1、2020年2月25日國家安監(jiān)局強(qiáng)調(diào)礦山智能化是冶金工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐,將人工智能、機(jī)器人、智能裝備等與現(xiàn)代礦山開發(fā)利用深度融合,推動(dòng)智能化技術(shù)與礦山產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展,提升礦山智能化水平。
2、國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局 安監(jiān)總科技〔2015〕63號(hào):關(guān)于開展“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”科技強(qiáng)安專項(xiàng)行動(dòng)的通知 內(nèi)容重點(diǎn):是以機(jī)械化生產(chǎn)替換人工作業(yè)、以自動(dòng)化控制減少人為操作,大力提高企業(yè)安全生產(chǎn)科技保障能力。
二、井底堆料原因
礦山主井底情況比較復(fù)雜,既有提升裝備運(yùn)行,同時(shí)井底維護(hù)工作非常危險(xiǎn),環(huán)境惡劣,停產(chǎn)檢修時(shí)間短,人工參與度低,但主井底的工作不能有任何忽略,涉及到礦井提升安全問題,必須將主井底的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,并安裝井底堆料保護(hù)。
主井底堆料的原因:其一、箕斗在卸載的過程中遇到大塊渣石卡堵,上井口料倉滿倉的情況下,箕斗內(nèi)原料傾灑至井筒,造成主井底堆料;其二、箕斗在裝載的過程中,溜槽與箕斗結(jié)合處,分料器移動(dòng)過程中都容易造成灑料;其三、主井底原料倉遇有水料的情況下,料倉出口設(shè)備、箕斗裝載設(shè)備無法控制,造成水料堆積井底。
井底堆料的危險(xiǎn)性極大,容易造成井底裝備無法正常運(yùn)行,如果長期沒有發(fā)現(xiàn),堆積量大能夠造成箕斗到位誤判,給提升安全造成重大隱患,輕則停產(chǎn)檢修,耽誤提升效率,重則造成井筒裝備損壞,箕斗重裝,提升系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。
中礦恒揚(yáng)公司研發(fā)的井底雷達(dá)堆料保護(hù)裝置,專門用于井底復(fù)雜情況下,實(shí)現(xiàn)主井底堆料保護(hù)。
雷達(dá)堆料保護(hù)裝置通過天線發(fā)射極窄且能量很低的微波脈沖信號(hào),這個(gè)脈沖信號(hào)以光速在空間傳輸,遇到被測介質(zhì)發(fā)生反射,反射信號(hào)被儀表接受,發(fā)射脈沖信號(hào)與接收脈沖信號(hào)的時(shí)間間隔與基準(zhǔn)面到被測介質(zhì)表面的距離成正比,通過測量發(fā)射與接受的時(shí)間間隔,來實(shí)現(xiàn)天線至介質(zhì)表面距離的測量,當(dāng)距離測量達(dá)到倉位超限距離時(shí),滿倉保護(hù)裝置發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào),斷開絞車安全回路,閉鎖開車。
三、雷達(dá)堆料保護(hù)優(yōu)勢
相控陣?yán)走_(dá)之所以具有強(qiáng)大的生命力,因?yàn)樗鼉?yōu)勝于一般機(jī)械掃描雷達(dá)。它具有以下特點(diǎn):
1、能對付多目標(biāo)。相控陣?yán)走_(dá)利用電子掃描的靈活性、快速性和按時(shí)分割原理或多波束,可實(shí)現(xiàn)邊搜索邊跟蹤工作方式,與電子計(jì)算機(jī)相配合,能同時(shí)搜索、探測和跟蹤不同方向和不同高度的多批目標(biāo),因此,適用于多目標(biāo)、多方向環(huán)境。
2、功能多,機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。相控陣?yán)走_(dá)能夠同時(shí)形成多個(gè)獨(dú)立控制的波束,分別用以執(zhí)行探測、識(shí)別等多種功能,一部相控陣?yán)走_(dá)能起到多部專用雷達(dá)的作用,因此,可大大減少系統(tǒng)的設(shè)備,從而提高系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)能力。
3、反應(yīng)時(shí)間短、數(shù)據(jù)率高。相控陣?yán)走_(dá)可不需要天線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),波束指向靈活,能實(shí)現(xiàn)無慣性快速掃描,從而縮短了對目標(biāo)信號(hào)檢測、錄取、信息傳遞等所需的時(shí)間,具有較高的數(shù)據(jù)率。相控陣天線通常采用數(shù)字化工作方式,使雷達(dá)與數(shù)字計(jì)算機(jī)結(jié)合起來,能大大提高自動(dòng)化程度,簡化了雷達(dá)操作,縮短了目標(biāo)搜索、跟蹤,便于快速、準(zhǔn)確地實(shí)施雷達(dá)程序和數(shù)據(jù)處理。
4、抗干擾能力強(qiáng)。相控陣?yán)走_(dá)可以利用分布在天線孔徑上的多個(gè)輻射單元綜合成非常高的功率,并能合理地管理能量和控制主瓣增益,可以根據(jù)不同方向上的需要分配不同的發(fā)射能量,易于實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)旁瓣抑制和自適應(yīng)抗各種干擾。
5、可靠性高。相控陣?yán)走_(dá)的陣列組較多,且并聯(lián)使用,即使有少量組件失效,仍能正常工作,突然完全失效的可能性最小。 此外,隨著固態(tài)器件的發(fā)展,相控陣?yán)走_(dá)的固態(tài)器件越來越多,甚至已生產(chǎn)出全固態(tài)相控陣?yán)走_(dá),如美國的“愛國者”雷達(dá),其天線的平均故障間隔時(shí)間高達(dá) 15 萬小時(shí),即使有 10% 單元損壞也不會(huì)影響雷達(dá)的正常工作。
6、直觀實(shí)用。本裝置帶有礦用隔爆兼本安型控制箱以及礦用本安型顯示箱,對于操作人員來說,直接可以觀察到料倉倉位,并可以根據(jù)緊急情況,通過控制箱對料倉上部皮帶進(jìn)行控制,確保不出現(xiàn)滿倉的情況。
三、礦山設(shè)備發(fā)展階段
礦山設(shè)備經(jīng)歷了機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化的三個(gè)階段的發(fā)展,為礦山生產(chǎn)的安全、效率做出了巨大貢獻(xiàn)。當(dāng)下礦山就業(yè)出現(xiàn)青黃不接的局面,年輕人以及年輕人的父母都不愿意從事井下勞動(dòng),加之好多礦井采料深度增大,礦壓及高溫的挑戰(zhàn),都非常不適宜人類勞動(dòng)。
在礦山經(jīng)歷前三個(gè)階段發(fā)展的基礎(chǔ)上,國家八部委2020年初及時(shí)發(fā)布關(guān)于礦山智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見,既有替代人工的緊迫性,同時(shí)也是建立在各種技術(shù)的基礎(chǔ)上展開的,時(shí)機(jī)完全成熟,礦山現(xiàn)場具備向智能化發(fā)展的基礎(chǔ)。
三、何謂人工智能
人工智能:就是會(huì)學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)程序,人工智能的典型應(yīng)用大多都擁有深度學(xué)習(xí)的技術(shù)基礎(chǔ),是計(jì)算機(jī)從大量數(shù)據(jù)資料中通過自我學(xué)習(xí)掌握經(jīng)驗(yàn)?zāi)P偷慕Y(jié)果。
礦山智能化是礦山冶金工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐,只有推動(dòng)智能化技術(shù)與冶金產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展,提升礦山智能化水平,才能促進(jìn)我國礦山工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
人工智能是人類科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的結(jié)果,是機(jī)器進(jìn)化的結(jié)果。
四、圖像識(shí)別監(jiān)控概念
圖像識(shí)別:是指利用計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行處理、分析和理解,以識(shí)別各種不同模式的目標(biāo)和對象的技術(shù),是應(yīng)用深度學(xué)習(xí)算法的一種實(shí)踐應(yīng)用。通俗地說就是用攝像機(jī)模擬人的眼睛,用計(jì)算機(jī)模擬人的大腦,從而分析、識(shí)別、看到特定事物。它作為一個(gè)工具來幫助我們?nèi)祟惻c外部世界進(jìn)行交互。
圖像識(shí)別技術(shù):是人工智能的一個(gè)重要領(lǐng)域。它是指對圖像進(jìn)行對象識(shí)別,以識(shí)別各種不同模式的目標(biāo)和對像的技術(shù),識(shí)別過程包括圖像預(yù)處理、圖像分割、特征提取和判斷匹配。
圖像識(shí)別技術(shù):是以圖像的主要特征為基礎(chǔ)的,對復(fù)雜圖像的識(shí)別往往要通過不同層次的信息加工才能實(shí)現(xiàn)。
作為智能機(jī)器人的重要感覺器官,機(jī)器視覺主要進(jìn)行3D圖像的理解和識(shí)別,該技術(shù)也是研究的熱門課題之一。
五、應(yīng)用場景
1、圖像識(shí)別技術(shù),在現(xiàn)實(shí)生活中,最為普及的:人臉識(shí)別、身份證識(shí)別、車牌照識(shí)別等等。為生活減少了很多麻煩,省去了眾多的人力物力。
2、圖像識(shí)別技術(shù)還可以用到醫(yī)學(xué)上,人工讀片具備主觀性高、重復(fù)性低、定量及信息利用度不足、耗時(shí)及勞動(dòng)強(qiáng)度和知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的傳承困難等難題。而通過圖像識(shí)別進(jìn)行讀片,效率就會(huì)大大提高,準(zhǔn)確率也會(huì)提高。
3、在工業(yè)應(yīng)用中最廣:視頻監(jiān)控。傳統(tǒng)監(jiān)控需要有人在電視墻前時(shí)刻保持高度警惕,然后再通過自己對視頻的判斷來得出結(jié)論,但這往往會(huì)因?yàn)槿说钠凇⒁曈X局限和注意力分散等原因影響監(jiān)控效果。但有了成熟的圖像識(shí)別技術(shù)之后,再加以人工智能的支持,計(jì)算機(jī)就可以自行對視頻進(jìn)行分析和判斷,發(fā)現(xiàn)異常情況直接報(bào)警,帶來了更高的效率和準(zhǔn)確度。
4、機(jī)器視覺之于人工智能的意義就是視覺之于人類的意義,而決定著機(jī)器視覺的就是圖像識(shí)別技術(shù)。在機(jī)器臂終端安裝視覺硬件,通過圖像識(shí)別技術(shù),可以指揮機(jī)器人按照特定目的去替代人工從事各種活動(dòng)。
5、在礦山領(lǐng)域,通過圖像識(shí)別技術(shù)我們可以發(fā)現(xiàn)料石與渣石的不同特征,并發(fā)出指令信號(hào)給機(jī)器人去分揀料石與渣石,通過人工智能技術(shù)去替代操作工;通過圖像識(shí)別智能控制裝置還可以對重點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行、重點(diǎn)崗位人員操作進(jìn)行監(jiān)控,確保重點(diǎn)設(shè)備、重要崗位的安全可靠運(yùn)行;圖像識(shí)別技術(shù)可以應(yīng)在采料面、掘進(jìn)面領(lǐng)域,替代人工操作。由于井下大都是高危行業(yè),通過圖像識(shí)別智能控制裝置能夠大量減少人為操作,因此在礦山領(lǐng)域圖像識(shí)別技術(shù)應(yīng)用將極為廣泛!具體應(yīng)用場景部分如下:
<1>對料石與渣石的識(shí)別;
<2>對皮帶機(jī)上水料的識(shí)別;
<3>對皮帶機(jī)上大石、長木條、編織袋的識(shí)別;
<4>對重點(diǎn)崗位的事前監(jiān)督:如絞車司機(jī);
<5>對特定地點(diǎn)的監(jiān)控:如行車巷道人員出入、水泵房運(yùn)行狀況;
<6>重點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控裝置:如罐籠、箕斗、絞車、掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)、壓縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)、梭車,裝車系統(tǒng)等;
<6>對主井底設(shè)備進(jìn)行圖像視頻監(jiān)控,遠(yuǎn)程報(bào)警。
六、團(tuán)隊(duì)概況
1、中礦智能裝備團(tuán)隊(duì)由大學(xué)教授、高級(jí)工程師等核心人員組成,既對礦山現(xiàn)場非常熟悉,同時(shí)開展多項(xiàng)基礎(chǔ)性技術(shù)研究,對圖像識(shí)別軟件編程、大數(shù)據(jù)算法、軟件深度自學(xué)習(xí)功能架構(gòu)都駕馭輕熟。由基礎(chǔ)研究到產(chǎn)品延伸非常有針對性的研發(fā),贏得礦山用戶的眾多好評(píng)。
2、中礦智能裝備團(tuán)隊(duì)所涉獵的專業(yè)非常齊全,在國內(nèi)礦山智能領(lǐng)域絕對是佼佼者,具體專業(yè)包含:機(jī)械、電氣、電子、軟件、編程、液壓、氣控、稱重等等。
3、中礦智能裝備團(tuán)隊(duì)所有研發(fā)項(xiàng)目都是以解決冶金礦山現(xiàn)場難題為抓手,具有極強(qiáng)的針對性,研發(fā)難度大,投入資金多,研發(fā)周期偏長。
4、中礦智能裝備團(tuán)隊(duì)最為擅長:開展各種非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的研究與應(yīng)用,根據(jù)礦山現(xiàn)場實(shí)際尺寸及空間,因地制宜,研發(fā)出能夠滿足現(xiàn)場使用的智能化裝備,通過圖像識(shí)別技術(shù)與現(xiàn)代冶金礦山開發(fā)利用深度融合,推動(dòng)智能化技術(shù)與冶金產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展,提升礦山智能化水平。
七、產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)
中礦恒揚(yáng)科技有限公司研發(fā)的圖像識(shí)別智能控制裝置具有顯著的自身特征:
其一是:綜合性,根據(jù)礦山現(xiàn)場實(shí)際情況,綜合治理,標(biāo)本兼治,形成一套完整的產(chǎn)品體系。
其二是:主動(dòng)性,從問題的來源入手,主動(dòng)去發(fā)現(xiàn)問題,并及時(shí)報(bào)警,打破問題出現(xiàn)之后再解決的被動(dòng)局面。
其三是:智能性,在礦山現(xiàn)場實(shí)景中置入圖像智能識(shí)別技術(shù),通過軟件建立數(shù)據(jù)庫,使系統(tǒng)具有深度自學(xué)習(xí)能力,替代人工監(jiān)測。
當(dāng)前礦山在解決現(xiàn)場實(shí)際問題上有以下兩個(gè)弊端,急需改進(jìn)!
所有解決問題的方法都有兩個(gè)共性:
一是:局部性,現(xiàn)場各個(gè)單位根據(jù)自身遇到的問題,采取臨時(shí)的局部應(yīng)急措施。在某種程度上解決了現(xiàn)場臨時(shí)的問題,但對于整個(gè)行業(yè)來說,并沒有形成一套完整的解決方案。
二是:被動(dòng)性,事故處理的所有方法,大都是因形成既有事故后開展實(shí)施的,沒有前瞻性和預(yù)見性,屬于應(yīng)付措施。
中礦恒揚(yáng)科技有限公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過現(xiàn)場大量的調(diào)研總結(jié),就是要在行業(yè)內(nèi)形成一套解決現(xiàn)場難題的智能化產(chǎn)品體系,從根本上解決所遇到的種種難題,而不是拘泥于某一個(gè)局部的問題,更不是亡羊補(bǔ)牢,而是主動(dòng)作為,將事故控制在萌芽狀態(tài)。
八、重大意義
1、開展基礎(chǔ)性研究,對應(yīng)用領(lǐng)域具有顛覆式的價(jià)值,填補(bǔ)國際、國內(nèi)技術(shù)空白,技術(shù)原創(chuàng),達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
2、切身保護(hù)員工身心健康,遠(yuǎn)離高濃度粉塵、噪音大空間。
3、加快推進(jìn)礦山智能化發(fā)展步伐,提升礦山智能化水平。
4、機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人,智能化無人,減員增效。
5、打破行業(yè)內(nèi)頑疾,促進(jìn)冶金礦山工業(yè)科技進(jìn)步。
6、為冶金行業(yè)樹立新的標(biāo)桿及標(biāo)準(zhǔn)。
