac i t y i s i n c r e a s e d t o 2 3 0 0 t / h f r o m 1 0 0 0 t / h .T h e s y s t e m a c h i e v e s a g o a l o f c u t t i n g s t a f f a n d i n c r e a s i n g e f f i c i e n c y . Ke y wo r ds c oa l mi ne; t r uc k l oa d i n g s t a t i o n; s e l f s e r vi c e l o a d i ng; o ne k e y s t a r t i n g a n d s t op pi n g; pa r k i ng s p a c e d i s c r i mi na t i o nwi r e l e s s r e mo t e ~ c o nt r ol l o a d i ng 0 引 言 当前煤 矿 汽车 装车从 空 车进 矿到 重 车出矿 经过 的登记信息 、 打印票据、 过衡、 给料 、 装车等一系列流 程 主要依 靠 人 工 喊话 和 语 音 对 讲 系 统 完 成 。 司 机 每次都 要停 车 办理 签 字 交 票 手续 , 且 受 环境 噪声 影 响 , 很 多语 音指 令 传 达 不 清 , 导 致 装 车速 度 缓 慢 , 供料 不足 、 撒 煤 的现象 时有发 生 , 增加 了 岗位人 员和 收稿 日期 2 0 1 7 0 3 2 9 ; 修 回日期 2 0 1 7 0 5 2 3 ; 责任编辑 李 明。 基金项 目 中国煤炭科 I 集团有限公司面 上科技项 目 2 0 1 6 MS 0 l 2 。 作者简介 郭欣 1 9 7 8 一 , 男 , 湖北黄冈人 , 副研究 员 , 长 期从 事煤炭 地 面生产 储装 运方 面 的 自动 化方 案设计 与研 发T作 , E ma i l g u o x . y z l 6 3 . c o rn 。 引用格式 郭欣 . 煤 矿 自助式汽车装车系统E J ] .1 矿 自动化 , 2 O 1 7 , 4 3 7 2 8 3 1 . G U Xi n . S e l f s e r v i c e t r u c k l o a d i n g s y s t e m in c o a l mi n e [ J ] . I n d u s t r y a n d Mi n e Au t o ma t i o n , 2 0 1 7 , 4 3 7 2 8 3 I 2 0 1 7年 第 7期 郭欣 煤 矿 自助 式汽 车装 车 系统 2 9 机器设备的作业时间, 造成资源浪费。 笔者经过广泛调研 , 对 当前煤矿汽车装车站 的 作业流程进行实地观察记录 , 统计分析汽车从进站、 停车交票 、 信息录入、 定量配料 、 卸料装车、 取票 、 出 站等 一 系列 流程 的 耗 时 和人 工 , 然后 借 鉴 自助 式 加 油站 的作 业模 式 , 简化 装 车站结 构 和作业 流 程 , 并 设 计了以司机为主体的煤矿 自助式汽车装车系统 , 提 高了煤矿汽车装车 自动化水平 。 1 系统 设计 为了简化操作流程和人员配置, 煤矿 白助式汽 车 装 车系 统在 传统 装 车 站 结 构 上 进行 优 化 设 计 , 把 轻车衡 、 重车衡移建至装车站下方, 与汽车装车站合 三为一 , 并精简 了装车站 内部分设备 , 去掉 了配料闸 门 、 砝 码 和称重 仓 , 实现 快速 装车 与精 确称 重一 站式 操作 , 同时大大降低了装车系统建设的投资成本 。 煤 矿 自助 式汽 车装 车系 统组 成如 图 1所示 。系 统作 业 流程 司 机驾 驶 空 车 行 至 装 车 站 下方 汽 车 衡 秤台, 停车入位后无须下车 , 伸手摘取便携式无线遥 控装车装置 , 通过面板按钮输入额定载重, 自主操作 放料装车; 到达指定质 量后, 系统 自动关 闭卸料闸 门 , 记 录并上 传装 车结 果 , 同 时语 音 提 示 装 车 完 毕 ; 司机 放 回无线 遥控 装 车装 置 , 驾 驶重 车 离开 。 图 1 煤矿 自助式汽车装车系统 Fi g.1 Se l f - s e r v i c e t r u c k l oa di ng s y s t e m i n c oa l mi ne 2系统 关键 技 术 2 . 1 供 料 系统 一键 启停 煤 矿 自助式 汽车 装车 系统 运行 的前 提条 件是 确 保储料仓供料充足。煤矿汽车装车站供料主要来 自 煤矿 洗选 中心产 品仓 。参 照 自助式 加油 站工 作原 理 在地下预埋若干个大型储油罐 , 罐 内有泵送管道 , 司机提起油枪 , 开关信号送人 电脑装置启动电动机 , 同时打开 电磁 阀 , 电动机 带 动 泵 将 油从 地 下 储 油罐 内抽 出 。加 油机 出油 管 内有 1个 流 量 计 算 阀 门 , 用 以计量 进 入汽 车 油 箱 的油量 _ 4 , 结 合 煤 矿 企业 设 备 特点 , 设 计 了煤矿 汽车 装车 站供料 系统 , 如 图 2 所 示 。煤 矿 自助式 汽 车装 车系统 在生 产管 理上设 计为 无人值守方式, 现场控制室不留操作人员 ] , 而是选 择在洗选调度中心或更高一级 的煤矿调 度中心 , 以 一 键启停方式启停供料系统设备 , 并采用 P I D原理 调节供料速度 , 确保装车站储料充足 。 洗选中心产品仓 图 2煤 矿 汽 车 装 车 站 供 料 系 统 组 成 Fi g. 2 Co ns t i t ut i o n o f f e e di ng s y s t e m o f t r uc k l oa d i n g s t a t i on i n c o a l mi ne 供料系统的一键启 停控制 以现场传感器、 摄像 头为监测手段 , 以 P L C为控制核心 , 以装 车站储料 仓容量为控制 目标, 储料仓状态与给料机、 上料胶带 启 停形 成 闭环控 制 。 装 车之初 , 首 先确 定装 车所 需 的物料 品种 , 选 择 参控给料机的数量和位置 , 设定装车站储料仓容量 在一 个允 许 的范 围 ] , 如 8 0 2 0 0 t 。供 料 系 统 以产 品仓下给料机 、 上料胶带为控制对象 。矿操作人员 在远程调度中心发出一键启动指令后 , 供料系统按 照 P L C软件 预设 的控 制 流 程 , 首 先 启 动 上 料胶 带 。 上料 胶带 全速 运行 后 , 供 料 系统 根 据储 料 仓 料 位 情 况决 定 是 否 启 停 给 料 机 如 果 储 料 仓 料 位 不 大 于 8 O t , 立 即启 动 参 控 给 料 机 , 逐 渐 上 料 ; 如果 储 料 仓 料位 不小 于 2 0 0 t , 停 止所有 给料 机 。实 际装 车 过程 中, 一边供料 , 一边卸料 , 进出速度基本平衡 , 储料仓 料 位 在 8 O ~1 2 0 t , P L C软 件不 做 干 预 , 给 料 机保 持 运行 状态 直至 完成全 部装 车任 务 。矿操 作人员 在远 程 调 度 中心 发 出 一 键 停 止 指 令 后 ,供 料 系 统 按 照 P L C软 件 控 制 流 程 , 首先 停 止 所 有 给 料 机 , 根 据 胶 带 长度 和运 行 速 度 , 延 时 若 干 秒 , 以 确 保 胶 带 无 存 料 , 停 止带式 输送 机运 行 。 2 . 2 车位 判 别 传 统 的装车 方式 都是控 制 室操作 人员 通过 肉眼 观 察 、 广播 喊话 形 式 引导 司机 停 车入 位 。受现 场 作 3 0 工矿 自动化 2 0 1 7年 第 4 3卷 业环境噪声影响, 人工交互指令有时传达不清 , 加 司机接收指令到执行指令存在延时, 难免发生疏漏 , 耽 误作 业 时 间 , 出现 对 位 不 准 、 撒 煤 甚 至 砸 车 等 现 象 。为 了更 好地 检 测 司 机停 车 入位 状 态 , 避 免 汽 车 超 出秤 台边 界 、 车厢 顶端 与平 车 刮板 机碰撞 等 现象 , 煤矿 自助式 汽车 装车 系统 采用 光 电开 关来判 别 汽车 前边 界 、 后边 界 和上边 界 3个位 置 。 系 统选 用 AB T一 6 O有 线 双 光 束 开 关 作 为 车 位 判别 开 关 。其室 外有 效检 测距 离 为 3 0 m, 而 汽车 车 厢宽 度 基本 在 3 m 以下 , 满 足 检测 要 求 。车 位 判 别 开关 安 装位 置 如 图 3所 示 。每 个 位 置 布 置 2只 开 关 , 形成 对射 回路 。 】 。光 电开关 A , A 用 来 检 测 汽 车后 边 界是 否超 出汽 车 衡 秤 台 , 光 电开 关 B 。 , B 用 来检 测 汽车前 边 界 是 否超 出 汽车 衡 秤 台 , 光 电开 关 C , C 用来 检 测 汽 车 上 边 界 是 否 与 平 车 刮 板 机 接 触 , 防止平 车 刮板 机下 降过 程 中碰 撞 车厢 。 a 俯视 b 前 视 图 3 车位判别开关安装位 置 Fi g .3 Di s t r i bu t i on of pa r ki ng s p a c e di s c r i mi n a t i on s wi t c hi n g 实际应 用过 程 中 , 汽 车 行 驶 到 秤 台 上方 显 示 质 量超过规定阈值, 车位判别 程序被触发启动。若车 位 判别 开 关 没 有 被 遮 挡 , 向 P I C输 出常 闭 电 气 信 号 , 系 统判 断 停 车 入 位 正 常 ; 若 车 位 判 别 开 关 被 遮 挡 , 向 P L C输出常开电气信号, 系统判断车位故障, 发 出报 警信 号 。 2 . 3 无线遥 控 装 车 为 了实现 以司机为主体 的 自助式装 车, 方便现 场 室外 操作 , 针 对传统 固定式 装车操 作 台视 野受 限 、 不 能移 动等 问题 , 开发 了一 种 便 携 式无 线 遥 控 装 车 装 置 。该装 置采 用基 于 An d r o i d系统 的“ i防” 手 机 设计 , 基于 AP P控 制方式 , 具有信 息录入 、 身份校 验 、 状 态 监 测 信 息 查 看 等 功 能 , 通 信 距 离 不 小 于 5 0 m 。 司机 通过操 作 无线遥 控装 车装 置按键 或使 用装 置摄像 头 扫描 录入信 息f 。输入 信息 经装 置 AP P 软件处 理 后 , 通 过 wi F i 网络 传输 至 无 线 路 由器 , 再 经 以太 网传 入 P L C l 1 , P L C根 据 该 信 息 驱 动 卸 料 闸 门、 平车 刮板 机 。另 外 , 司机 可 在装 置 AP P软 件 界 面查 看设 备状 态监测 信 息 。无 线遥 控装 车装置 放 置 在距 汽 车驾驶 室左 侧 5 0 c m 处 , 方 便 司机 提 取 和 归还 。 无 线遥 控装 车装置 软件 采用 库云 物联 软件平 台 开发 首先使用库云物联软件 的计算机端软件进行 组 态 , 设 置好 该 软 件 与 目标 P L C的 通 信 参 数 , 并 建 立 若干 个变 量 连 接 , 然 后 编 辑 人 机 界 面n , 完 成后 将 项 目下载 到无 线遥控 装 车装置 中 。司机 可通过 装 置 AP P软件 界 面读取现 场设 备状 态 , 还 可实 时发 出 控 制指 令 l 1 。 】 。装 置 AP P软件 主界 面如 图 4所 示 。 司机 可通 过 AP P软 件按 键输 入验证 码 和设定 质量 , 也 可通过 “ 扫 描条码 ” 按 钮开启 摄像 头快 速扫码 读取 装车单信息。当 AP P软件显示车辆停车人位正常 并提 示允 许装 车 时 , 司机 可 点击 闸 门控 制 “ 打 开 ” 按 钮 , 开启 卸料 闸 门向车厢 中放 料 , 还 可通 过刮板 机控 制方 向按 钮 , 对 平 车刮板 机 进行 布 料 操作 l 。装 车 完毕 后 , 卸料 闸 门 自动 关 闭 , AP P软 件 提 示 司机 归 还无 线遥 控装 车装 置并 驾车离 开【 l 5 _ 。 无线遥控装车装置 验证码 田圜 圃 设定赝最 圈墨 匝 实装质量 圈 重皿 扫描条码 j 一 ⋯ 0 停乍 入 位 正 常 ◇ 允 许 装 车 打开 ; 关闭 | i⋯v 闸门控制 囤_ 嘲l v l _ - a 刮板机控制 图 4 无线遥控装 车装置 A P P软件 主界 面 Fi g . 4 APP mai n i nt e r f a c e of wi r e l es s r e mot e c ont r o l l oa d i n g e q ui p me nt 3 系统应 用 在 山西 霍尔 辛赫 煤 业 有 限 责任 公 司 以下 简 称 霍 尔辛 赫煤 矿 汽 车装 车 站 对 系 统进 行 测 试 。霍 尔 辛 赫煤 矿设 计能 力为 5 0 0万 t / a , 2 O 1 2年建 成 投产 。 该 煤矿 汽车 装 车站 原来 采 用 常 规结 构 方 式 装 车 , 且 鞫 2 0 1 7年第 7期 郭欣 煤矿 自助式汽车装车系统 需要经过轻车衡 、 重车衡过磅 , 每个站点每个班次需 配置 2名 岗位人员。1 套装 车站加 2套 汽车衡 , 每 班 总 共 需 要 6名 岗 位 人 员 , 3班 轮 换 至 少 需 要 1 8名岗位人员 。装车作业流程包括轻 车衡称取汽 车皮 重 、 装车 站装 车 和重 车衡称 取 毛重 三大 环节 , 耗 时约 2 7 0 s , 而且 需要 司机 经 常上下 车 。 2 0 1 6年 9 1 O月 , 该煤 矿采 用 煤 矿 自助式 汽 车 装 车 系 统 对 其 汽 车 装 车 站 进 行 升 级 改 造 , 2 0 1 6年 1 1月进 行试 运行 。经过 5 个 月 的应用 , 该 系统 运 行 平稳 , 且作业流程 由原来的 3 处减少至 1 处 , 设备成 本 由 8 0 0万元降低至 6 5 0万元 , 耗时由原来的 2 7 0 s 降低至 6 0 s , 岗位 人员配置 由原来 的 1 8名减少 至 3名 , 产能由原来的 1 0 0 0 t / h提高至 2 3 0 0 t / h , 减 员 增效 明显 , 装 车 自动化 水平 得 到提 升 。 4 结 语 煤 矿 自助 式汽 车装 车系 统 以煤矿 汽车 装车作 业 为 中心 , 参 考 自助式 加油 站工 作原 理 , 对汽 车衡 称重 和装车站装车进行集成 , 优化 了装车站结构 , 减少了 作业 流程 , 同时采用供料 系统一键启停、 车位判别、 无线遥控装车等技术 , 实现了 自助式汽车装车作业 , 达到了减员增效 的 目的。该系统在推广应用初期 , 须配 置安 全保 护 和应 急处 理措施 , 加 强 现场巡 检 、 远 程监 控 和司机 操作 培训 指 导 。 参考文献 R e f e r e n c e s [1 ] [ 2] [3] [4] 齐玫. 智 能化汽车快速定量装车技术 与装备研究 [ J ] . 煤炭科学技术 , 2 0 0 8 , 3 6 1 1 8 - 1 0 . 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