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          智能化選煤廠(chǎng)一體化解決方案服務(wù)商

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          【公司新聞】卓越團隊 | 創(chuàng )新驅動(dòng) 數字賦能——記北京華宇中選自控智能化選煤廠(chǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應用開(kāi)發(fā)團隊

          2023-12-28  來(lái)源:本站  編輯:宋文軒返回列表

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          • 團隊介紹

          中選自控智能化選煤廠(chǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應用開(kāi)發(fā)團隊(簡(jiǎn)稱(chēng)團隊)隸屬于平頂山中選自控系統有限公司。平頂山中選自控系統有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)中選自控)是中國煤炭科工集團北京華宇工程有限公司的全資子公司,成立于1998年,曾參與選煤廠(chǎng)建設200余座,工程項目600余項,承建選煤廠(chǎng)智能化建設與研究項目30余項。自2009年至今連續被河南省科技廳認定為“高新技術(shù)企業(yè)”,2022年先后獲得河南省“專(zhuān)精特新”中小企業(yè)、國家專(zhuān)精特新“小巨人”企業(yè)稱(chēng)號。參與編制《智能化選煤廠(chǎng)建設通用技術(shù)規范》《國家能源智能化煤礦頂層規劃》《國家能源集團智能化礦山建設關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與示范》《中煤科工集團智能化選煤廠(chǎng)一體化解決方案》等文件。

          中選自控智能化選煤廠(chǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應用開(kāi)發(fā)團隊堅守以科技創(chuàng )新引領(lǐng)行業(yè)進(jìn)步的初心使命,以北京華宇工程有限公司副總經(jīng)理李志勇為團隊負責人,帶領(lǐng)中選自控一支具備電氣自動(dòng)化、軟件工程、信息工程、人工智能等技術(shù)儲備的人才隊伍成立了智能化選煤廠(chǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應用創(chuàng )新團隊,該團隊集中優(yōu)勢資源圍繞一體化管控平臺、洗選過(guò)程閉環(huán)控制、選煤廠(chǎng)智能生產(chǎn)輔助及保障、選煤廠(chǎng)智能控制裝備等方向開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)研究與應用技術(shù)攻關(guān)。

          中選自控智能化選煤廠(chǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應用開(kāi)發(fā)團隊成員包括煤炭行業(yè)設計大師1名,教授級高工3名,高級工程師29名,工程師30余名,其中碩士及碩士以上學(xué)歷10人。團隊獲得多項國家及省部級獎項,申請授權專(zhuān)利50余項,登記軟件著(zhù)作權50余項,發(fā)表代表性論文40余篇,參與編制團體標準、頂層規劃數項。

          文章來(lái)源:《智能礦山》2023年第12期“卓越團隊”專(zhuān)欄

          01

          智能融合推進(jìn)成果轉化

          MPC模型預測控制技術(shù)

          重介洗選過(guò)程控制的調節大多局限于PID調節,洗選控制系統存在多變量、強耦合、大滯后的特點(diǎn),易使控制指標形成較大波動(dòng)。團隊為解決該問(wèn)題,將MPC模型預測控制技術(shù)(圖1)應用于選煤廠(chǎng)重介分選過(guò)程控制,研究適用于存在隨機性干擾、大滯后和帶約束條件的多變量閉環(huán)系統辨識方法,建立了適用于多工況的在線(xiàn)遞推辨識以及在線(xiàn)抗干擾遞推辨識傳遞函數模型;基于辨識得到的過(guò)程控制模型,設計動(dòng)態(tài)矩陣控制算法模型預測控制器,實(shí)現了重介分選精煤灰分的穩定控制,精煤灰分波動(dòng)<±0.5%,精煤產(chǎn)品回收率可提高0.98%。


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          圖1 MPC模型預測控制技術(shù)框架

          “磁耘”人員定位系統

          選煤廠(chǎng)室內場(chǎng)所占比較大,環(huán)境復雜,傳統的定位技術(shù)為了保證定位精度,需要鋪設大量基站,且硬件成本相對較高、易受遮擋?;谏鲜鲈?,團隊開(kāi)發(fā)了以地磁定位為核心,融合多源信息的“磁耘”人員定位系統(圖2),該系統具有無(wú)需弱電和入網(wǎng)施工、成本低、易維護、不易受遮擋和干擾、定位結果連續穩定可靠、精度高、斷網(wǎng)斷電仍可定位等優(yōu)勢,定位精度<1m。


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          圖2 “磁耘”人員定位系統原理

          低壓停送電智能操作機器人

          為解決選煤廠(chǎng)日常檢修過(guò)程中停送電的工作效率、安全性等問(wèn)題,團隊開(kāi)發(fā)了低壓停送電智能操作機器人(圖3),該機器人融合了激光導航、模式識別、無(wú)線(xiàn)信號傳輸、智能控制、機電控制等多種技術(shù)手段,配套六自由度機械臂對低壓抽屜回路進(jìn)行推入/抽出操作。采用激光SLAM+慣性的組合導航控制方案,自動(dòng)生成環(huán)境地圖,且適應周?chē)h(huán)境動(dòng)態(tài)變化;操作執行機構主要由機械臂、末端工裝、智能相機以及機械臂控制器組成,操作準確率100%。


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          圖3 低壓停送電智能操作機器人結構組成

          選煤廠(chǎng)iCoalMES智能管理決策平臺

          中選自控在2012年就開(kāi)發(fā)了選煤廠(chǎng)iCoalMES智能管理決策平臺(圖4),是行業(yè)內同類(lèi)軟件最早的開(kāi)發(fā)者之一,團隊在此基礎上基于基礎自動(dòng)化、智能控制、智能檢測等業(yè)務(wù),依托高效、安全、無(wú)死角的統一網(wǎng)絡(luò )架構,建設現代化云平臺與數據中心,以數據和業(yè)務(wù)驅動(dòng)生產(chǎn)管理的信息化、流程化、標準化、科學(xué)化,將生產(chǎn)管理過(guò)程與生產(chǎn)控制過(guò)程緊密結合,以生產(chǎn)過(guò)程數據指導管控業(yè)務(wù),提高管理效率、降低管理成本、優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節、制定最佳生產(chǎn)組織方式。


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          圖4 選煤廠(chǎng)iCoalMES智能管理決策平臺框架

          02

          示范引領(lǐng)助推行業(yè)進(jìn)步

          MPC模型預測控制技術(shù)

          MPC模型預測控制技術(shù)在山東能源集團棗莊礦業(yè)集團有限公司三河口選煤廠(chǎng)實(shí)現了選煤行業(yè)的首次應用示范,后續多個(gè)智能化項目也相繼使用,實(shí)現了重介分選精煤灰分的穩定控制,精煤灰分波動(dòng)<±0.5%,精煤產(chǎn)品回收率提高0.98%,同時(shí)降低了職工勞動(dòng)強度,實(shí)現了選煤廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程固定崗位的“無(wú)人或少人值守,有人巡視”,達到了智能化控制與生產(chǎn)優(yōu)化的目的,提升了企業(yè)生產(chǎn)管理決策的智能化水平。重介智能洗選系統界面如圖5所示。

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          圖5 重介智能洗選系統界面

          “磁耘”人員定位系統

          “磁耘”人員定位系統(圖6)在國能包頭能源有限責任公司李家壕選煤廠(chǎng)率先投入使用,后續在國能包頭能源萬(wàn)利一礦韓家村選煤廠(chǎng)、陜煤集團神木紅柳林礦業(yè)有限公司選煤廠(chǎng)相繼使用。該系統除定位、一鍵報警、人員誤入危險區域報警、超時(shí)滯留等常用功能,還具備暈倒昏迷、高空跌落等人員異常情況自動(dòng)識別報警等功能,為人員安全提供了一層保障,為選煤廠(chǎng)安全管理提供有力支持,助力選煤廠(chǎng)安全生產(chǎn)。


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          圖6 “磁耘”人員定位系統界面


          低壓停送電智能操作機器人

          低壓停送電智能操作機器人(圖7)是業(yè)內首臺低壓操作機器人,在陜西神延煤炭有限責任公司西灣煤礦選煤廠(chǎng)投入使用,機器人操作停送電準確率100%,定位精度10mm,停送電時(shí)間效率提高80%以上,同時(shí)配電室無(wú)需配置巡檢人員,實(shí)現了無(wú)人值守的配電室。低壓停送電操作機器人后續在陜煤集團神木紅柳林礦業(yè)有限公司選煤廠(chǎng)、國能榆林能源有限責任公司青龍寺選煤廠(chǎng)相繼使用。


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          圖7 低壓停送電智能操作機器人工作場(chǎng)景

          選煤廠(chǎng)iCoalMES智能管理決策平臺

          選煤廠(chǎng)iCoalMES智能管理決策平臺(圖8),在國能準能集團有限責任公司準能選煤廠(chǎng)、國能準能集團有限責任公司哈爾烏素選煤廠(chǎng),國能包頭能源李家壕煤礦選煤廠(chǎng)投入使用,覆蓋了生產(chǎn)、運輸、銷(xiāo)售、經(jīng)營(yíng)全環(huán)節,以選煤智能為核心,打造全域感知、全局協(xié)同、全線(xiàn)智能的智能選煤廠(chǎng)體系,全面推進(jìn)選煤廠(chǎng)數字化、智能化轉型,深入挖掘數據帶來(lái)的價(jià)值,實(shí)現選煤廠(chǎng)設備智能運行與運維、狀態(tài)智能監測、過(guò)程智能控制、工藝參數智能設定、管理智能精細和決策智能調節的目標。


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          圖8 選煤廠(chǎng)iCoalMES智能管理決策平臺界面

          汽車(chē)智能裝車(chē)

          汽車(chē)智能裝車(chē)系統包含汽運銷(xiāo)售管理系統、定量裝車(chē)系統。汽運銷(xiāo)售管理系統在山西焦煤霍州煤電集團有限公司呂臨能化選煤廠(chǎng)、國能包頭能源李家壕煤礦選煤廠(chǎng)得到了成功應用,該系統使原來(lái)的3班12人減少為目前的3人;定量裝車(chē)系統在神延煤炭西灣煤礦選煤廠(chǎng)、淮北礦業(yè)(集團)有限責任公司渦北選煤廠(chǎng)投入使用,平均單輛裝車(chē)速度提升了1/3,裝車(chē)合格率98.3%,實(shí)現了有人監視、無(wú)人操作的智能化裝車(chē)新模式,提高了工作質(zhì)量及裝車(chē)效率,降低了職工的勞動(dòng)強度。汽車(chē)智能裝車(chē)場(chǎng)景如圖9所示。


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          圖9 汽車(chē)智能裝車(chē)場(chǎng)景

          智能視頻分析技術(shù)

          智能視頻分析技術(shù)(圖10)在焦作煤業(yè)(集團)有限責任公司趙固二礦選煤廠(chǎng)、山西天地王坡煤業(yè)有限公司洗選廠(chǎng)等10余個(gè)智能化選煤廠(chǎng)項目投入使用。智能視頻分析技術(shù)的應用為選煤廠(chǎng)安全生產(chǎn)管理提供了有力的保障,防止事故發(fā)現不及時(shí)造成更大的經(jīng)濟損失。


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          圖10 智能視頻分析技術(shù)應用場(chǎng)景及檢測精度


          03

          攻堅克難解決技術(shù)難題

          智能化的發(fā)展建設過(guò)程中總會(huì )遇到各種各樣的技術(shù)難題,但團隊成員從來(lái)沒(méi)有認輸過(guò)?!稗k法總比困難多,有條件要上,沒(méi)有條件創(chuàng )造條件也要上!”這是團隊每個(gè)人發(fā)自?xún)刃牡墓沧R。


          MPC模型預測控制技術(shù)

          為了克服因洗選系統工藝參數變化產(chǎn)生的隨機性干擾技術(shù)難題,團隊與大連理工大學(xué)進(jìn)行了深度的產(chǎn)學(xué)研合作,項目成員與算法專(zhuān)家全程對接,在現場(chǎng)進(jìn)行了幾個(gè)月的研究調試,山東能源三河口礦業(yè)公司選煤廠(chǎng)也積極配合進(jìn)行各類(lèi)煤質(zhì)化驗,參與制定研究方案。針對系統大滯后問(wèn)題,團隊結合先驗知識添加激勵信號測試,根據激勵信號測試動(dòng)態(tài)響應確定滯后時(shí)間;同時(shí)利用原煤灰分浮沉化驗數據劃分工況,構建滑模函數及評價(jià)指標,實(shí)現了不同工況模型無(wú)擾切換;基于辨識得到的過(guò)程控制模型,設計了基于動(dòng)態(tài)矩陣控制算法的模型預測控制器,最終實(shí)現了重介選煤生產(chǎn)過(guò)程合介密度的動(dòng)態(tài)調整與提前預測。


          “磁耘”人員定位系統

          “磁耘”人員定位系統屬于軍用技術(shù)在民用領(lǐng)域的轉化應用,但面對選煤廠(chǎng)這種工業(yè)場(chǎng)景應用,雖然技術(shù)原理可行,但仍有一些關(guān)鍵技術(shù)需要研究和驗證。為此,團隊專(zhuān)門(mén)成立了技術(shù)攻關(guān)組駐場(chǎng)測試,累計測量區域面積超過(guò)百萬(wàn)平方米,驗證場(chǎng)景上千個(gè),提出了一套基于磁阻傳感器的參數自適應校正方法,以降低磁阻傳感器的測量誤差。另外,研究表明周?chē)h(huán)境中的干擾磁場(chǎng)主要來(lái)源于電氣設備,團隊通過(guò)提高磁阻傳感器的采樣頻率、優(yōu)化低通濾波器設計參數等技術(shù)手段,把工作環(huán)境中的干擾磁場(chǎng)進(jìn)行了較好的分離,保證了地磁定位性能。


          低壓停送電智能操作機器人

          研究初始,低壓停送電智能操作機器人的研發(fā)參考了較為成熟的中壓柜操作機器人,但經(jīng)過(guò)團隊對低壓配電柜操作機器人的研究和反復探討,一致認為該款機器人與中壓柜的操作機器人相比難度較大。相較于中壓柜,低壓柜的操作方式及抽屜模數具有多樣性,為此,團隊在實(shí)驗室采購了一批包含多種操作方式、多種抽屜模數的配電柜,反復討論、驗證最佳的解決方案,不斷地嘗試改造低壓操作機器人結構進(jìn)行測試,用時(shí)6個(gè)月,最終確定1版可自動(dòng)識別抽屜操作方式、抽屜模數,同時(shí)根據抽屜操作方式自動(dòng)更換末端操作工裝的高適應性低壓停送電智能操作機器人。


          選煤廠(chǎng)iCoalMES智能管理決策平臺

          選煤廠(chǎng)iCoalMES智能管理決策平臺的建設需要多元化的人才,既要熟知生產(chǎn)業(yè)務(wù),也少不了網(wǎng)絡(luò )、軟件開(kāi)發(fā)、自動(dòng)控制及電氣等跨學(xué)科的知識融合,還要具有生產(chǎn)管理、決策分析等思維能力。團隊堅持以學(xué)促干、以干踐行,解決了數據共享、網(wǎng)絡(luò )互通、生產(chǎn)系統的協(xié)同、業(yè)務(wù)層的聯(lián)動(dòng)、數據分析、智能決策等一系列關(guān)鍵技術(shù)難題,最終打造了集生產(chǎn)監測、生產(chǎn)控制、管控一體化的選煤廠(chǎng)iCoalMES智能管理決策平臺。


          04

          科學(xué)管理 激發(fā)團隊潛能

          優(yōu)化人才結構 激發(fā)科技創(chuàng )新積極性

          中選自控聚焦發(fā)展質(zhì)量效益,重點(diǎn)突出凈利潤、科技投入強度、全員勞動(dòng)生產(chǎn)率等關(guān)鍵指標,構建人才存量結構更加優(yōu)化、人才增量向新興產(chǎn)業(yè)及重點(diǎn)崗位傾斜的員工健康配置機制,專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才占比達到65%以上。

          為激發(fā)科技人才隊伍的創(chuàng )新積極性,中選自控下發(fā)《平頂山中選自控系統有限公司科技項目管理辦法》和《平頂山中選自控系統有限公司科技創(chuàng )新獎勵辦法》2個(gè)科技管理制度為科技創(chuàng )新保駕護航。2021年以“揭榜掛帥”形式發(fā)布了16個(gè)智能化選煤廠(chǎng)建設的技術(shù)攻關(guān)項目。其中,8個(gè)課題由團隊成員自主開(kāi)發(fā),8個(gè)課題分別與大連理工大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)等高校合作完成。


          深化產(chǎn)學(xué)研合作模式 持續發(fā)展新動(dòng)能新優(yōu)勢

          團隊加強與高校合作,持續加大產(chǎn)學(xué)研科技合作平臺建設,加強產(chǎn)學(xué)研深度融合,陸續開(kāi)展了與大連理工大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)、河南理工大學(xué)、平頂山城建學(xué)院等一批高校的合作,提高科技成果轉化和產(chǎn)業(yè)化水平,開(kāi)辟發(fā)展新領(lǐng)域、新賽道,不斷塑造團隊發(fā)展的新動(dòng)能、新優(yōu)勢。


          解決“卡脖子”難題 提升核心競爭力

          中選自控發(fā)揮在選煤廠(chǎng)智能化領(lǐng)域的科技優(yōu)勢,整合資源,加快智能化選煤廠(chǎng)建設的產(chǎn)業(yè)發(fā)展;強化科技攻關(guān)提升自主創(chuàng )新能力,在重大基礎理論、應用基礎、關(guān)鍵核心技術(shù)和“卡脖子”難題上取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展,不斷提升企業(yè)核心競爭力。

          研究方向以選煤核心業(yè)務(wù)為重點(diǎn),開(kāi)發(fā)選煤智能化工具,構建完整的智能化體系。依托大數據、云平臺與云計算智能環(huán)境,采用性能可靠的智能裝備,實(shí)施洗選加工全流程智能控制,生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)全過(guò)程MES智能管理,多維度全方位的信息資源融合共享、智能決策。


          05

          業(yè)興于道 闊步邁向未來(lái)

          中選自控堅持以市場(chǎng)為導向,以客戶(hù)為中心,抓好選煤廠(chǎng)智能化的研究和經(jīng)營(yíng)工作,在選煤廠(chǎng)智能化建設方向取得較大突破,有力地保證了生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)穩中有序開(kāi)展,盈利能力持續增強。

          未來(lái)3年,團隊將繼續推進(jìn)智能化選煤廠(chǎng)智能管理與控制技術(shù)升級,開(kāi)展一體化管控平臺、洗選過(guò)程閉環(huán)控制技術(shù)、選煤廠(chǎng)生產(chǎn)輔助及保障技術(shù)、選煤廠(chǎng)智能控制裝備等方面的研究。推進(jìn)選煤大數據及專(zhuān)家知識技術(shù)研究,逐步搭建行業(yè)領(lǐng)先的大數據分析平臺及專(zhuān)家知識系統;開(kāi)展煤質(zhì)智能分析與產(chǎn)品預測平臺模塊研究,形成一套可本地、云端部署的,面向煤炭企業(yè)的煤質(zhì)分析、產(chǎn)品及效益預測、生產(chǎn)方案優(yōu)化分析模塊化產(chǎn)品,填補智能化選煤廠(chǎng)煤質(zhì)智能分析、產(chǎn)品預測及生產(chǎn)方案自主優(yōu)化板塊的空白,為選煤廠(chǎng)智能化建設注入強勁動(dòng)力。


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