铲车自动计量系统溜井倒矿防作弊的设计与应用

廖华

(湖南柿竹园有色金属有限责任公司，湖南 郴州市 423037)

0 引言

近年来，随着我国经济结构调整，经济增长由高速发展转型为高质量发展。市场价格的影响直接决定企业的盈利与否，使矿山企业在经营和发展方面都面临着巨大的挑战。矿山企业在面临外部复杂环境的情况下，必须不断提高自身核心竞争力，利用科技创新的管理手段，以信息化自动化技术为驱动力,不断提高管理水平、降低生产成本，提高生产效率。同时在现有的信息化系统中，由于系统不完善，如何防止人为的操作导致系统无法运行，也是摆在矿山企业技术人员面前的一道难题。

湖南柿竹园公司多金属采矿场井下已经部署了车辆自动计数系统和铲车自动计量系统、移动通信系统和固定电话通信联络调度系统、视频监控和主扇风机变频节能计算机远程监测控制等多套信息化系统，在这些信息化系统中，车辆自动计数系统和铲车自动计量系统直接关系井下人员生产任务，系统的好坏及系统的完善性直接影响系统正常运行。车辆自动计数系统在防作弊方面做了大量工作，保证车辆在运输次数中公平公正，给系统的正常运行带来了很大的便利。由于是国内第一家在井下建设的自动计量系统，铲车自动计量系统建设初期在防作弊方面比较欠缺，运行中暴露出来一些问题，铲车铲矿报表和选厂反馈的报表存在差异，导致铲矿报表无法正常反映生产实际情况，同时对铲车司机也存在不公平现象。结合以上情况，多金属采矿场结合现场实际情况，在原有自动计量系统的基础上开发一套铲车自动计量系统溜井倒矿防作弊系统。

1 防作弊系统

铲车自动计量溜井倒矿防作弊系统的设计与实现是根据柿竹园多金属采矿场井下生产实际情况和现有自动计量系统开发完成。

1.1 多金属采矿场概况

湖南柿竹园有色金属有限责任公司多金属采矿场现采矿能力达300 万t，年出矿能力达200 万t。随着公司技改和智能化矿山建设，多金属采矿场井下出矿的计数方式早已实现全自动智能化无人值守。在系统运行过程中，由于系统本身的原因，系统存在多计数的情况，浪费了多金属采矿场的生产成本，同时也给系统带来一些负面影响。为了节约生产成本，保证系统的正常运行，亟需开发一套防作弊系统保证系统的正常运行。

1.2 系统建设

铲车自动计量防作弊系统主要由液压称重系统、RFID 无线标识系统、实时录像抓拍系统等部分组成。

1.2.1 液压称重系统

利用液压传感器，通过铲车举斗时的液压来测量每铲的重量，对铲车车载液压系统进行设置，铲车举斗时每铲重量必须大于4000 kg，放斗时铲斗重量必须小于500 kg；经过对举斗、放斗铲斗重量的测量比较，符合上述条件，这一铲才算正常铲数，计入系统数据库，如图1 所示。为了避免铲车液压系统的不稳定，导致液压传感器测量的重量不准确，规定每半个月必须对铲车液压称重系统进行校称。通过以上设置和处理，使得铲车液压称重系统得以准确运行，这是铲车计量防作弊的第一道防线。

图1 称重系统

1.2.2 RFID 无线标识系统

由于铲车在溜井倒矿时，存在可能铲的矿没有倒入溜井，但满足液压称重系统的要求而计入了系统数据库，导致实际有效铲数比系统统计的铲数少，增加铲矿成本。为了避免上述情况的发生，在溜井旁安装一套RFID 无线标识系统，只有当铲车进入指定区域时，铲车上的标示卡才能被RFID 读卡器读取，经过网络信号传输至中控室服务器，结合液压称重系统反馈上来的数据进行分析处理。把满足液压称重系统要求的铲数及RFID 读卡器读取到的铲数计入系统数据库进行显示，结合液压称重系统和无线标识系统的逻辑运算，保证铲车铲矿每铲都倒入溜井，这是铲车计量防作弊的第二道防线。

1.2.3 实时录像抓拍系统

视频监控系统由摄像头、传输线路、控制云台、画面显示、录像5 大部分组成。井下爆破频繁，对井下设备存在巨大破坏，为了保护监控设备的完整性，针对井下作业环境和实际情况，对摄像头进行有效防护，在矿柱靠近顶板开凿一个硐室，在矿柱里面打孔至硐室内墙，用于线路铺设；同时把预制好的铁箱浇筑于硐室内，铁箱前加装铁门，用于爆破抵挡爆破冲击，摄像头安装铁箱内，爆破时工作人员把铁箱门关闭，作业时打开，如图2 所示。铲车进行作业时，可以实时对井下情况进行监测和查看；当液压称重系统和RFID 无线标识系统存在故障时，监控系统可及时对井下铲车铲矿进行抓拍，统计铲矿次数，同时在各个子系统都正常的情况下，把铲车主机上铲矿次数和监控抓拍次数进行对比，从而保证铲矿的准确性，这是铲车计量防作弊的第三道防线。

图2 摄像头安装示意（单位：mm）

2 讨论

在3 道防作弊系统中，液压称重系统和RFID无线标识系统是基础。当铲车铲矿的矿石重量满足液压称重系统的生产实际要求，同时铲车自带的RFID 无线识别卡能被RFID 接收器识别时，该铲才算作正常铲数而纳入考核。在中控室会显示液压称重系统铲矿次数和经过溜井识别的铲矿次数，通过数据对比，及时调整铲矿次数。实时录像抓拍系统对每次倒矿铲车进行抓拍存档，方便对有异议的数据进行调取，见图3。

图3 实时录像抓拍系统对倒矿铲车抓拍存档过程

3 套系统都在井下复杂的环境正常运行，并能保证其设备统计的准确率，也对设备进行了相应防护和要求。称重系统作为防作弊的重中之重，对铲车称重系统做了相应要求和设置。首先，每半月对铲车称重系统砝码进行一次校验，特别在更换液压传感器后必须对其进行校验，其中包含铲斗去皮和砝码标定，以此保证称重系统自身的准确；其次，根据井下实际情况，把RFID 接收器和摄像头安装溜井矿柱内，避免爆破冲击对其破坏，同时传输线路悬挂巷道顶部，并用软管和槽钢对其进行双层防护。

有了对防作弊系统软件和硬件的全方面设计和防护，才能保证防作弊系统的准确率和完整性，为今后系统维护保养带来方便，同时为下个项目在井下复杂环境运行提供宝贵经验。

3 结论

经过对自动计量系统防作弊系统的设计、安装、调试、试运行，现已正常运行，并满足当初设计要求，为今后系统的改造升级提供了宝贵经验。现得出以下结论。

（1）通过对自动计量防作弊系统的设计及实施，弥补了当初项目设计的缺陷，更好地满足生产实际情况，为今后其他项目的建设提供了经验。

（2）针对井下复杂的环境，对设备进行了有效防护和设计，使设备免受环境的破坏，保证了系统的正常运行和准确性。

（3）防作弊系统的运行，是实际生产情况的产物，一个系统只有充分结合生产实际，才能体现其建设价值。