智能化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)可行性分析

杜洪偉

【摘 要】近年來，行業(yè)內(nèi)煤質(zhì)檢測技術(shù)和檢測設(shè)備的升級更新滿足不了檢測機(jī)構(gòu)對檢測質(zhì)量提升、市場競爭環(huán)境、科技創(chuàng)新等要求，滯后明顯。論文從神東煤質(zhì)檢測現(xiàn)狀分析智能化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)可行性。

【Abstract】In recent years， the upgrading of coal quality detection technology in the industry can not meet the requirements of testing institutions for quality improvement， market competition environment， scientific and technological innovation， and so on. And the lag is obvious. The paper analyzes the feasibility of the intelligent coal quality detection and control system from the present situation of Shendong coal quality detection.

【關(guān)鍵詞】智能； 模塊； 集控

【Keywords】intelligent； module； centralized control

【中圖分類號】TD94 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）11-0191-03

1 神東煤質(zhì)檢測現(xiàn)狀、特點(diǎn)及瓶頸

神東礦井分布范圍廣，煤種多、商品煤煤質(zhì)檢測呈現(xiàn)出檢測批量大、煤種多、各檢測指標(biāo)浮動區(qū)間寬等特點(diǎn)。

1.1 檢測流程人為參與過多，影響檢測數(shù)據(jù)客觀性

檢測流程從稱取樣品到干燥或灼燒樣品，再到干燥或灼燒后再次稱取樣品，得出檢測結(jié)果，審核檢測數(shù)據(jù)是否符合報(bào)出要求，大多都是通過人工操作處理的，而人的主觀意識、情緒、惰性等因素的存在對檢測精度有潛在的影響，嚴(yán)重的情況下會造成檢測結(jié)果失真，這與檢測數(shù)據(jù)必須客觀的要求相背離。

1.2 檢測設(shè)備一體化、智能化程度低

目前煤質(zhì)檢測設(shè)備生產(chǎn)廠商在檢測設(shè)備更新?lián)Q代過程中投入了不少精力，但多側(cè)重于研究單臺設(shè)備的自動化、智能化、對多項(xiàng)目集成智能檢測的一體化研究幾乎沒有投入。換句話說，我們使用的檢測設(shè)備自動化程度高，但縱觀整個檢測流程，人工攪拌煤樣、稱取煤樣、人工取送樣品，人工清洗器皿、人工審核數(shù)據(jù)這些環(huán)節(jié)都沒有做到智能一體化，對隨檢測樣品數(shù)量變化而相應(yīng)進(jìn)行改造的檢測單元的模塊化集成也沒有涉及。而且大量重復(fù)繁重的工序相應(yīng)耗費(fèi)的人工成本就高，不利于提質(zhì)增效。

1.3 單臺設(shè)備檢測效率低

以灰分（Aad）檢測為例：

單臺馬弗爐尺寸：55cm*42cm*55cm，爐膛尺寸：45cm*22cm*14cm，每班可檢測煤樣6個，檢測效率低的原因主要有兩點(diǎn)：一是由于設(shè)備生產(chǎn)廠家基于大多實(shí)驗(yàn)室檢測批量小，單臺設(shè)備即可達(dá)到檢測要求的考量，一直以來沒有考慮過研發(fā)大批量，大容量的單臺高效檢測設(shè)備來滿足特定客戶要求，而我們需要單臺處理能力達(dá)到50個煤樣以上，我們的需求正好屬于市場開發(fā)的短板；二是由于恒溫區(qū)控溫技術(shù)限制，單臺大批量的處理技術(shù)需要保持足夠大的恒溫區(qū)域，技術(shù)的突破和生產(chǎn)成本的大幅提高都是需要考慮的問題。

1.4 缺乏對關(guān)鍵作業(yè)點(diǎn)的流程監(jiān)控

以灰分（Aad）檢測為例，檢測流程關(guān)鍵作業(yè)點(diǎn)如（表1）所示。

這些流程關(guān)鍵作業(yè)點(diǎn)是保證檢測質(zhì)量客觀、公正的關(guān)鍵步驟和環(huán)節(jié)，也是人工操作最容易出現(xiàn)紕漏的地方，所以需要嚴(yán)格監(jiān)控。

1.5 不利于質(zhì)量體系的有效運(yùn)行

實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量體系的有效運(yùn)行依靠人、機(jī)、環(huán)、管四個因素協(xié)調(diào)配合，相互促進(jìn)，質(zhì)量體系框架內(nèi)的相關(guān)質(zhì)量記錄和技術(shù)記錄內(nèi)容的填寫是保證實(shí)驗(yàn)過程做到可追溯的關(guān)鍵證據(jù)。所以設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)、環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)管控、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的使用情況，原始數(shù)據(jù)等都需要相對應(yīng)的記錄。記錄的客觀與否直接關(guān)系質(zhì)量體系的有效運(yùn)行。要保證記錄客觀，就要減少人工填寫，將體系要求的記錄內(nèi)容在集控系統(tǒng)中體現(xiàn)并將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時打印。

2 智能一體化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1 構(gòu)成圖（圖1）

2.2 系統(tǒng)主要功能介紹

智能一體化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)主要由流程集控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、輔助傳送系統(tǒng)、輔助稱樣系統(tǒng)、設(shè)備集成系統(tǒng)、智能審核系統(tǒng)組成[1]。

2.2.1 流程集控系統(tǒng)

流程集控系統(tǒng)是智能一體化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)的中樞，主要部件是中央控制監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、樣品輔助傳輸系統(tǒng)、檢測設(shè)備參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的連接。配備流程集控系統(tǒng)的目的是為了減少檢測過程人為參與，實(shí)時檢測控制設(shè)備設(shè)施關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵參數(shù)的即時狀態(tài)，為實(shí)現(xiàn)檢測過程追溯創(chuàng)造可回放的客觀真實(shí)條件，為規(guī)范實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量體系運(yùn)行提供可靠的，科學(xué)的基礎(chǔ)環(huán)境。

2.2.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)置在有人為操作的關(guān)鍵作業(yè)點(diǎn)，為了監(jiān)督關(guān)鍵檢測環(huán)節(jié)人為操作主觀性的影響，輔助設(shè)置在對樣品粒度的符合性驗(yàn)證環(huán)節(jié)以及監(jiān)控可能影響檢測的其它因素，作為流程集控系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)使用，也用于服務(wù)實(shí)驗(yàn)室管理。

2.2.3 樣品輔助傳送系統(tǒng)

樣品輔助傳送系統(tǒng)將樣品粒度核驗(yàn)、樣品機(jī)械攪拌與傳送設(shè)施一體化集成，有兩種方式：一種是機(jī)械輸送帶傳輸方式，一種是智能機(jī)器人輔助傳送方式，前者要求系統(tǒng)各組成部分位置固定，一體化程度高，系統(tǒng)協(xié)調(diào)性高，但這種布局方式在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)之初就需要進(jìn)行考慮；后者對各組成部分位置不需固定，比較靈活，一體化程度不高，且系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)性不高，但對實(shí)驗(yàn)室用地要求沒有前者那樣苛刻，根據(jù)我們目前的實(shí)際情況，只能選擇后者。

2.2.4 輔助稱樣系統(tǒng)

輔助稱樣系統(tǒng)較與人工稱樣在設(shè)計(jì)方面有很大的改進(jìn)，既可以提高稱樣效率，縮短時間；又減少人為因素對稱樣的干擾。改進(jìn)的方式主要是機(jī)械輔助。由于天平穩(wěn)定性以及要求稱取質(zhì)量的精度限制，這一環(huán)節(jié)完全摒棄人工目前還很難做到，但確保人力不直接接觸樣品的單一目的還是能達(dá)到的，這也是開發(fā)這一系統(tǒng)的主要目的。

2.2.5 設(shè)備集控系統(tǒng)

智能一體化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)由于采取關(guān)鍵點(diǎn)集成控制技術(shù)，所以必須對目前所使用的檢測設(shè)備進(jìn)行大幅度的集成化模塊化改造，改造要求側(cè)重于以下幾個方面：設(shè)備集成模塊化；集成電路遠(yuǎn)程控制化；輔助傳送系統(tǒng)和檢測設(shè)備兼容性改造；樣品編碼與器皿編號對應(yīng)識別系統(tǒng)改造。

此外，樣品粒度核驗(yàn)、樣品攪拌系統(tǒng)的技術(shù)性研發(fā)都需要在智能一體化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)中統(tǒng)一研發(fā)配置。

2.2.6 智能審核系統(tǒng)

智能審核系統(tǒng)是在神東檢測中心煤質(zhì)檢測室在多年應(yīng)用煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出的，旨在對檢測數(shù)據(jù)人工審核呈現(xiàn)出的弊端所進(jìn)行的升級創(chuàng)新[2]。通過對某一礦井，某一煤種，某一檢測項(xiàng)目多年積累的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立統(tǒng)計(jì)模型，確定某一時段內(nèi)符合自身要求的置信區(qū)間來對當(dāng)天檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選判別，并對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行異常原因分析，分析結(jié)果反饋給審核人員，最大程度保證檢測數(shù)據(jù)的客觀、規(guī)范、準(zhǔn)確、高效，為指導(dǎo)礦井生產(chǎn)、洗選參數(shù)配置、商品煤銷售定價(jià)、煤種指標(biāo)決策提供最有利可靠的數(shù)理依據(jù)。

3 智能化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)的優(yōu)勢

3.1 可較大幅度減少檢測流程人工參與，確保檢測數(shù)據(jù)客觀、規(guī)范

使用該系統(tǒng)后，主要關(guān)鍵環(huán)節(jié)可實(shí)現(xiàn)無人參與或?qū)崟r監(jiān)控，以灰分（Aad）檢測為例，如表2所示。

使用智能一體化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)前后關(guān)鍵作業(yè)點(diǎn)對比表：

3.2 檢測關(guān)鍵環(huán)節(jié)點(diǎn)智能監(jiān)控，保證作業(yè)流程符合國標(biāo)要求

作業(yè)流程的計(jì)算機(jī)程序?qū)懭?，各?jié)點(diǎn)相對應(yīng)參數(shù)的鑒定判斷是根據(jù)各檢測項(xiàng)目相對應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)檢測方法制定的，即整個檢測過程嚴(yán)格按檢測方法國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，符合國標(biāo)要求。

3.3 設(shè)備及設(shè)施故障及時發(fā)現(xiàn)，及時排除

由于流程集控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會對寫入的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行自動判斷、提示或報(bào)警，所以故障設(shè)備或設(shè)施、故障部位、故障排除方法在中央集控系統(tǒng)顯示屏上都會自動檢測并顯示，所以能做到在第一時間及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備或設(shè)施故障、制定相應(yīng)措施排除故障。

3.4 減少檢測耗時

整個系統(tǒng)提高工效的兩個關(guān)鍵：一是稱樣方法上的改進(jìn)可以大幅降低檢測耗時，二是檢測流程上的改進(jìn)可以大幅降低檢測耗時，以全水份（Mt）檢測干燥環(huán)節(jié)為例，在不影響干燥機(jī)理的前提下，如果提高干燥溫度即從國標(biāo)規(guī)定的105～110℃提高到145℃，在使用智能一體化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)得出的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明檢測數(shù)據(jù)無出入或出入很小可忽略不計(jì)，但檢測用時卻節(jié)省了1.5h，那么我們通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出檢測流程的改進(jìn)方法，通過改動溫度檢測參數(shù)即可達(dá)到提高效率的最終目的。

3.5 檢測數(shù)據(jù)智能審核，智能分析，科學(xué)指導(dǎo)生產(chǎn)，服務(wù)決策

檢測數(shù)據(jù)的客觀性得到了顯著提高，大量檢測數(shù)據(jù)所呈現(xiàn)出來的統(tǒng)計(jì)規(guī)律為科學(xué)指導(dǎo)生產(chǎn)打下了扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間存在的客觀規(guī)律，判斷檢測數(shù)據(jù)的異常并給出可能原因，以達(dá)到智能審核的目的。這既提高了審核效率、避免了人為主觀傾向所帶來的弊端，也可為礦井、選煤礦調(diào)節(jié)生產(chǎn)參數(shù)、決策生產(chǎn)煤種，為商品煤以質(zhì)計(jì)價(jià)提供直接依據(jù)。

4 結(jié)語

智能化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)從降低人工成本、節(jié)省檢測設(shè)備的消耗都起到了很大的成本節(jié)約。同時大量精準(zhǔn)的檢測數(shù)據(jù)，為礦井生產(chǎn)決策、洗選參數(shù)調(diào)整、商品煤以質(zhì)計(jì)價(jià)提供了最有利的直接依據(jù)，也為企業(yè)發(fā)展決策起到了決定性作用。對于提升神東商品煤品牌價(jià)值來說起到了推波助瀾的作用，更有助于樹立神東煤品牌形象。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王麗芳.提高煤質(zhì)分析準(zhǔn)確性的措施[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2017（02）：67.

【2】王有兄，李文程.淺析煤質(zhì)分析誤差的影響因素[J].化工管理，2017（12）：45.