绿色高效智能化储运装系统.docx

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1、谈谈绿色高效智能化储运装载系统编者按为贯彻落实党中央、国务院关于加强品牌建设的决策和部署，推进中国煤炭科工集团品牌建设，做强做大做优“中国煤科”品牌，助力集团公司高质量发展，自5月10日中国品牌日起，官微将聚焦“智慧矿山建设”，开展“唱响中国煤科品牌”系列报道，展示和宣传煤矿大脑、透明矿井、智能开采、智能掘进、智能运输、物联网、智能安全保障、绿色矿山与智能洗选、智能制造等科技成果、产品服务和优秀案例，敬请关注。目录编者按1前言11 .储装大宗散装物料智能化储装技术的领航者22 .智能储装运系统框架23 .煤炭物料储运装信息管理技术54 .智能物流交易综合服务平台技术65 .智能化成套装备与工艺

2、技术66 .储运装系统成套设备智能协同控制技术77 .储运装系统智能化无人快速定量装车技术88 .多煤种智能配煤技术99 .集运站智能化无人车辆调度技术1010 .储运装系统大容量：封闭式绿色环保存储技术1011 .基于物料流动性分析的物料防堵技术1012 .基于诱导气流产尘机理分析的综合抑尘技术1113 .储运装成套设备远程运维及预测性维护技术1214 .智能化技术与装备成果突破1314.1. 智能配煤1314.2.多场景智能无人化高效定量装车系统1415 .人才培养1616 .结语16前言中煤科工智能储装技术有限公司（简称科工储装），是中国煤炭学会煤炭装载技术委员会的挂靠单位，拥有2个国家

3、煤炭工业重点实验室：煤炭运输计量与控制实验室和煤矿电磁兼容性实验室。科工储装专业从事散装物料快速定量装车、装船、提升机电控、储运装等领域的科技创新、工程设计、技术咨询、设备成套、EPC总承包、运营服务，为客户提供先进的散装物料储运装一体化解决方案和各种散装物料的智能铁路、公路快速定量装车系统成套装备、智能提升机电控系列产品，产品广泛应用于煤炭、矿石、硫磺、岩土、铁精粉、粮食、碱粉等行业。科工储装全面落实集团公司“1245”总体发展思路，始终以先进的技术、卓越的品质、完善的服务、诚信的经营与各界企业精诚合作，为客户创造价值，引领储装科技，创造绿色未来。1 .储装大宗散装物料智能化储装技术的领航者

4、煤炭作为支撑国家经济发展的重要能源，北多南少、西多东少的差异化分布决定了煤炭物流西煤东运、北煤南调的基本格局，大量的煤炭自西向东、由北向南、长距离、多次转运成为煤炭物流的基本特点。目前我国60%的煤炭运输依靠铁路外运，而且，为打赢蓝天保卫战，实现公转铁，减少重型货车长途运输，削减能源消耗和污染排放，铁路煤炭运量大幅增加成为必然趋势，为此，需要配套建设大量的煤炭集运站。大型煤炭集运站的建设满足了煤炭收集、存储、配煤、装车外运、转运的运输需求，也是铁路重载运输网络的重要组成部分。中国煤科天地储装长期致力于大型煤炭集运站（装车基地）的绿色高效智能化储运装系统成套技术与装备的研发和推广，针对目前我国煤

5、炭铁路储运装系统环境污染严重、效率低、智能化程度低等问题，在研究绿色高效智能化煤炭储运装系统生产工艺技术的基础上，以云计算、物联网、智能控制为核心，开发了千万吨级绿色高效智能化煤炭储运装成套技术与装备，并在大型现代化千万吨级全封闭环保型快速煤炭集运站（装车基地）进行示范应用，以提高我国煤炭储运装系统的配套能力和技术水平，满足我国煤炭储运装系统智能化、安全高效、绿色环保的需求。2 .智能储装运系统框架煤炭作为支撑国家经济发展的重要能源，存在北多南少、西多东少的分布差异，决定了煤炭物流西煤东运、北煤南调的基本格局，长距离、多次转运成为煤炭物流的基本特点。因此，需要配套大量的集运站，即储运装系统，满

6、足煤炭收集、存储、配煤、转运的需求。传统的储运装系统智能化水平较低，影响工作效率。随着煤矿生产自动化、智能化水平的提高，列车运力的提升，以及经济的高速发展，传统的储运装系统已不能满足高效储运装的需求。此外，在储运装的过程中煤炭流动会产生大量粉尘，亟需配套储运装抑尘技术。传统的煤炭储运装系统存在环境污染严重、能力不足、效率不高、自动化程度低等问题。基于此，科工储装以智能控制为核心，践行环保设计理念，研发了绿色高效的煤炭智能储运装系统。智能储运装系统建设中引入了物联网、5G、大数据、云计算、人工智能等技术，可实现生产过程控制智能化、经营管理信息化，以构建高效、节能、环保的煤炭智能储运装系统：1）该

7、系统基于采集到的数据通过机器学习方法，实现生产参数和指标的自适应调整，减少生产过程中人为因素的干扰；2）建立储运装系统设备的故障诊断及预测模型，以便实时掌握设备的运行状态，减少设备故障时间，切实保证安全生产；3）通过大数据分析，优化生产组织及管理流程，实现管控信息化、智能化。智能储运装系统提高了现有储运装系统成套装备的性能和智能化水平，提升了生产效率，促进了煤矿安全生产及节能环保。智能储运装系统总体应用架构包括基础设施层、智能生产管控层、智能分析决策层、多维展示层：1）基础设施层通过各种数据采集、存储设备获得现场数据，并通过网络传输给智能生产管控层；2）智能生产管控层把从P1C、传感器、MES

8、等系统获取的数据接入到大数据平台，建立统一的数据规范及标准，达到信息互联互通的效果，进而实现整个系统的智能化管控；3）智能分析决策层通过建立智能化模型，实现对生产、安全、质量等进行智能分析预警及决策；4）多维展示层通过网络将采集到的数据以可视化的形式推送到各网络终端。煤炭智能储运装系统架构如图1所示。,数据智能分析决策层智能生产过程系统受煤系统储煤系统运煤系统装车系统感知设备IT基础设施基础软件服务器网络设备安全设备磁盘阵列IT运维光栅其他传感器摄像头激光雷达辅助系统指令数据集成管理系统安全保障系统设备故障诊断系统管理系统设备管理智能报表系统远程监控系统生产调度现场智能控制终端智能照明系统智能

9、巡检系统运销管理智能视频监控系统计划管理库存管理图1智能储运装系统架构智能储运装系统落实到实践中需搭建管控一体化平台，覆盖生产、运营、销售、发运、终端全环节，打破信息孤岛，实现数据可视、智能调度控制、智能预测预警等功能。智能储运装系统管控一体化平台部分界面如图2、图3所智能储运装系统云平台TKoCOw5i1r1wgr1M2W14*壮QTOaweAAtt34 .煤炭物料储运装信息管理技术建立集运站铁路运输信息集成平台，以信息化为支撑，实现数据集中与信息共享，形成开放式的信息共享架构和信息共享管理机制，支撑各应用系统间的集成，促进基于平台化的信息资源整合和业务应用开发，推动运输组织流程优化再造，实

10、现运输组织的精确化管理。运输信息集成平台遵循面向服务架构(SOA),采用具有松散耦合和可互操作特征的企业服务总线(ESB)方式构建，系统架构如图4所示。信息使用者11度指挥运输组织电子商务统计分析车流推算铁路运输信息集成平台数据交换总线信息提供者ITDCScc共享数据库龄态数据：字典模型.电输规则等动态数据：列车不辆.货我等车站系统机务系统货运系统共享敢I1共享业I1共享流据血务11务应务I1程依务共享服务图4煤炭物料储运装信息管理系统总体架构图5 .智能物流交易综合服务平台技术6 在“互联网+”思维的引导下，将互联网化和产业金融一体化作为新时期发展的目标，发挥行业、资源、业务优势，利用互联网

11、和电子商务技术，打造煤炭行业的物流交易综合服务平台，整合煤炭运销的各个环节，服务于煤炭生产、销售企业。综合服务平台汇聚了煤炭行业内生产和销售企业，是一个面向煤炭行业的第三方电子商务平台。平台利用先进的互联网和物联网技术，结合传统贸易方式，实现煤炭供应链物流全程控制和服务。7 .智能化成套装备与工艺技术煤炭物料储运装系统主要的工艺流程通常包括受煤、储煤、运煤、装车等四个关键环节。这些关键环节的技术水平及各个环节的智能化协调程度决定了大型集运站的煤炭物料外运效率。天地储装聚焦煤炭物料储运装系统的关键技术，重点研究储运装系统智能化成套工艺、大容量封闭式煤炭存储技术、储运装成套装备智能协同控制技术、智

12、能化无人快速定量装车技术、多煤种智能配煤技术、智能化车辆调度技术、储运装机电设备远程运维及预测性维护等技术，在对这些关键技术进行深入研究的基础上开发了煤炭物料储运装系统智能化控制系统，形成年外运量千万吨级煤炭物料储运装系统成套技术与装备，显著提高了大型集运站的煤炭物料外运效率。8 图6绿色高效环保型煤炭集运站俯瞰图9 .储运装系统成套设备智能协同控制技术在集运站大规模设备协同的应用中，一次设备协同作业过程需要大范围内的大量设备共同完成，对设备协同作业过程的安全性、可靠性及协同性要求高，具有设备数量多、种类复杂、协同规模大、时延敏感、运行时序要求高等特点，通过建立设备协同体系结构以及设备协同流程

13、模型实现储运装系统成套设备的智能协同控制。在储运装系统成套设备协同控制系统中，使用不同的任务调度策略对设备资源、计算资源、存储资源进行分配，实现多任务并行执行，提高了系统的执行效率。在建立设备协同体系结构以及设备协同流程模型的基础上，通过对储料系统、输料系统和装车卸料系统进行细化分析建立控制模型，实现集运站储运装系统成套设备的智能协调控制。10 图7储运装系统成套设备智能协同系统模型11 .储运装系统智能化无人快速定量装车技术基于散体物料流动性特征分析，采用多传感器信息融合技术、智能控制算法、专家数据库系统等，在掌握装车过程信息的基础上，建立高稳定性、高可靠性、兼容性强的智能化控制系统，实现从

14、物料上料，高精度定重称量配料，到向列车车厢卸料的全工艺流程的智能化无人装车过程。12 图8智能化装车系统的三个层次13 .多煤种智能配煤技术在对配煤工艺流程进行深入研究的基础上，采用遗传算法建立了优化的配煤方案，并针对系统反馈控制过程具有大时滞，非线性以及难以建立精确的数学模型的特点，研发了基于模糊PID控制的多煤种智能配煤控制系统，把低硫、低灰、低发热量的煤与高硫、高灰、高发热量的煤自动混配，从而生产出适合客户需求的低成本、环保型、高质量的均质煤炭。多煤种智能配煤不但能明显改善煤炭的燃烧效率，还可以减少煤炭燃烧二氧化硫排放量，提高终端用户的整体经济效益并符合环保要求，具有投资少、成本低、高效

15、益、高环保的特点。天地储装研发的多煤种智能配煤技术是整合煤炭资源，节约使用能源、提高能源利用效率的高科技技术，它将为我国经济增长和可持续发展，建设节约型社会提供有力的保障。14 图10多煤种智能配煤原理图15 .集运站智能化无人车辆调度技术针对集运站生产特性，在卸煤车辆沿途经过地点，建立多处信息采集点，利用先进的信息、电子、数字技术在各个分散的站点之间建立有效的集控连接，研发了智能化无人车辆调度系统，包括车辆运行的路线图规划，车辆卸料的环节设置，车辆的调度管理模式，工艺的数据处理机制等。智能化无人车辆调度系统按照设计的调度算法，通过快速分析计算，控制各设备自动启停，指挥车辆通行、称重和离场，最大限度的减少作业时长，从而提高企业生产运营效率、降低运行成本。16 .储运装系统大容量：封闭式绿色环保存储技术封闭式集运站储煤系统包括封闭式储煤场和储煤仓，其中封闭式储煤场主要包括圆形储煤场和条形储煤场，封闭式储煤仓主要包括槽仓、圆筒仓和方仓。由于集运站大多沿着铁路线建设，为此采用封闭式条形储煤场为最优方式。17 .基于物料流动性分析的物料防堵技术大型煤炭集运站、露天储煤场