淮北矿业集团煤炭计量与质量检验一体化智能管控系统研发应用纪实
投用智能化设备，装车计量更精准——淮北矿业集团煤炭计量与质量检验一体化智能管控系统研发应用纪实
朱仙庄矿职工在煤质智能管控中心控制装车
近日，笔者来到安徽淮北矿业集团朱仙庄矿智能精准装车计量现场，看到溜煤槽自动调整着角度，煤炭被均匀装入火车车皮，监控室内红色计量数字逐步变为零，一节载重70吨的车皮不到3分钟就完成了装煤任务。在朱仙庄矿煤质智能管控中心，笔者看到一个机器人正将煤炭样品智能分捡合批、前置处理、智能存取……有序地处理着一个又一个煤炭样品。
“这是我们研发并应用的煤炭计量与质量检验一体化智能管控系统。该系统使我们加快了智慧矿山建设步伐，为企业高质量发展注入科技动能。”淮北矿业集团党委书记、董事长方良才说。
传统工艺无法满足要求
“一直以来，煤炭装运主要使用国铁敞车，采用静态轨道衡计量。原装车系统为手动操作，两股道同时装车，作业时需要8人，其中放煤4人、计量2人、平煤2人，依靠操作人员的经验对火车进行定量装载。”朱仙庄矿供销科主管技术员李晓阳说。
李晓阳介绍，由于整个过程需要职工凭经验控制，具有一定的随机性和不确定性，装车和计量不协同，导致装车计量数据失真，进而产生计量纠纷，甚至出现煤炭企业效益流失问题；对装车重量的精准度控制能力低，极易发生重车超载、亏吨现象，装载不均衡出现偏载和集重时，易损坏车辆，对货运列车的行驶安全和人身安全带来重大安全隐患。同时，职工需要采集录入列车车厢重量、车厢编号等相关信息，工作量大，生产效率低。
淮北矿业运销分公司驻矿质检计量站站长郜业武告诉笔者，长期以来，煤矿质量检验完全依赖职工进行采样、称量、运输、制样、化验、弃样、数据分析等操作，所使用的操作设备和分析仪器均需要独立运行，数据需要职工分析判断，操作环节多、周期长、人为因素影响大，再加上设备自动化程度低、管理薄弱等，已无法满足精细化管控生产和市场的要求。实现煤炭计量与质量检验一体化智能管控，成为该公司高质量发展面临的课题。
全流程实现自动化、智能化
淮北矿业集团坚持问题导向和需求导向，在充分调研论证基础之上，加大科技创新投入力度，研发了煤炭智能精准装车计量系统。该系统是一套集静态轨道衡称重信息采集、车辆位置判断、装车量智能分配、给煤机控制、牵引机器人控制等于一体的闭环管理系统，并于2018年投入使用。装车计量控制模块在接受装车指令和工况信息后，调用对应的装车策略，按照预定方案控制各设备，完成不同车型的装运计量，实现实时、精准、高效装车计量。
“该系统能够实现装车过程不亏吨、不超载、不偏载、不集重，杜绝了‘以煤补车损’潜亏现象，扭转了人工操作计量误差较大的被动局面，减少了贸易纠纷和劳动用工，降低了经营成本，同时也改善了职工工作环境，降低了职工劳动强度，降低了安全风险。该系统的建成使用，标志着我们的铁路装车计量工作正式迈入智能化时代。”郜业武说。
随后，该集团成立了采制化科研攻关课题组，通过改造原有采样机留样装置，新增机械手制样系统、管道输送和智能存取系统，实现采制化全流程编码管理、人与样品分离，构建了基于机器人的全流程智能采制化系统，打造出自动化程度高、符合国家标准的全流程智能采制化工作车间，提升了煤炭检验检测工作的技术水平，为煤炭销售结算提供了真实、准确、可靠的数据。
郜业武介绍，全流程智能采制化系统采用机器人制样、智能化管控，以机器人、智能控制和信息化为执行载体，完成样品识别、感知、制备、转运、封装、写码、存储等流程，输出满足标准要求的各级样品，实现自感知、自判断、自适应、自执行的全流程智能化。制样前，该系统通过自感知系统对样品进行预判，根据预判结果自动选择制样程序，经新型给料、破碎、定质量缩分以及特殊物料输送，可以解决漏煤、堵煤以及残留混料导致的样品污染等问题，使样品制备过程更加客观、准确、高效。
“这套系统可以连续24小时制备样品，一天的样品数量可超过50个，样品处理效率较以往大幅提升。”郜业武说，“该系统上线以来，吸引了国家能源集团、山西焦煤集团、华电集团等企业前来参观交流。”
减人提效更安全
2020年10月28日，在中国煤炭工业协会组织的科学技术成果专家鉴定会上，煤炭计量与质量检验一体化智能管控系统获得“国际领先”的评价。中国工程院院士王国法在会上表示，该系统是煤炭行业智能化建设的重要成果，应列入《智能化煤矿建设指南》，并推广应用。
“放煤装车是一项繁重的体力劳动。煤炭智能精准装车计量系统使用后，我们仅需1人巡视即可。该系统可以自动控制称量列车车皮总重量，如果单节车皮超过标记空重的，可以把装车煤量智能分配到其他车皮，消除了超重隐患，还能追溯装车全过程，真正实现了铁路货运精准称重。”李晓阳说。
朱仙庄矿经营负责人给笔者算了一笔账，按照每列火车50节车皮、每节车皮节约煤炭0.4吨计算，该矿全年增加销售收入500多万元，全矿区每年增加销售收入1.87亿元。同时，一处矿两条装车线可减少工作人员6人至8人，全年节约人工成本100多万元。
“我们通过应用煤炭计量与质量检验一体化智能管控系统，避免了人工操作、人为干预，保证了煤炭质量和数量的精准，既维护了企业利益，又做到了对客户的公允，提高了企业的信誉度。”方良才说。其中，煤炭外援智能精准装车控制系统，由江苏立源自动化工程有限公司具体实施。
