人工智能在燃料生產(chǎn)中的應(yīng)用

索巖

【摘?要】隨著中國(guó)制造2025戰(zhàn)略目標(biāo)的提出，機(jī)器人、大數(shù)據(jù)、人工智能、泛在物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的深度應(yīng)用已經(jīng)成為工業(yè)界的共識(shí)，業(yè)界專(zhuān)家、學(xué)者提出產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0、無(wú)人工廠、智慧電廠等全新的概念。鑒于此，文章結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)人工智能在燃料生產(chǎn)中的應(yīng)用提出了一些建議，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】人工智能;燃料生產(chǎn);應(yīng)用分析

引言

人工智能技術(shù)運(yùn)用在燃料生產(chǎn)具有著智能化程度高等優(yōu)點(diǎn)，具備了在煤炭行業(yè)以及其他相關(guān)行業(yè)應(yīng)用的潛力，應(yīng)用該系統(tǒng)能夠幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效、少人無(wú)人的建設(shè)目標(biāo)，也能幫助煤炭行業(yè)朝安全生產(chǎn)、健康發(fā)展邁進(jìn)更大的一步，而且顯著提高了圖像等數(shù)據(jù)信息采集的穩(wěn)定性，為帶式輸送機(jī)巡檢機(jī)器人的進(jìn)一步發(fā)展提供了新的思路，使得整體運(yùn)行可靠性高，各項(xiàng)功能滿足實(shí)際需求。

1、人工智能的相關(guān)概述

1.1人工智能與制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)率

人工智能作為一種新的生產(chǎn)要素，能夠克服人類(lèi)資本和勞動(dòng)力限制，促進(jìn)制造業(yè)生產(chǎn)率提升。人工智能使常規(guī)生產(chǎn)活動(dòng)可以用自動(dòng)化代替，解放了勞動(dòng)力，讓更多人從事更能激發(fā)創(chuàng)造力和附加值更高的工作。產(chǎn)品可以通過(guò)手工技術(shù)或工業(yè)技術(shù)兩種方式生產(chǎn)，手工技術(shù)勞動(dòng)投入需求大，資本投入需求小，而工業(yè)技術(shù)則相反。如果生產(chǎn)率低，依靠手工技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)會(huì)更有利;而當(dāng)生產(chǎn)率突破一定臨界點(diǎn)時(shí)，采用工業(yè)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)會(huì)變得更高效。因此，技術(shù)進(jìn)步可以促進(jìn)生產(chǎn)率提高。此外，有研究認(rèn)為，計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)的出現(xiàn)并沒(méi)有對(duì)生產(chǎn)率增長(zhǎng)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響，人工智能等技術(shù)不能像之前的技術(shù)革命一樣讓生產(chǎn)率產(chǎn)生明顯增長(zhǎng)。人工智能等技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用要么與企業(yè)生產(chǎn)率提升無(wú)關(guān)，要么并未成熟到能夠?qū)ιa(chǎn)率產(chǎn)生影響，形成了總體生產(chǎn)率伴隨技術(shù)進(jìn)步反而增長(zhǎng)放緩甚至負(fù)增長(zhǎng)的“生產(chǎn)率悖論”。

1.2人工智能與技術(shù)進(jìn)步

人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等新技術(shù)所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效應(yīng) 是基于其隸屬于通用技術(shù)的屬性。作為一種新的通用技術(shù)，人工智能可以直接影響生產(chǎn)率。同時(shí)，人工智能還會(huì)間接增加互補(bǔ)性技術(shù)創(chuàng)新投入，激發(fā)大量互補(bǔ)性技術(shù)創(chuàng)新，成為制造業(yè)、物流業(yè)、金融業(yè)等行業(yè)增長(zhǎng)的重要驅(qū)動(dòng)力。面對(duì)智能化轉(zhuǎn)型壓力，制造業(yè)企業(yè)需要增強(qiáng)智能設(shè)備系統(tǒng)集成能力，因此會(huì)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝流程、配套設(shè)施等方面加大研發(fā)投入和技術(shù)改造經(jīng)費(fèi)。人工智能技術(shù)和設(shè)備的廣泛應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生技術(shù)擴(kuò)散效應(yīng)和溢出效應(yīng)，加速新產(chǎn)品和新技術(shù)產(chǎn)生，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)設(shè)備更新，增加技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出，最終提高企業(yè)生產(chǎn)率。但是，人工智能技術(shù)也不可避免地具有不確定性，和其它通用技術(shù)一樣，人工智能可能不會(huì)帶來(lái)生產(chǎn)率的立刻變化，技術(shù)史表明，多種新技術(shù)的“并存但不爆發(fā)”往往會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，只有各種新舊力量之間產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，才會(huì)集中性爆發(fā)并擴(kuò)散到傳統(tǒng)行業(yè)，表現(xiàn)為生產(chǎn)率提升。

2、總體設(shè)計(jì)方案

2.1總體設(shè)計(jì)方案

人工智能的應(yīng)用包括：無(wú)人機(jī)盤(pán)煤儀、機(jī)器人巡檢技術(shù)、全過(guò)程自動(dòng)采制化的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)整個(gè)燃料系統(tǒng)的自動(dòng)控制，降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，有利于燃料生產(chǎn)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.2無(wú)人機(jī)盤(pán)煤儀

儲(chǔ)煤場(chǎng)的存煤盤(pán)點(diǎn)監(jiān)管是各生產(chǎn)煤礦、港口及火力發(fā)電廠等企業(yè)安全管理的重要工作之一，同時(shí)也是企業(yè)生產(chǎn)管理、運(yùn)銷(xiāo)調(diào)度及成本核算的重要組成部分。無(wú)人機(jī)盤(pán)煤技術(shù)采用無(wú)人機(jī)搭載先進(jìn)感知平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)煤場(chǎng)的全區(qū)域巡查，并進(jìn)行儲(chǔ)煤場(chǎng)三維重構(gòu)、儲(chǔ)量計(jì)算等，實(shí)現(xiàn)煤場(chǎng)存煤的精確盤(pán)點(diǎn)，為企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃、運(yùn)銷(xiāo)調(diào)度等提供科學(xué)決策依據(jù)。無(wú)人機(jī)盤(pán)煤系統(tǒng)有效地避免了人為誤差，簡(jiǎn)單可靠，高效快捷，省時(shí)省力，是代替現(xiàn)有盤(pán)煤方式的優(yōu)選方案。（1）系統(tǒng)組成。煤場(chǎng)盤(pán)煤系統(tǒng)由無(wú)人機(jī)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)、地面站系統(tǒng)四部分組成。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)主要包括飛控系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和檢測(cè)終端及云臺(tái)等，實(shí)現(xiàn)鐵路沿線及采空區(qū)高清圖像獲取、及GPS高精度空間位置融合。GPS系統(tǒng)包括導(dǎo)航衛(wèi)星及高精度差分GPS數(shù)據(jù)獲取。通信系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)鏈路及高清圖傳系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)載感知平臺(tái)獲取數(shù)據(jù)的高效傳輸。地面站系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)智能管理分析系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，地面站系統(tǒng)中的體積計(jì)算模塊通過(guò)獲取圖像時(shí)記錄的GPS信息計(jì)算出三維模型的體積，從而計(jì)算出煤堆體積，實(shí)現(xiàn)煤場(chǎng)煤量三維重構(gòu)、體積計(jì)算和數(shù)據(jù)處理等。（2）系統(tǒng)基本工作原理。系統(tǒng)以無(wú)人機(jī)為載體，采用高清（4K）數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)和差分GPS綜合位置傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)煤場(chǎng)實(shí)景三維重構(gòu)，即時(shí)獲取煤場(chǎng)的空間位置，并同步傳輸?shù)降孛嬲居?jì)算機(jī)平臺(tái)。通過(guò)使用三維建模技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)，對(duì)空間位置信息數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)平臺(tái)進(jìn)行三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，重構(gòu)實(shí)景三維模型，還原被測(cè)煤堆的真實(shí)形狀，科學(xué)計(jì)算出煤堆體積等數(shù)據(jù)參數(shù)。（3）三維重構(gòu)實(shí)例數(shù)據(jù)及試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比。

2.3機(jī)器人巡檢

控制系統(tǒng)是巡檢機(jī)器人的大腦，它決定著巡檢機(jī)器人能否安全可靠地完成巡檢任務(wù)，真正取代人工巡檢，將工人從危險(xiǎn)枯燥的工作中解放出來(lái)。控制系統(tǒng)主要功能：（1）運(yùn)動(dòng)控制功能控制巡檢機(jī)器人的運(yùn)行、查看機(jī)器人的運(yùn)行速度及運(yùn)行位置、規(guī)劃巡檢路線、修改巡檢點(diǎn)位置及速度;（2）數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)功能實(shí)時(shí)采集存儲(chǔ)巷道中的氣體數(shù)據(jù)、音視頻圖像、紅外熱像圖，并支持圖像自動(dòng)對(duì)焦，支持視頻的播放、停止、抓圖、錄像、全屏顯示等功能;（3）異常檢測(cè)及報(bào)警功能當(dāng)控制系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)超出設(shè)定閾值后，巡檢機(jī)器人本體的聲光報(bào)警燈發(fā)出警報(bào)，控制室上位機(jī)系統(tǒng)同樣發(fā)出警報(bào)，并生成報(bào)警日志及關(guān)聯(lián)于位置的音視頻文件;（4）自主充電功能巡檢機(jī)器人自主充電功能是巡檢系統(tǒng)智能化的標(biāo)志之一。機(jī)器人本體搭載本安型可充電電池，巡檢軌道起點(diǎn)裝有充電樁，當(dāng)機(jī)器人本體檢測(cè)到電量低于閾值時(shí)，控制系統(tǒng)便通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)牽引機(jī)器人快速返回充電樁進(jìn)行充電，避免電量耗盡導(dǎo)致的無(wú)效巡檢;（5）輸送帶故障檢測(cè)功能經(jīng)煤礦實(shí)地調(diào)查得知，帶式輸送機(jī)輸送帶故障中超過(guò)95%為橫向斷裂、縱向撕裂、跑偏、打滑和堆煤。機(jī)器人本體搭載激光雷達(dá)，具有較高的分辨率和抗干擾能力，不受巷道內(nèi)低光照、大粉塵的影響，對(duì)檢測(cè)輸送帶跑偏、打滑、堆煤故障有良好的效果，同時(shí)對(duì)橫向斷裂、縱向撕裂故障有一定的識(shí)別作用;（6）智能讀取儀表示數(shù)功能帶式輸送機(jī)巷道內(nèi)空間狹小，安裝有大量檢測(cè)設(shè)備，它們相對(duì)位置固定，控制系統(tǒng)可以將帶有儀表的設(shè)備位置設(shè)為巡檢點(diǎn)，當(dāng)巡檢機(jī)器人經(jīng)過(guò)該位置時(shí)，自動(dòng)捕獲顯示面板的圖像，并經(jīng)無(wú)線傳輸?shù)娇刂剖覂?nèi)，從而方便設(shè)備維護(hù)，達(dá)到減員增效的功能。

2.4全過(guò)程自動(dòng)采制化

系統(tǒng)包括采樣、制樣、煤樣存儲(chǔ)及傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)。通過(guò)系統(tǒng)建設(shè)，達(dá)到排除人為因素、堵塞管理漏洞、維護(hù)企業(yè)利益的目的。主要包括以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。1）入廠煤皮帶采樣機(jī)和入爐煤皮帶采樣機(jī)集樣桶采用桶式封裝系統(tǒng)。2）全自動(dòng)制樣機(jī)主要包含制樣流水線、除塵系統(tǒng)、封裝標(biāo)識(shí)系統(tǒng)三部分。3）在全自動(dòng)制樣機(jī)旁布置在線全水自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，與全自動(dòng)制樣機(jī)直接對(duì)接一體式布置。4）通過(guò)氣送傳輸系統(tǒng)可以與全自動(dòng)制樣機(jī)、智能存查柜、化驗(yàn)室相連，實(shí)現(xiàn)互通。5）系統(tǒng)以樣品存取過(guò)程“人樣分離、盲存盲取”為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)樣品存取過(guò)程自動(dòng)化處理，避免樣品存取過(guò)程的人工干預(yù)。

3、技術(shù)指標(biāo)及效益分析

儲(chǔ)煤場(chǎng)無(wú)人機(jī)自動(dòng)盤(pán)煤系統(tǒng)相較與激光雷達(dá)盤(pán)煤系統(tǒng)在盤(pán)煤時(shí)間上速度更快、效率更高，其三維重構(gòu)畫(huà)面細(xì)節(jié)更加清晰、接近真實(shí)煤場(chǎng)外貌，從而無(wú)人機(jī)盤(pán)煤系統(tǒng)在體積計(jì)算上也更加精確。操作及維護(hù)更為方便，降低了煤場(chǎng)的投入，有效節(jié)省了人力、物力和財(cái)力。為煤場(chǎng)配煤決策提供高精度的數(shù)據(jù)管理參數(shù)和可靠的查詢(xún)依據(jù)。降低了企業(yè)管理成本，具有較大的推廣和應(yīng)用價(jià)值。在升級(jí)盤(pán)煤技術(shù)具有典型示范作用，具有極大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)人工智能技術(shù)的應(yīng)用分析，對(duì)無(wú)人機(jī)盤(pán)煤儀、機(jī)器人巡檢進(jìn)行改造，改造后可使燃料生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高，各項(xiàng)功能滿足實(shí)際需求。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王磊，袁勇.人工智能在燃料生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].重慶電力高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，，24（02）：24-27.

（作者單位：大唐遼源發(fā)電廠）