58
!"工程
无触点开关Mining Engineering第16卷第2期
梁琼林立
(中冶北方工程技术有限公司，辽宁大连116600)
摘要：提出一种激光测量与称重混合的方式进行溜井料位测量，降低了环境对激光测量的干扰，提高 了称重测量的精度，对矿山自动化和数字化建设具有非常重要的意义。
关键词：采区溜井；有轨机车；铲运机；激光测距'专家系统 中图分类号：T D8 文献标识码：A文章编号：1671 — 8550 (018)02 — 0058 — 02
0引言
在金属矿山生产过程中，开采区域溜井料位与有轨机车、铲运机的调度和控制有非常大的关系，为了防止铲运机 卸料对溜井造成严重的冲击，需要在溜井中保持一定的矿石 料位作为缓冲，避免对溜井造成严重的损害[12-'同时也要避免矿石溢出溜井，增加生产维护成本。因此，开采区域溜 井料位测量对矿山生产的智能调度和控制有重要的意义[3]。1总体方案设计制一直是困扰着国内外采矿行业的一大难题。采用传统的激光、雷达、超声等固定位置检测方法受到溜井内部粉尘大，安装维护困难等问题的影响，一直无法在矿山开采区域溜井上使用。因此，采用一种激光测量和称重混合的方式进行溜井料位测量。
目前，国内外矿山多采用称重法或激光物位计来进行溜 井料位的测量与控制,]，表1比较了常用的固体物位测量技 术，表中的类型测量技术都有各自的缺点，无法满足矿山开 采区域溜井的测量要求。另外，由于开采区域环境复杂，不 适宜安装固定式料位检测装置，因此需要通过铲运机卸矿量
技术方案比较 和^轨m车装矿i计胃'溜#14位，期尤化由于矿山 环境的复杂性，其料位检 计”方案，j加装'溜井低料•位装置，防止'溜井放8%
表！常用的固体物位测量技术比较
序号类型优点缺点
1电容物位计造价低、安装和维修方便。物料黏附影响大、环境适应性差、测量精度低。
2超声波物位计适于测量液体和块状固体；精度比较高。传播介质、粉尘及温度影响大'物料表面性质影响大。3物位计可测量多种形式的物料；精度高。粉尘、物料表面性质影响大；价格昂贵。
4电 重物位计不受仓内环境影响；不受物料性质影响。对料仓结构要求高，安装不方便'易产生误输出。
5重锤物位计环境适应性好。无法实现实时测量。
1.2 系统组成
对于溜井的料位测量，该方案拟采用激光测距和称重混合的方法,]，图1是基于激光测量和称重计算的溜井料位检测系统示意图％在生产过程中，采集铲运机卸矿量和有轨机车装矿量，通过溜井料位计算单元，计算溜井料位％ 由于累积误差的存在，需要定期通过激光测距对溜井料位进行精确测量，消除累积误差，修正溜井料位％
aqsh-012溜井料位测量系统整体框图见图2%称重法通过轨道衡和机车称重得到装卸矿料的重量，结合溜井料位密度的经验 曲线（即料位深度与矿料密度的对应关系）以及料位顶部形 态的模拟，即可估算出溜井内实时料位，进而控制溜井料位 和调度矿山自动化生产％由于称重法不可避免的带来累积误
收稿日期！2018 —02 —26
作者简介：梁琼（1'79 —），男（汉族），辽宁鞍山人，中冶北方 工程技术有限公司自动化高级工程师。差，并且矿料密度曲线模型和料位顶部形态的模拟也存在一 定的误差且会随时间而变化，因此单纯依赖称重法并不能完 全保证矿山溜井控制与测量的安全与可靠。测量结果需要进 行校验，并允许操作人员的干预作为外部调控环节％
轨道街
图！基于激光测量和称重计算的溜井料位检测系统示意图 1.3
设备安装
2018年第2期梁琼等金属矿山采区溜井料位检测方案设计59
由于采取溜井井口处于采区巷道，在井口安装料位检测 装置较为困难，同时检修极为困难。一般采区溜井都超过几 十米深，检修工作也极为危险。但是由于采区经常有爆破活 动，振动极为强烈，料位检测装置易受振动影响而产生偏移，造成测量误差。另外，由于铲运机卸矿及爆破产生的灰 尘容易覆盖光学器件表面，影响发光功率。因此，采区溜井 料位检测装置的设计需要容易检修维护，同时考虑防尘。
图2溜井料位测量系统
2溜井矿料的密度分布建模
矿山溜井内主要是固体矿石物料，由于矿石块粒大小不均勻，且倾倒环境不同，造成了溜井内堆积料位具有不同的顶部形态，图3示意了常见的4类料位顶部形态％虽然溜井料位测量不需要十分精确，通常情况下料位测量可，直接忽略顶部料位的变化情况，但是这样不可避免会带来误差的累积，存在潜在的生产安全隐患。因此，为了提高料位测量的精度，可对顶部形态进行模拟，通过简单的监测对顶部形态进行动态模拟分析，从而提高料位测量的准确性％具体实施过程中，除了对4种形态进行误差分析和模拟计算外，还可结合现场人员经验对模拟结果进行修正％
由于溜井矿料是由顶部卸入，在矿石自身重力冲击的作用 会起到粉碎的效果，因此矿料在溜井内会呈现如图4所示的密 度分层现象。随着料位的升高矿石块粒也越大，矿石堆积也越 稀疏，整体密度也越小。溜井内矿料密度可用函数-=f(U 描述，其中U为溜井料位，.表示环境变量（如现场条件、矿料品质、初始矿料粉碎度等#，矿料的实际密度用-表示。
而该方案采用称重法估算溜井料位，溜井内矿料的密度分布对估算结果有着直接的影响。因此需要根据溜井矿料的实际情况采集实验数据，并结合现场人员的经验，对 溜井内矿料密度分布进行建模分析（或者是通过系统辨识的方法#，也就是得到函数-=f(h，的具体函数关系。此外，激光物位计作为系统冗余环节，当溜井料位较高(属于激光物位计的可测量#时，可激光物位计测量数据为 标准值对料位密度分布模型进行辨识和修正，从而可提高整个溜井称重测量系统的准确度。
3误差模型和模糊控制系统
由于 重法 可 的带 累$
累的重 $需 整 统 分析和建模，并针对误差模型设计校验环节，以期减少或消 除误差的累积。此外，上述技术要点1和2所述顶部形态模拟和密度分布建模过程也要考虑到误差模型当中，这些 环节处理可靠将会大幅提高料位测量的可靠性。
虽然在系统之外设计了可供外部人员操作的外部调控环节，但是人工的干预会影响系统的自动运行效率，对整个矿山生产 效益会有影响。因此为了在人工外部调控的前提下提高系统的 可靠性，可在系统设计中引入模糊控制理论。通过引入模糊控 制系统可在一定程度上优化该系统的设计，减少人工输入环节。
图4溜井内矿料分布示意图
误差的出现有一定的规律性，通过操作人员的不断实践可以总结出针对此部分的经验，将这部分经验不断累积形成模糊控制系统中的知识库，通过框架法利用已有工程的推理机形成针对本系统的简单的专家系统。专家系统的建立需要长期的摸索与实践，且需要建立专家系统的失效机制，从而使生产人员能够稳定的掌握溜井中的料位。模 是 的仿人脑的思维方式，I糊现象进行识别和判决，给出精确的控制量，对被控对象进行控制。通过模糊控制系统对误差判别系统进行控制，形 成专门针对于误差的一个小型专家系统，从而实现解决人工干预的问题，使系统更加可靠同时具有实时性。
4结语
金属矿山地下矿的溜井料位检测系统对有轨机车和铲运机的优化调度起着至关重要的作用，有着巨大的经济效益和社会效益。随着基于激光测距和称重计算的溜井料位检测技术的不断成熟，检测精度的不断提高，必将成为地下矿山的主流技术。该技术将在新建地下矿山和旧矿山改造领域，拥有巨大的
市场潜力。
参考文献：
[1]冯景艳.地下矿山生产监控系统的开发和应用有金
属，2015 (11): 107 —111
[]李 ，王如宝，曹延东. 堵塞机理分析及预防措施[J].金属矿山，2011 ()增刊：460 —
463.
60
!"工程平板显示
Mining Engineering第16卷第2期
2018年4月
井下智能照明系统设计
美发镜台刘正魁
(中冶北方（大连）工程技术有限公司，辽宁大连116600)
摘要：针对金属非金属矿山井下照明应用现状，指出了矿山井下照明自动控制的必要性。详细介绍了
一种基于工业以太网/GPRS—CAN总线通信方式的具备人体自动感应功能的矿山井下智能照明控制系统，
以及智能照明装置的基本原理及控制方式。
关键词：井下；智能照明'工业以太网/GPRS；人体自动感应
中图分类号：TD65 文献标识码：文章编号！1671 —8550 (2018) 02 —0060 —02
0引言
井下巷道照明主要是起路灯照明作用，有人通 过时，照明是有效的，要求照明充足；在没有行人 时，照明属无效消耗。而井下巷道中人员通过的时 间、方向不固定，在每班准备作业前或作业结朿后 相对集中，在其余时间行人较少[1]。国内中型及以 上地下矿山，井下巷道少则几公里，多则几十公里，甚至上百公里。井下巷道以及采场照明均采用 荧光灯或节能灯，而80%以上的巷道并不经常行人，矿山井下照明全年电费约占全矿全年总电费的 10%[2]。
因此，有必要通过对井下巷道照明实施自动化 控制、智能管理，做到人员集中通过时段常亮，其 余时间人到灯亮，人离灯熄。这样，既可达到井下
收稿日期！2018 —01 —22
作者简介！刘正魁（1980 —），男（汉族），辽宁鞍山人，中冶北方 (大连）工程技术有限公司高级工程师，注册电气工程师（供配 电），从事工企以及矿山供配电及电气自动化工程设计与研究。
[]李胜辉，孙光华，邓熙，等.溜井安全使用与管理措施浅析[J].IM&P化工矿物与加工，2015 (1)! 44 —46.旋转式清堵机
[]方正道.李楼铁矿溜井料位监测系统的设计与应用[].煤安全生产的目的，又可延长照明光源使用寿命
、节 约电能，减少无效电力消耗，降低企业电力成本。
1井下智能照明控制系统
目前，井下智能照明系统的控制方法主要有三 大类：有线控制、无线控制和电力线载波控制。智 能系统对人体感应方式主要三大类：红外感应、微 波雷达感应和射频感应[!6]。美容笔
井下智能照明控制系统由现场感应器、智能照 明控制器和后台监控系统三部分组成。智能照明控 制器主要负责对现场感应器传送信号的接收和处理，并执行相应开/关灯控制操控。智能照明控制器有独立C P U，特别适合具有高峰值电流冲击的负载，如带补偿电容的日光灯进行开闭控制，不需 要额外供电。智能照明控制器根据通信功能以及所 处的控制网络节点位置又分为主智能照明控制器和 明。明
从智能照明控制器、现场感应器通过C A N总线构 成局域网，每个C A N总线局域网内最多支持110
矿机电，2015 (2) !64 —67.
[]林立.基于称量系统的溜井料位判定[].中国仪器仪表，2012 (增刊）！155 —157.
Design of Mining Area Chute Level D etection Solution in the Metal Mine Pit
LIANG Qiong，LIN Li
(Northen Engineering n Technology Corporation，DaLian 116600，China)
Abstract:This paper puts forward a chute material level measurement way of laser meas environment disturbance to the laser m easure，the weighing measurement precision is improved，the mine automation and digitalization construction has very important significance.
Key words：mining area chute；railcar；carry scraper；laser measuring；expert system
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议