벨트 컨베이어의 석탄 흐름의 지능형 제어 시스템에 관한 연구

우리나라의 스마트 광산 구조의 지속적인 발전으로 광업 공학은 기계화 및 자동화에서 인텔리전스로 업그레이드되었습니다. 이러한 배경 에서이 프로젝트에서 탄광의 엔지니어링 프로젝트의 거의 80%가 지능적인 업그레이드 및 변형을 완료했습니다. 변형 과정에서 지능형 모니터링 및 감시 시스템, 투명한 지질 지원 시스템 및 광산 압력 모니터링 시스템 외에도 전자 기계 운송 시스템도 핵심 변환 객체입니다. 전자 기계 운송 시스템, 긴 벨트 컨베이어 운송 경로, 비디오 모니터링에 대한 수요가 많고 컨베이어, 석탄 피더, 우물 바닥의 석탄 벙커 및 광업 지역의 석탄 벙커와 같은 장비의 흩어진 레이아웃과 관련된 전자 기계식 장비가 많이 있기 때문에 스타트 업 운영에는 높은 수준의 조정이 필요합니다. 전통적인 분산 관리 방법은 집중적이고 자동화 된 스케줄링을 달성하기가 어렵 기 때문에 장비 시작 연결이 열악하고 불분명 한 직무 부서가 발생합니다. 장비 고장의 위험이 높고 숨겨진 위험 조사의 효율성이 낮은 문제도 있습니다. 벨트 컨베이어가 사전 설정된 특정 속도로 실행되면 실제 무하로드 또는 풀로드 상태에 따라 주파수 변환 속도 조절을 수행 할 수 없으므로 작동 효율을 줄이고 전력 소비가 증가합니다. 또한 컨베이어 벨트, 롤러 및 드럼과 같은 보조 시설의 보이지 않는 소비를 유발하고 유지 보수 비용을 증가시킵니다. 새로운 기술의 혁신과 적용으로 많은 광산들이 AI 지능형 인식 기술을 주요 석탄 흐름 운송 시스템에 도입했습니다. AI 지능형 비디오 장비를 인식 기술과 결합한 기계 비전 획득 기술은 주요 석탄 흐름 시스템의 원격 모니터링을 실현할 수 있으며, 컨베이어의 석탄 갱단 운반 용량을 신속하게 식별하고, 장비의 운송 효율성을 향상 시키며, 직원을 줄이고 효율성을 향상시키고 유능한 지능형 관리를 개선하는 목표를 달성 할 수 있습니다.

1 주요 석탄 흐름 시스템의 현재 작동 상태

탄광의 주요 석탄 흐름 시스템에는 11 개의 광업 지역의 5 개의 운송 라인, 공동 차선의 1 개 운송 라인, 12 개의 광업 지역의 1 개 운송 라인 및 14 개의 광업 지역의 운송 라인을 포함하여 총 9 개의 광업 지역 운송 라인이 있습니다. 주요 석탄 흐름 시스템의 컨베이어에는 광업 지역 11, 12 및 14가 포함되므로 각 작업 얼굴 광업 지점에서 전송 기계 및 석탄 벙커 이송 컨베이어가 포함되므로 많은 장비 레이아웃과 긴 운송 경로가 있습니다. 장비가 수동으로 제어되고 특수 직원이 검사 및 유지 보수를 위해 배열되면 많은 양의 인력이 필요하며 유지 보수 효율이 낮습니다. 개별 위치의 저장은 단일 포스트 작동 모드를 채택합니다. 벙커 붕괴 사고가 발생하면 처음으로 발견하기가 어렵 기 때문에 잠재적 인 위험이 발생합니다. 따라서 주요 석탄 흐름 운송 일정 시스템을 최적화하고 유지 보수 효율을 향상 시키며 수동 작동의 안전 위험을 줄여야합니다.

2 주요 석탄 흐름 운송을위한 지능형 제어 시스템

2.1 중앙 집중식 제어 시스템 일정

중앙 집중식 제어 시스템은 PLC 시스템을 제어 코어로 사용하고 광섬유를 사용하여 광산 자동화 제어 플랫폼을 연결하고, 이더넷을 통해 데이터 전송 및 공유를 실현하고, 상단 컴퓨터를 휴먼-컴퓨터 상호 작용의 인터페이스로 사용하고, 주 제어 시스템 및 데이터를 연결하기위한 플랫폼을 구축하고, 다른 센서 및 전송 장비를 사용하여 네트워크 다운 스트림 터미널 장비를 수집하고 마지막으로 제어 시스템을 완성합니다. 지상 제어 센터에는 실시간 데이터 수집, 전송, 명령 피드백, 결함 경고, 데이터 저장 및 오디오 그래픽 디스플레이 기능이 있으며 다양한 형태의 통신 프로토콜 인터페이스를 지원합니다. 파견 및 중앙 집중식 제어 시스템의 완벽한 작동 후, 이더넷의 조정 된 통신 하에서 PLC 중앙 통제 시스템은 9 개의 주요 석탄 흐름 운송 라인을 따라 컨베이어에 동시에 지침을 보냅니다. 이 시스템은 각 전송 지점에 설치된 모니터링 비디오를 결합하여 언제든지 컨베이어 벨트의 작동 상태 및로드 조건을 캡처합니다. 전송 흐름 및 작동 속도에 따르면, 컨베이어 벨트의 장기 무부하 작동으로 인한 장비 마모 및 전력 소비를 줄이고 장비 작동 비용을 효과적으로 줄이기 위해 각 연결 컨베이어 벨트의 시작 및 정지 시간을 자동으로 예약합니다.

2.2 지능형 가변 주파수 속도 조절 시스템

지능형 가변 주파수 속도 조절 시스템은 주로 광산 폭발 방지 비디오 모니터링, PLC 제어 박스, 지능형 시작 및 정지 제어 소프트웨어 및 데이터 센서로 구성됩니다. 지능형 인식 및 알고리즘 감지를 위해 카메라로 캡처 한 모니터링 화면을 사용하고 수집 된 데이터와 이미지를 분석을 위해 수집 된 데이터로 다시 보내고 벨트 컨베이어의 석탄 하중을 추정합니다. 컨베이어 벨트 하중의 사전 설정 표시기에 따르면, 무하로드 및 풀로드 상태가 설정되고 속도가 조정됩니다. 실제 운송 상황에 따르면, 속도 범위는 고속, 중간 속도, 저속 및 유휴 속도로 조정할 수 있습니다. 무부하 상태에서 컨베이어 벨트 표면의 마모 및 전력 소비를 줄이기 위해 컨베이어 벨트를 정지 또는 유휴 속도 등으로 설정할 수 있습니다. 이 에너지 절약 모드는 대형 각도 경사 차선과 장거리 컨베이어에 적합합니다. 센서는 석탄 벙커에 설치되어 벙커의 석탄량을 실시간으로 모니터링합니다. 벙커 입에서 방출 된 석탄의 양과 결합하여 컨베이어 벨트의 석탄의 양은 예비 결정될 수 있습니다. 이를 기반으로 벨트 컨베이어의 달리기 속도는 자동으로 조정되며 자체 점검 기능은 언제든지 컨베이어의 안전한 작동을 보장하기 위해 언제든지 실행 상태를 피드백하는 데 사용됩니다. PLC 중앙 집중식 제어 시스템이 센서에서 비정상적인 결함 피드백을 감지하면 특정 결함 유형을 제어 센터로 자동 전송하고 안전 프롬프트를 위해 컨베이어 벨트의 운영 범위 내에서 순찰 작업자에게 경보 신호를 보낼 수 있습니다. 시스템 자체 점검 재설정을 수행 할 수없는 경우 유지 보수 담당자는 수동으로 확인하여 재설정하여 안전 위험을 완전히 제거 할 수 있습니다.

2.3 지능형 플랫폼 구성

중앙 집중식 제어 시스템 소프트웨어는 C/S 아키텍처의 서버 및 운영 스테이션과 함께 Siemens WINCC 시스템을 채택합니다. 이 아키텍처에서 서버는 운영 환경을 제공합니다. 오퍼레이터 스테이션은 인터페이스 이미지를 표시하고 처리 할 수 ​​있으며 결함이 발생하면 빠르게 제거하고 복원 할 수 있습니다. 광산에서 다양한 센서와 비디오 감시에 의해 수집 된 데이터는 지상 제어 센터의 프로젝션 스크린에 데이터 및 그래픽 형태로 제시되며, 광산의 생산 상태와 주요 석탄 흐름 시스템의 운송 상태는 다양한 방식과 형태로 직관적으로 반영됩니다. 파견 관리자와 광산 근무 리더는 자유롭게 검토 및 재생을 할 수 있으며 컨베이어 운영 상태, 석탄 흐름, 전자 규모 데이터 및 생산 분석 원자 보고서와 같은 정보를 볼 수 있습니다. 중앙 집중식 제어 센터 플랫폼에는 모니터링 시스템 링 네트워크, 모니터링 디스플레이 화면 및 컴퓨터 처리 센터 등이 포함되어 있으며 여러 LED 디스플레이 화면 세트가 각 장치의 작동 상태를 제시하는 데 사용되며, 이는 여러 장면의 동시 모니터링 및 전환에 편리합니다.

3 시나리오 응용 프로그램

3.1 지능적인 차별 및 식별 기능

비디오 감시 장치는 주요 운송 경로 및 주요 석탄 흐름 운송 시스템의 전송 지점에 설치되어 이미지 캡처 및 데이터 처리를 달성합니다. 비정상적인 작동이 발견되면, 벨트 컨베이어를 원격으로 중지 할 수 있으며 석탄 벙커를 차단하고 빠른 결함 처리를 보장하기 위해 잔해를 피하기 위해 시간이 지남에 따라 비정상 정보를 처리 할 수 ​​있습니다. 감시 비디오 이미지 획득 및 인식 기술은 AI 알고리즘과 결합됩니다. 획득 된 이미지는 컴퓨터 시스템에 의해 디지털로 처리 된 후 데이터 모델의 형태로보다 직관적으로 제시 될 수 있습니다. 센서 업로드 데이터와 AI 알고리즘을 결합하면보다 정확한 결함 값을 얻을 수 있으므로 벨트 컨베이어의 정확한 조정을 달성 할 수 있습니다. 실제 모니터링 촬영 화면은 그림 1에 나와 있습니다.

그림 1 비디오 획득의 비정상 정보 표시

그림 1에서, 똑똑한 모니터링 카메라로 캡처 한 벨트 컨베이어의 작동 상태 스크린은 석탄 슈트에 쌓인 석탄, 컨베이어 벨트의 로그, 대형 석탄 갱단 조각 및 컨베이어 편차와 같은 외국 물체를 포함하여 표시됩니다. 위의 현상이 발생하면 석탄 파일 보호 장치는 조기 경고를 발행하고 신호가 피드백 후에 벨트 컨베이어가 자동으로 창고를 방출하기 시작하여 석탄 슈트 빈의 석탄량을 줄입니다. 외국 물체와 큰 갱단이 식별되면 벨트 컨베이어가 제 시간에 멈추고, 디스패치 룸은 지하 통신 시스템을 사용하여 가장 가까운 연산자에게 전화하여 외국 물체를 정리하고 기계를 재개합니다. 컨베이어 벨트가 벗어나면, 전송 지점의 석탄량과 석탄 드롭 지점의 위치는 자동 주파수 변환 속도 조절에 의해 조정되고, 보조 방지 롤러에 의한 보정 후 재 운영 및 재설정됩니다.

3.2 지능형 주파수 변환 속도 조절 기능

지능형 주파수 변환 속도 조절 시스템은 주로 지능형 카메라, 비디오 서버 및 원격 제어 터미널 장비의 AI 인식으로 구성됩니다. 전천후, 연속 및 장기 모니터링 시스템입니다. 퍼지 수학 이론의 비선형 최적화 속도 조절 모델에 따르면, 비정상 컨베이어 벨트 고장의 초기 경고 지표와 상태 특성이 설정됩니다. 벨트 컨베이어가 과도한 석탄 흐름 또는 오버로드를 가질 때, 컨베이어 러닝 루트에 설치된 레이저 송신기는 포괄적 인 컨베이어의 상대적인 달리기 속도를 조정하기 위해 컨베이어 달리기 경로에 설치된 레이저 범위 피드백을 사용하여 레이저 범위 피드백을 사용하여 두 인접 컨베이어의 상대적인 달리기 속도를 조정하고 런닝 포인트의 상대적인 낙하 속도를 조정하고 런닝 하중을 줄이고, 런닝 롤을 줄입니다. 컨베이어의 항 부가 제어 효과를 달성하기위한 컨베이어. 석탄 흐름 감지 제어는 그림 2에 나와 있습니다.

그림 2 석탄 흐름 감지 제어

3.3 음성 제어 및 통신 기능

광산의 주요 컨베이어는 KTC101에 의해 중앙에서 제어됩니다. 컨베이어 벨트의 H 프레임 아래 라인을 따라 라인이 특별히 매달려 있으며, 150m의 음성 제어 비상 정지 장치 그룹이 각각 연결되어 수동 비상 정지에도 도움이 될 수 있습니다. 이 장치는 과도한 컨베이어 벨트 또는 포스트 작업자 부족으로 인해 라인을 따라 현지 검사 사각 지대의 관리 오류로 인한 사고를 효과적으로 피합니다. 비디오 모니터링에서 특정 장치에 결함이 있고 수동 처리가 필요하다는 것을 알게되면 가장 가까운 직원을 음성 방송을 통해 호출하여 처리 할 수 ​​있으며 음성 제어 상자를 사용하여 일반 파견 실에 정보 정보를 신속하게 피드백 할 수 있습니다. 결함이 제거되었음을 확인한 후 장비를 복원 및 재 운영 할 수 있습니다. 이렇게하면 유지 보수 직원이 정보 피드백 및 장비 재시작을위한 고정 전화를 찾을 수있는 시간이 단축되고 비정상 정보 처리 피드백의 효율성이 향상됩니다. 음성 제어 통신 시스템의 구조는 그림 3에 나와 있습니다.

그림 3 음성 제어 통신 시스템의 구조에 대한 개략도

4 응용 프로그램 효과

4.1 안전 효과

원격 제어 시스템의 적용은 여러 전송 지점의 고정 위치를 제거하고, 장비 고장으로 인한 개인 부상을 줄이고, 인적 요소의 안전 위험을 줄이며, 장비 작동의 전반적인 연결 효율성을 향상시켰다. 모니터링 시스템 및 센서 피드백의 공동 작업 하에서 비정상적인 벨트 컨베이어 또는 피더 스위치로 인한 사고가 효과적으로 제거되고 작동의 안전성이 향상됩니다.

4.2 경제 효과

광산의 주요 석탄 흐름 운송 시스템의 지능형 변형 후, 9 개의 주요 컨베이어 라인의 월간 전기 절약 속도는 거의 13.7%증가했습니다. 컨베이어 벨트의 차동 주파수 변환 제어를 통해 전기 요금은 약 481,000 위안/월에 절약되었습니다. 컨베이어 벨트 작동은 잘 유지되어 마모가 줄어들고 벨트 컨베이어와 같은 장비의 서비스 수명을 거의 3.5 개월 정도 확장했습니다. 연간 컨베이어 벨트 조달 비용은 167 백만 위안으로 절약 될 수 있으며, 경제적 이점이 크게 상당합니다. 지능형 모니터링 및 식별 및 주파수 전환 속도 규제 기술을 사용한 후 직원을 줄이고 효율성을 향상시키는 비즈니스 목표가 효과적으로 달성되었습니다. 각 양도 지점에서 고정 위치 근로자 및 검사 및 유지 보수 근로자를 설정하는 관리 모드와 비교하여 기술 최적화 후에는 노동 비용을 한 달에 약 144,000 위안으로 줄일 수 있습니다.

5 결론

(1)이 프로젝트의 탄광에있는 9 개의 주요 석탄 흐름 운송 라인의 벨트 컨베이어의 운영 모드 및 제어 방법에 대한 연구를 통해 주요 석탄 흐름 운송 시스템을위한 지능형 가변 주파수 제어 플랫폼이 구성됩니다. 지능형 인식 및 이미지 획득 기능이있는 카메라는 운송 경로 및 전송 지점에 설치됩니다. 이미지 획득 및 데이터 처리 후 직관적이고 시각적 그래픽 및 데이터가 얻어지며, 이는 적시에 숨겨진 위험을 해결하고 처리하는 데 편리합니다. 동시에, 컨베이어 제어의 에너지 절약 효과를 달성하기 위해 컨베이어 속도는 석탄 흐름에 따라 자동으로 조정됩니다.

(2) 주요 석탄 흐름 운송 시스템의 전환 및 운영 후, 수동 작동 및 여러 위치의 유지 보수 오류의 위험을 줄이고 작업자의 개인 안전을 보장 할뿐만 아니라 컨베이어 벨트 및 롤러와 같은 장비의 마모를 줄이며 서비스 수명을 연장시킵니다. 계산에 따르면 한 달에 481,000 위안을 절약하고 매년 컨베이어 벨트 장비 조달 비용으로 1,67 백만 위안을 절약하고 매월 144,000 위안의 경제 및 안전 혜택을 줄입니다. .