摘 要

針對(duì)煤炭、礦石、糧食等大宗散貨物料質(zhì)量檢測(cè)存在效率低、誤差大、數(shù)據(jù)失真等行業(yè)痛點(diǎn)，提出并研制了采-制-化-存-傳-控的全流程智能機(jī)器人群系統(tǒng)。以工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)+5G+邊緣計(jì)算+區(qū)塊鏈為底座，首創(chuàng)單點(diǎn)智能→集群智能→無(wú)人化車間的技術(shù)路徑，攻克了多物料自適應(yīng)采制化工藝、大規(guī)模機(jī)器人集群協(xié)同、區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)保真、全生命周期故障預(yù)測(cè)、全工序國(guó)標(biāo)合標(biāo)的成套技術(shù)體系。示范工程運(yùn)行結(jié)果表明:單套系統(tǒng)年檢測(cè)量可達(dá)1 500 萬(wàn)t，檢測(cè)誤差≤0.5%，數(shù)據(jù)可追溯率100%，噸煤質(zhì)檢成本下降48%，CO?年減排3.6 萬(wàn)t，達(dá)到國(guó)家能源局智能選煤廠“一級(jí)”標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)技術(shù)成果已推廣至國(guó)家能源集團(tuán)、陜煤集團(tuán)、焦煤集團(tuán)、淮北礦業(yè)等20 余家單位，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著，可為我國(guó)煤炭清潔高效利用與智能化轉(zhuǎn)型提供成套技術(shù)范式。

該成果在煤炭清潔高效利用智能化成果發(fā)布暨選煤廠智能化建設(shè)論壇上進(jìn)行了發(fā)布點(diǎn)擊此處鏈接查看詳情

文章來(lái)源：《智能礦山》2025年第10期“煤炭清潔高效利用智能化先進(jìn)成果專欄”

第一作者：薛梅，現(xiàn)任英飛智信（北京）科技有限公司經(jīng)理，主要從事煤礦智能化與機(jī)器人技術(shù)，以及礦山采-選-運(yùn)-銷全過程智能調(diào)度、協(xié)同優(yōu)化與經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)的相關(guān)研究工作。E-mail：xuemei@leonzx.com

作者單位：英飛智信（北京）科技有限公司

引用格式：薛梅，連進(jìn)京，羅隕飛.大宗散貨物料智能采制化機(jī)器人群關(guān)鍵技術(shù)與工程示范[J].智能礦山，2025，6(10)：79-86.

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大宗散貨物料（煤炭、礦石、糧食等）的質(zhì)量檢測(cè)是工業(yè)生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益和貿(mào)易公平。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)年煤炭檢測(cè)量超過100億t，礦石檢測(cè)量約50億t，糧食檢測(cè)量超過6億t。然而，傳統(tǒng)的人工檢測(cè)方式存在以下4個(gè)方面的局限。

（1）效率低下：?jiǎn)伟啻巫畲髾z測(cè)量不足20批次。

（2）誤差率高：平均誤差達(dá)10%，遠(yuǎn)超國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）數(shù)據(jù)可信度差：紙質(zhì)記錄導(dǎo)致數(shù)據(jù)可追溯性不足60%。

（4）存在安全隱患：重體力勞動(dòng)和惡劣環(huán)境威脅工人健康。

在煤炭清潔高效利用背景下，亟需開發(fā)高精度、高效率、全溯源的新型智能檢測(cè)技術(shù)來(lái)突破行業(yè)瓶頸?；诖?，筆者提出了智能化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化的“三化融合”技術(shù)路徑，構(gòu)建了單點(diǎn)智能→集群智能→無(wú)人化車間的全流程解決方案，研制了面向多物料、多參數(shù)、復(fù)雜工況的大宗散貨物料智能采制化機(jī)器人群，并在陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司（簡(jiǎn)稱陜煤黃陵礦業(yè)）建成了國(guó)內(nèi)首個(gè)無(wú)人化煤炭質(zhì)檢車間。

全流程智能采制化機(jī)器人群系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

全流程智能采制化機(jī)器人群系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則以“全流程無(wú)人化、高兼容、高可靠、全合標(biāo)”為核心，在系統(tǒng)科學(xué)視角下被抽象為1套可演化的4層控制論框架，貫穿需求分析、體系架構(gòu)、硬件實(shí)現(xiàn)、軟件定義、運(yùn)維治理的全生命周期。

（1）在無(wú)人化維度

全流程智能采制化機(jī)器人群系統(tǒng)基于感知-決策-執(zhí)行-管理閉環(huán)，通過自感知、自決策、自執(zhí)行的機(jī)器人單體與5G-TSN亞毫秒級(jí)確定性網(wǎng)絡(luò)耦合，構(gòu)建端到端閉環(huán)控制體系，使采樣、制樣、化驗(yàn)、存查、傳輸、管理6個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)零人工干預(yù)；在極端工況（輸送帶瞬時(shí)跑偏、煤堆自燃、暴雨突襲等）下，系統(tǒng)可在30 s內(nèi)無(wú)縫切換至遠(yuǎn)程專家接管模式，確保作業(yè)連續(xù)性與數(shù)據(jù)完整性。

（2）在高兼容維度

系統(tǒng)以統(tǒng)一軟硬件底座為通用計(jì)算單元，通過模塊化快換接口、可重構(gòu)工藝庫(kù)及自適應(yīng)AI算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)粒徑0～300 mm、水分≤30%的煤、礦、糧全譜系物料的柔性適配，滿足多場(chǎng)景、多品種、多批次柔性生產(chǎn)需求。

（3）在高可靠維度

系統(tǒng)采用+1冗余設(shè)計(jì)（控制器、伺服電機(jī)、傳感器、網(wǎng)絡(luò)鏈路），實(shí)現(xiàn)7×24 h連續(xù)運(yùn)行、故障恢復(fù)時(shí)間≤5 min、極端環(huán)境（-30~+50 ℃、粉塵10 mg/m3）無(wú)降額運(yùn)行，可用性≥99.8%；通過數(shù)字孿生實(shí)時(shí)映射與自愈算法，實(shí)現(xiàn)設(shè)備級(jí)、鏈路級(jí)、系統(tǒng)級(jí)三重容錯(cuò)。

（4）在全合標(biāo)維度

系統(tǒng)將GB/T 475/474/212/213/214、ISO13909/18283、ASTMD7430/3173/3174/3175等現(xiàn)行及未來(lái)可擴(kuò)展仲裁標(biāo)準(zhǔn)嵌入底層規(guī)則引擎，支持在線熱插拔版本升級(jí)，停機(jī)時(shí)間<2 min；并通過標(biāo)準(zhǔn)熱插拔機(jī)制，實(shí)現(xiàn)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、工藝同步演進(jìn)，確保系統(tǒng)在技術(shù)、商業(yè)與法規(guī)三維坐標(biāo)系內(nèi)可持續(xù)演進(jìn)，為億噸級(jí)散貨場(chǎng)景提供無(wú)人化、綠色化、可信化的“硬核底座”。

全流程智能采制化機(jī)器人群系統(tǒng)總體架構(gòu)

以感知-決策-執(zhí)行-管理的四級(jí)閉環(huán)架構(gòu)貫通物理與數(shù)字世界，全流程智能采制化機(jī)器人群系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 全流程智能采制化機(jī)器人群系統(tǒng)架構(gòu)

（1）在感知層，多自由度機(jī)械臂與力覺、視覺、激光光譜、溫濕度、氣體等多維傳感器陣列實(shí)時(shí)捕捉粒度、水分、成分、環(huán)境與位姿信息，數(shù)據(jù)經(jīng)TSN網(wǎng)絡(luò)匯聚至決策層。

（2）在決策層，由邊緣節(jié)點(diǎn)和云端AI平臺(tái)協(xié)同構(gòu)成，內(nèi)置區(qū)塊鏈存證模塊，在毫秒級(jí)完成數(shù)據(jù)清洗、特征融合、質(zhì)量預(yù)測(cè)及任務(wù)調(diào)度，并生成不可篡改的哈希鏈。

（3）在執(zhí)行層，采樣機(jī)器人ZX-ISS、制樣機(jī)器人ZX-IPS、化驗(yàn)機(jī)器人ZX-ITS及自動(dòng)存查樣庫(kù)、氣動(dòng)/軌道復(fù)合傳輸系統(tǒng)按動(dòng)態(tài)節(jié)拍聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)0～300 mm粒度、≤30%水分物料的全流程無(wú)人化作業(yè)。

（4）在管理層，以數(shù)字孿生為核心，將設(shè)備狀態(tài)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)映射到三維虛擬車間，支持一鍵啟停、AR遠(yuǎn)程巡檢、剩余壽命預(yù)測(cè)和故障自愈，形成從現(xiàn)場(chǎng)傳感、邊緣智能、機(jī)器人執(zhí)行到云端治理的完整技術(shù)閉環(huán)。

全流程智能采制化機(jī)器人群系統(tǒng)組成

系統(tǒng)以機(jī)器人及智能生產(chǎn)線為執(zhí)行載體，實(shí)現(xiàn)質(zhì)檢樣品的采集、制備、分樣、存儲(chǔ)、測(cè)試、數(shù)據(jù)分析、控制等環(huán)節(jié)無(wú)人值守、全自動(dòng)運(yùn)行。建成集智能化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化的“三化”融合的質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)字化車間，排除人為干擾，減少誤差，降低企業(yè)人力成本和經(jīng)濟(jì)成本，提升煤炭檢驗(yàn)工作質(zhì)量及效率，最終實(shí)現(xiàn)煤炭等大宗散貨物料質(zhì)量有效調(diào)控及監(jiān)管。系統(tǒng)由數(shù)字孿生系統(tǒng)、ZX ISS 采樣機(jī)器人系列、ZX IPS 制樣機(jī)器人成套裝備、ZX ITS 化驗(yàn)機(jī)器人成套裝備、在線檢測(cè)系統(tǒng)、樣品自動(dòng)傳輸及智能存查樣系統(tǒng)、信息化管控系統(tǒng)組成，全流程智能采制化機(jī)器人群系統(tǒng)技術(shù)路線如圖2所示。

圖2 全流程智能采制化機(jī)器人群系統(tǒng)技術(shù)路線

3.1 數(shù)字孿生系統(tǒng)

通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸設(shè)備狀態(tài)和檢測(cè)數(shù)據(jù)，配合邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行本地化處理，再將關(guān)鍵數(shù)據(jù)上傳至云端分析平臺(tái)。邊緣+云端的混合架構(gòu)確保了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性，降低了網(wǎng)絡(luò)帶寬需求。為保障數(shù)據(jù)真實(shí)性，系統(tǒng)采用區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)關(guān)鍵檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存證，建立了不可篡改的數(shù)據(jù)鏈條。每個(gè)檢測(cè)環(huán)節(jié)的操作記錄、設(shè)備參數(shù)和環(huán)境數(shù)據(jù)都被完整保存，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)過程的全生命周期追溯。此為行業(yè)內(nèi)首創(chuàng)，為建立可信的質(zhì)量數(shù)據(jù)體系奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，全流程智能采制化機(jī)器人群數(shù)字孿生系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 全流程智能采制化機(jī)器人群數(shù)字孿生系統(tǒng)

3.2 ZX ISS 采樣機(jī)器人系列

采樣機(jī)器人系統(tǒng)可全天候連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)樣品采集功能，完全替代人工作業(yè)，提高了采制樣效率及樣品代表性，實(shí)現(xiàn)智能判斷、動(dòng)態(tài)采樣、自動(dòng)制樣、無(wú)人值守。系統(tǒng)采用無(wú)輸送帶全密封采制一體化設(shè)計(jì)方案，擁有儲(chǔ)給料倉(cāng)、立式連續(xù)多級(jí)無(wú)篩板破碎、全煤流全斷面切割定質(zhì)量縮分、樣品智能集樣及密碼封存等專利技術(shù)，解決了以往設(shè)備使用中長(zhǎng)期存在的漏、粘、堵煤及殘留等問題。采樣方式按應(yīng)用場(chǎng)景不同，分為汽車采樣、火車采樣、輸送帶采樣、機(jī)器人/機(jī)械臂采樣、移動(dòng)采樣等，采樣機(jī)器人系列如圖4所示。

圖4 采樣機(jī)器人系列

3.3 ZX IPS 制樣機(jī)器人成套裝備

制樣機(jī)器人成套裝備以先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)、智能控制技術(shù)和信息化技術(shù)作為執(zhí)行載體，完成樣品識(shí)別感知、制備、轉(zhuǎn)運(yùn)、稱量、封裝、寫碼、存儲(chǔ)等流程，輸出滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的多批次各級(jí)樣品；實(shí)現(xiàn)自感知、自判斷、自適應(yīng)、自執(zhí)行的完全智能制樣系統(tǒng)。系統(tǒng)解決了樣品特性智能預(yù)判，自動(dòng)調(diào)節(jié)制樣參數(shù)，自主優(yōu)化制樣流程等問題，實(shí)現(xiàn)了全流程的智能化運(yùn)行，支持了多參數(shù)多條件的檢驗(yàn)需求。機(jī)器人制樣系統(tǒng)可與智能采樣系統(tǒng)、智能測(cè)試系統(tǒng)和信息化管理系統(tǒng)等組合、對(duì)接，共同構(gòu)成數(shù)字化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化檢驗(yàn)檢測(cè)中心，制樣機(jī)器人成套裝備如圖5所示。

圖5 制樣機(jī)器人成套裝備

3.4 ZX ITS 化驗(yàn)機(jī)器人成套裝備

化驗(yàn)機(jī)器人成套設(shè)備的目標(biāo)是將煤炭的工業(yè)分析、全水、硫分、發(fā)熱量等常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目所有設(shè)備智能化集成，并處于長(zhǎng)期無(wú)間斷工作狀態(tài)，工作環(huán)境苛刻，因此所用自動(dòng)化設(shè)備和智能管理系統(tǒng)需要滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求中的仲裁法規(guī)定，以苛刻的實(shí)驗(yàn)條件和精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果消除供需雙方之間的產(chǎn)業(yè)糾紛。

系統(tǒng)通過工業(yè)機(jī)器人及智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤炭化驗(yàn)全過程的智能化升級(jí)，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)技術(shù)成熟的煤質(zhì)檢測(cè)設(shè)備（電子天平、烘箱、馬弗爐、氧彈量熱儀、庫(kù)侖定硫等），實(shí)現(xiàn)煤的工業(yè)分析（水分、灰分、揮發(fā)分）、發(fā)熱量、全硫等煤質(zhì)檢測(cè)項(xiàng)目從樣品自動(dòng)稱量、樣品檢測(cè)，到棄樣（料）回收、器皿清掃等環(huán)節(jié)全自動(dòng)連續(xù)操作、無(wú)人值守。

系統(tǒng)整體包括智能稱量、智能取樣及分樣、煤的水分、灰分、揮發(fā)分、全硫、發(fā)熱量等指標(biāo)測(cè)試。各個(gè)稱量及測(cè)試單元符合GB/T211、GB/T212、GB/T213、GB214、GB/T476等標(biāo)準(zhǔn)要求的稱量范圍及計(jì)算過程，運(yùn)行安全、穩(wěn)定、高效，可實(shí)現(xiàn)煤炭測(cè)試全過程智能化無(wú)人值守。整個(gè)測(cè)試過程安全可靠不需要人為干預(yù)，可提高工作效率、降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)全過程數(shù)據(jù)不落地，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)有效，化驗(yàn)機(jī)器人成套裝備如圖6所示。

圖6 化驗(yàn)機(jī)器人成套裝備

3.5 在線檢測(cè)系統(tǒng)

在線檢測(cè)系統(tǒng)適用于煤礦、選煤、鐵礦、水泥、焦化等行業(yè)的光機(jī)電一體化智能檢測(cè)設(shè)備，能夠方便、快速地提供所需的工業(yè)分析指標(biāo)（如煤炭的發(fā)熱量、全硫、水分、灰分、揮發(fā)分；鐵礦的全鐵含量、酸堿度等），用以取代低效、繁多的傳統(tǒng)化驗(yàn)儀器，此測(cè)試方法符合國(guó)標(biāo)要求，是煤炭等固體礦物在線檢測(cè)行業(yè)的一次重大技術(shù)變革?？勺詣?dòng)完成樣品的檢測(cè)、存查和數(shù)據(jù)的自動(dòng)報(bào)出，實(shí)現(xiàn)煤炭等固體礦物的智能在線檢測(cè)及無(wú)人化檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，在線檢測(cè)系統(tǒng)如圖7所示。

圖7 在線檢測(cè)系統(tǒng)

3.6 樣品自動(dòng)傳輸及智能存查樣系統(tǒng)

樣品自動(dòng)傳輸系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)動(dòng)力單元、風(fēng)向切換器、中轉(zhuǎn)站、緩沖組件、管道換向器、收發(fā)站、中央控制中心、傳輸管道及附屬支撐等組成。在系統(tǒng)控制器的控制下，實(shí)現(xiàn)樣品在采樣樓、全自動(dòng)制樣室、全自動(dòng)存樣柜、廢瓶棄樣等多個(gè)站點(diǎn)之間相互傳送，單根管道單向/雙向輸送。高效安全，傳輸速度快，噪音低，也可實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)距離輸送。

智能存查樣系統(tǒng)由智能存樣柜、中央管理機(jī)、動(dòng)力風(fēng)機(jī)單元、全自動(dòng)存樣工作站、全自動(dòng)?。墸庸ぷ髡?、傳輸管道和轉(zhuǎn)換器組成。智能存樣柜用于集中存儲(chǔ)煤樣瓶，瓶容量可根據(jù)項(xiàng)目需要進(jìn)行擴(kuò)展，可以自動(dòng)將瓶存入和取出到柜出口位置，再經(jīng)傳輸系統(tǒng)傳出，通過信息化管理系統(tǒng)的自動(dòng)控制完成自動(dòng)傳輸、定位、提取、棄樣等功能。整個(gè)系統(tǒng)保證人-樣分離，無(wú)人工干預(yù)，杜絕人為換樣風(fēng)險(xiǎn)。全流程可查，實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)人值守。

3.7 信息化管控系統(tǒng)

智能化管控系統(tǒng)及煤質(zhì)信息系統(tǒng)以物料檢驗(yàn)檢測(cè)相關(guān)業(yè)務(wù)需求為原則，集流程管理、資源管理、數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、體系管理、編碼管理和安全管理等7個(gè)功能模塊為一體，可對(duì)煤炭產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)及管理數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、記錄、報(bào)告、存儲(chǔ)、傳輸、檢索等處理，涵蓋了物料采樣、制樣等全部過程。

通過該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)采制化現(xiàn)場(chǎng)及實(shí)驗(yàn)室資源的全面管控，建立基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信規(guī)范的設(shè)備信息化模型，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)信息及數(shù)據(jù)的寫入、讀取和實(shí)時(shí)交換；所有過程數(shù)據(jù)不落地，自動(dòng)采集、匯總、分析、處理，數(shù)據(jù)可溯源，采制化全過程實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，避免人為干擾。系統(tǒng)主要采用B/C/S模式設(shè)計(jì)，與用戶交互數(shù)據(jù)采用人機(jī)界面友好的 B/S 模式。儀器設(shè)備數(shù)據(jù)采集采用數(shù)據(jù)安全系數(shù)較高的C/S端。設(shè)備層直接與C/S采用串口、數(shù)據(jù)庫(kù)等多型的數(shù)據(jù)對(duì)接方式進(jìn)行對(duì)接。

系統(tǒng)通過5G網(wǎng)絡(luò)、邊緣計(jì)算與區(qū)塊鏈技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、高效處理與安全存儲(chǔ)，確保數(shù)據(jù)的完整性和可追溯性。系統(tǒng)集成與優(yōu)化確保各子系統(tǒng)信息無(wú)縫交互和設(shè)備協(xié)同運(yùn)行，具備自適應(yīng)學(xué)習(xí)和自我優(yōu)化能力，以適應(yīng)不同檢測(cè)需求和工作環(huán)境。完善的系統(tǒng)監(jiān)控與維護(hù)體系保障設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，信息化管控系統(tǒng)組成如圖8所示。

圖8 信息化管控系統(tǒng)組成

關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)

（1）基于多元數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的數(shù)字化集群控制技術(shù)

提出“物理-工藝-環(huán)境”多源數(shù)據(jù)融合模型，采用CNN+強(qiáng)化學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)煤質(zhì)灰分、硫分等關(guān)鍵指標(biāo)，預(yù)測(cè)誤差≤0.3%。通過數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)機(jī)器人任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度，集群利用率≥95%。

（2）多物料自適應(yīng)采制化工藝

針對(duì)0～300 mm 粒度、≤30%水分煤樣，開發(fā)立式無(wú)篩板連續(xù)破碎+動(dòng)態(tài)流態(tài)化研磨+智能恒溫烘干組合工藝，攻克高水分、高粘性物料堵粘難題，制樣合格率由人工80%提升至99%。

（3）模塊化并聯(lián)機(jī)器人系統(tǒng)

采用熱插拔模塊化設(shè)計(jì)，采樣/制樣/化驗(yàn)單元可獨(dú)立維護(hù)；基于5G的并聯(lián)控制算法實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人協(xié)同，可用性≥99.99%。

（4）全流程區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)保真

首次將區(qū)塊鏈引入煤炭質(zhì)檢，關(guān)鍵數(shù)據(jù)上鏈存證，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)不落地、過程不干預(yù)、數(shù)據(jù)不失真，滿足國(guó)際貿(mào)易質(zhì)量互認(rèn)需求。

示范工程應(yīng)用

陜煤黃陵礦業(yè)通過煤質(zhì)智能檢驗(yàn)中心及成套裝備建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了原煤、精煤、各級(jí)中間產(chǎn)品全過程質(zhì)量管控，達(dá)到國(guó)家能源局智能選煤廠“一級(jí)”驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。助力陜煤黃陵礦業(yè)《智能化洗煤廠及采制化機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)用》榮獲“2022 年全國(guó)煤礦智能化重大進(jìn)展”獎(jiǎng)。項(xiàng)目涵蓋煤質(zhì)激光在線檢測(cè)、采樣、制樣、樣品存儲(chǔ)及傳輸、化驗(yàn)、煤質(zhì)檢測(cè)信息化管理系統(tǒng)、視頻門禁系統(tǒng)以及煤炭質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)字化車間土建和水電氣暖等配套設(shè)施。

項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)首套煤炭生產(chǎn)過程質(zhì)量管控和商品煤質(zhì)管控的“雙管”項(xiàng)目，全流程智能化、無(wú)人化。煤質(zhì)激光在線檢測(cè)為選煤廠生產(chǎn)過程的洗選方案優(yōu)化調(diào)整提供及時(shí)、可靠、準(zhǔn)確的科學(xué)數(shù)據(jù)；采制化運(yùn)存組合方案提升原有檢測(cè)裝備水平，改善員工勞動(dòng)強(qiáng)度及工作環(huán)境?！半p管”項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)不落地、過程不干預(yù)、數(shù)據(jù)不失真，為企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)提供真實(shí)可靠的決策依據(jù)，形成了可復(fù)制、可推廣的黃陵模式，為煤礦智能化建設(shè)提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

通過智能化選煤廠及全過程煤炭質(zhì)量控制管理系統(tǒng)的建設(shè)，陜煤黃陵礦業(yè)一號(hào)煤礦選煤廠已實(shí)現(xiàn)精煤回收率增加1%，中煤帶煤控制在1%以下，矸石帶煤為0，介耗控制在1.2 kg/t以內(nèi)，年增加經(jīng)濟(jì)效益約6 000萬(wàn)，煤質(zhì)智能檢驗(yàn)中心示范工程應(yīng)用實(shí)物如圖9所示。

圖9 煤質(zhì)智能檢驗(yàn)中心示范工程應(yīng)用實(shí)物

經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益

在實(shí)際應(yīng)用中，智能化檢測(cè)系統(tǒng)展現(xiàn)出了卓越的性能和效果。通過自動(dòng)化流程和智能化設(shè)備的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)過程的高效運(yùn)行。設(shè)備利用率保持在較高水平，減少了設(shè)備的閑置時(shí)間和維護(hù)成本，提高了設(shè)備的投資回報(bào)率。檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率高，為煤炭企業(yè)的生產(chǎn)決策提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。企業(yè)可以根據(jù)檢測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。同時(shí)，還有助于企業(yè)滿足環(huán)保要求，減少污染物的排放，提高企業(yè)的社會(huì)形象和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

經(jīng)濟(jì)效益方面，智能化檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用降低了人力成本和運(yùn)營(yíng)成本，通過減少人工干預(yù)，節(jié)省了大量勞動(dòng)力成本。據(jù)估算，煤炭智能檢測(cè)設(shè)備一次性投資1 500萬(wàn)～3 000萬(wàn)元，通?？稍?2～24個(gè)月內(nèi)收回；典型600萬(wàn)t/a選煤廠全面投用后，年度直接經(jīng)濟(jì)效益普遍為600萬(wàn)～1000萬(wàn)元，并隨產(chǎn)能規(guī)模擴(kuò)大呈線性遞增。系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行，降低了設(shè)備維護(hù)成本和故障率，進(jìn)一步減少了運(yùn)營(yíng)成本。投資回報(bào)率表現(xiàn)優(yōu)異，為企業(yè)帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入了新動(dòng)力。

智能化檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用還帶來(lái)了良好的社會(huì)效益。系統(tǒng)的高效運(yùn)行和準(zhǔn)確檢測(cè)結(jié)果，提高了煤炭行業(yè)的整體檢測(cè)水平，促進(jìn)了行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，系統(tǒng)的清潔化設(shè)計(jì)和環(huán)保性能，減少了對(duì)環(huán)境的影響，為建設(shè)綠色、低碳社會(huì)做出了貢獻(xiàn)。

結(jié) 語(yǔ)

全流程智能采制化機(jī)器人群系統(tǒng)以單點(diǎn)智能-集群智能-數(shù)字孿生車間的3級(jí)躍遷為骨架，貫通采-制-化-存-傳-控的全鏈路無(wú)人化體系，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的國(guó)際空白。攻克了多物料自適應(yīng)工藝、大規(guī)模機(jī)器人協(xié)同、區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)保真等核心技術(shù)，檢測(cè)誤差≤0.5%、數(shù)據(jù)可追溯率100%，關(guān)鍵指標(biāo)均優(yōu)于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)具備模塊化-標(biāo)準(zhǔn)化-網(wǎng)絡(luò)化特征，形成了可復(fù)制、可推廣的成套技術(shù)體系，可在煤炭、電力、冶金、糧食、有色、港口等多行業(yè)快速遷移，為全球大宗散貨清潔高效利用提供了借鑒方案。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學(xué)研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄8種、中文核心期刊9種、中國(guó)科技核心期刊11種、中國(guó)科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

期刊簡(jiǎn)介

《智能礦山》（月刊，CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139）是由中國(guó)煤炭科工集團(tuán)有限公司主管、煤炭科學(xué)研究總院有限公司主辦的聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國(guó)法院士

刊載欄目：企業(yè)/團(tuán)隊(duì)/人物專訪政策解讀視角·觀點(diǎn)智能示范礦井對(duì)話革新·改造學(xué)術(shù)園地、專題報(bào)道等。

投稿網(wǎng)址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

?? 征稿函詳見鏈接： 征稿┃《智能礦山》面向廣大讀者征稿，歡迎投稿

期刊成果：創(chuàng)刊5年來(lái)，策劃出版了“中國(guó)煤科煤礦智能化成果”“陜煤集團(tuán)智能化建設(shè)成果”“聚焦煤炭工業(yè)‘十四五’高質(zhì)量發(fā)展”等特刊/專題30多期。主辦“煤礦智能化重大進(jìn)展發(fā)布會(huì)”“煤炭清潔高效利用先進(jìn)成果發(fā)布會(huì)”“《智能礦山》理事、特約編輯年會(huì)暨智能化建設(shè)論壇”“智能礦山零距離”“礦山智能化建設(shè)運(yùn)維與技術(shù)創(chuàng)新高新研修班”等活動(dòng)20余次。組建了理事會(huì)、特約編輯團(tuán)隊(duì)、卓越人物等千余人產(chǎn)學(xué)研用高端協(xié)同辦刊團(tuán)隊(duì)，打造了“刊-網(wǎng)-號(hào)-群-庫(kù)”全覆蓋的1+N全媒體傳播平臺(tái)，全方位發(fā)布礦山智能化領(lǐng)域新技術(shù)、新產(chǎn)品、新經(jīng)驗(yàn)。

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