智能化煤质检测集控系统可行性分析

杜洪伟

（国家能源集团神东专业化服务基地神东检测中心煤质检测室，陕西 榆林 719300）

1 神东煤质检测现状、特点及瓶颈

神东矿井分布范围广，煤种多、商品煤煤质检测呈现出检测批量大、煤种多、各检测指标浮动区间宽等特点。

1.1 检测流程人为参与过多，影响检测数据客观性

检测流程从称取样品到干燥或灼烧样品，再到干燥或灼烧后再次称取样品，得出检测结果，审核检测数据是否符合报出要求，大多都是通过人工操作处理的，而人的主观意识、情绪、惰性等因素的存在对检测精度有潜在的影响，严重的情况下会造成检测结果失真，这与检测数据必须客观的要求相背离。

1.2 检测设备一体化、智能化程度低

目前煤质检测设备生产厂商在检测设备更新换代过程中投入了不少精力，但多侧重于研究单台设备的自动化、智能化、对多项目集成智能检测的一体化研究几乎没有投入。换句话说，我们使用的检测设备自动化程度高，但纵观整个检测流程，人工搅拌煤样、称取煤样、人工取送样品，人工清洗器皿、人工审核数据这些环节都没有做到智能一体化，对随检测样品数量变化而相应进行改造的检测单元的模块化集成也没有涉及。而且大量重复繁重的工序相应耗费的人工成本就高，不利于提质增效。

1.3 单台设备检测效率低

以灰分（Aad）检测为例：

单台马弗炉尺寸：55cm*42cm*55cm,炉膛尺寸：45cm*22cm*14cm，每班可检测煤样6个，检测效率低的原因主要有两点：一是由于设备生产厂家基于大多实验室检测批量小，单台设备即可达到检测要求的考量，一直以来没有考虑过研发大批量，大容量的单台高效检测设备来满足特定客户要求，而我们需要单台处理能力达到50个煤样以上，我们的需求正好属于市场开发的短板；二是由于恒温区控温技术限制，单台大批量的处理技术需要保持足够大的恒温区域，技术的突破和生产成本的大幅提高都是需要考虑的问题。

1.4 缺乏对关键作业点的流程监控

以灰分（Aad）检测为例，检测流程关键作业点如（表1）所示。

这些流程关键作业点是保证检测质量客观、公正的关键步骤和环节，也是人工操作最容易出现纰漏的地方，所以需要严格监控。

1.5 不利于质量体系的有效运行

实验室质量体系的有效运行依靠人、机、环、管四个因素协调配合，相互促进，质量体系框架内的相关质量记录和技术记录内容的填写是保证实验过程做到可追溯的关键证据。所以设备的标准状态、环境的标准管控、标准物质的使用情况，原始数据等都需要相对应的记录。记录的客观与否直接关系质量体系的有效运行。要保证记录客观，就要减少人工填写，将体系要求的记录内容在集控系统中体现并将监控数据实时打印。

2 智能一体化煤质检测集控系统的构成

2.1 构成图（图1）

2.2 系统主要功能介绍

智能一体化煤质检测集控系统主要由流程集控系统、视频监控系统、辅助传送系统、辅助称样系统、设备集成系统、智能审核系统组成[1]。

表1

图1

2.2.1 流程集控系统

流程集控系统是智能一体化煤质检测集控系统的中枢，主要部件是中央控制监测系统、视频监控系统、样品辅助传输系统、检测设备参数监控系统的连接。配备流程集控系统的目的是为了减少检测过程人为参与，实时检测控制设备设施关键环节、关键参数的即时状态，为实现检测过程追溯创造可回放的客观真实条件，为规范实验室质量体系运行提供可靠的，科学的基础环境。

2.2.2 视频监控系统

视频监控系统主要设置在有人为操作的关键作业点，为了监督关键检测环节人为操作主观性的影响，辅助设置在对样品粒度的符合性验证环节以及监控可能影响检测的其它因素，作为流程集控系统的辅助系统使用，也用于服务实验室管理。

2.2.3 样品辅助传送系统

样品辅助传送系统将样品粒度核验、样品机械搅拌与传送设施一体化集成，有两种方式：一种是机械输送带传输方式，一种是智能机器人辅助传送方式，前者要求系统各组成部分位置固定，一体化程度高，系统协调性高，但这种布局方式在实验室设计之初就需要进行考虑；后者对各组成部分位置不需固定，比较灵活，一体化程度不高，且系统之间协调性不高，但对实验室用地要求没有前者那样苛刻，根据我们目前的实际情况，只能选择后者。

2.2.4 辅助称样系统

辅助称样系统较与人工称样在设计方面有很大的改进，既可以提高称样效率，缩短时间；又减少人为因素对称样的干扰。改进的方式主要是机械辅助。由于天平稳定性以及要求称取质量的精度限制，这一环节完全摒弃人工目前还很难做到，但确保人力不直接接触样品的单一目的还是能达到的，这也是开发这一系统的主要目的。

2.2.5 设备集控系统

智能一体化煤质检测集控系统由于采取关键点集成控制技术，所以必须对目前所使用的检测设备进行大幅度的集成化模块化改造，改造要求侧重于以下几个方面：设备集成模块化；集成电路远程控制化；辅助传送系统和检测设备兼容性改造；样品编码与器皿编号对应识别系统改造。

此外，样品粒度核验、样品搅拌系统的技术性研发都需要在智能一体化煤质检测集控系统中统一研发配置。

2.2.6 智能审核系统

智能审核系统是在神东检测中心煤质检测室在多年应用煤质数据库系统以及数据采集系统的基础上提出的，旨在对检测数据人工审核呈现出的弊端所进行的升级创新[2]。通过对某一矿井，某一煤种，某一检测项目多年积累的检测数据进行统计分析，建立统计模型，确定某一时段内符合自身要求的置信区间来对当天检测数据进行筛选判别，并对异常数据进行异常原因分析，分析结果反馈给审核人员，最大程度保证检测数据的客观、规范、准确、高效，为指导矿井生产、洗选参数配置、商品煤销售定价、煤种指标决策提供最有利可靠的数理依据。

3 智能化煤质检测集控系统的优势

3.1 可较大幅度减少检测流程人工参与，确保检测数据客观、规范

使用该系统后，主要关键环节可实现无人参与或实时监控，以灰分（Aad）检测为例，如表2所示。

使用智能一体化煤质检测集控系统前后关键作业点对比表：

表2

3.2 检测关键环节点智能监控，保证作业流程符合国标要求

作业流程的计算机程序写入，各节点相对应参数的鉴定判断是根据各检测项目相对应的国家标准检测方法制定的，即整个检测过程严格按检测方法国家标准设计，符合国标要求。

3.3 设备及设施故障及时发现，及时排除

由于流程集控系统的设计会对写入的关键参数进行自动判断、提示或报警，所以故障设备或设施、故障部位、故障排除方法在中央集控系统显示屏上都会自动检测并显示，所以能做到在第一时间及时发现设备或设施故障、制定相应措施排除故障。

3.4 减少检测耗时

整个系统提高工效的两个关键：一是称样方法上的改进可以大幅降低检测耗时，二是检测流程上的改进可以大幅降低检测耗时，以全水份（Mt）检测干燥环节为例，在不影响干燥机理的前提下，如果提高干燥温度即从国标规定的105～110℃提高到145℃，在使用智能一体化煤质检测集控系统得出的大量实验数据证明检测数据无出入或出入很小可忽略不计，但检测用时却节省了1.5h，那么我们通过实验数据得出检测流程的改进方法，通过改动温度检测参数即可达到提高效率的最终目的。

3.5 检测数据智能审核，智能分析，科学指导生产，服务决策

检测数据的客观性得到了显著提高，大量检测数据所呈现出来的统计规律为科学指导生产打下了扎实的理论基础。以发现数据之间存在的客观规律，判断检测数据的异常并给出可能原因，以达到智能审核的目的。这既提高了审核效率、避免了人为主观倾向所带来的弊端，也可为矿井、选煤矿调节生产参数、决策生产煤种，为商品煤以质计价提供直接依据。

4 结语

智能化煤质检测集控系统从降低人工成本、节省检测设备的消耗都起到了很大的成本节约。同时大量精准的检测数据，为矿井生产决策、洗选参数调整、商品煤以质计价提供了最有利的直接依据，也为企业发展决策起到了决定性作用。对于提升神东商品煤品牌价值来说起到了推波助澜的作用，更有助于树立神东煤品牌形象。