SCI论文（www.lunwensci.com）
摘要 :随着我国经济的快速发展，我国铝土矿的需求 量也在逐年增长。但是由于铝土矿在开采过程中不可避免 的会产生一定的环境污染，给生态环境带来一定的影响。 铝土矿开采流程包括露天铝土矿破碎、粗选、筛分、成品 料拉运。但目前国内一些矿山都存在不同程度的露天破碎 过程中扬尘污染现象， 严重影响了企业的生产经营秩序和 环境安全。
目前国内不少矿山都存在不同程度的露天破碎过程 中扬尘污染现象。露天铝土矿破碎工作结束后，破碎筛分 后的铝土矿没有及时拉运到装载机进行装车回厂， 造成车 辆现场道路扬尘和粉尘污染 ;破碎作业后没有进行密闭 运输车辆未采取密闭措施或运输车辆密闭不严造成运输 过程污染 ;露天破碎时缺少人员值守管理(作业现场视频 监控报警)。基于此，有必要对露天破碎无人值守系统进 行优化改进， 建立完善矿山监管网络体系。
1 设备现场操作无人化
1.1 漏斗堵料识别与报警
露天铝土矿破碎系统采用特殊的转子设计可以破碎 出多种不同粒度的矿石，如石英石、红石等，可满足不同 用户的需要。一般情况下，它能承受 1 倍～ 3 倍锤式破碎 机重量。并且工作效率高、噪音低、能耗低。但如果需要 达到更高的产量时，它将增加破碎时间和能耗的消耗。目 前国内生产的破碎机中， 振动筛是主要使用振动锤进行破 碎工作的设备之一。这种设备不仅产生粉尘污染，而且降 低设备的产量，不符合国家环保要求，且不能有效地处理 矿石中的石英石和白云石等大颗粒物料。对于大颗粒原料 或破碎时产生严重影响的物料很难直接去除和分解。这给 安全生产带来了很大的隐患。为了减少粉尘和提高设备的 使用寿命和运行效率还必须考虑设备堵塞的情况。
1.2 卸料小车系统功能
1.2.1 状态监控
卸料小车状态实时监控功能主要用于实现装车小车 状态的在线自动控制和数据监控，通过该功能，可以对整 车各个子系统(包含了主控箱、信号收发箱、电机及主电机控制器、信号采集模块、电控模块)、各个子系统(如电 机控制器、电控箱) 进行状态监测。主要通过在装车小车 的前端安装摄像头，实时对每辆车的各子系统状态进行监 测。监控模块主要包含数据监测，报警等主要功能。可实 现实时数据在线存储，并通过网络传输到监控中心，由监 控中心进行统一管理，方便用户进行数据统计。监控中心 通过对各子系统状态监测结果进行分析得出装车小车各 子系统处于良好状态，从而对各子系统进行精确调控。对 于各子系统保持良好状态，可以减少其故障概率来降低维 修费用， 提高生产效率， 为公司节省大量资金。
1.2.2 小车控制功能
虽然在卸料小车上安装有自动控制装置，但在实际使 用中发现，这种控制装置虽然能有效地保证卸料小车的运 行稳定性，但是，它也存在一些不足。例如 ：控制信号不稳 定，对物料的状态控制不准确， 司机不能及时准确地对卸料 车状况做出判断。而自动控制装置是通过车辆自身的自动 检测、判断、故障诊断、功能自动控制等方式，来保证卸料 车状态的稳定。通过设备自身监控系统采集小车运行数据 和状态数据，并通过无线传输方式将采集到的数据通过网 络发送到生产管理平台或物料卸车操作平台，由平台汇总 后统一发送给生产管理平台或物料卸车操作平台。由于卸 料货车是处于无人值守状态下运行，一旦司机有异常情况 需要报警很容易造成报警信息与实际脱节事故发生，无法 及时准确地判断出小车是否有异常情况。同时， 卸料货车上 的报警系统也会影响到其它车辆驾驶人员的安全。
1.3 H6000 破碎机
H6000 破碎机是一种多功能矿山机械，是一种可用于 矿石破碎或其他物料粉碎的大型机械设备。它主要由传动 装置、主轴、筛分装置、破碎机、转子、机架等部分组成。 其中传动装置起着至关重要的作用。破碎机可以说是整个 矿山生产过程中重要的一环，其设计合理与否直接影响着 整个生产过程中产品质量问题及成本控制问题。所以该设 备在选择时必须根据现场实际情况和用户需求进行选择。
1.4 9# 皮带分料板
9# 皮带头部漏斗矿石下圆振筛不均匀，增设可调节执 行装置， 实现料量分配调节。信号引入现有PLC 系统。
1.5 矿斗出料电动调节
8# 皮带 1# ～ 9# 矿料出矿斗出口增设出料料量调节闸 阀。实现出口大小的调节。信号引入现有PLC 系统。
2 皮带常规运行安全防护
2.1 跑偏检测与纠偏
在生产过程中，皮带发生跑偏现象的原因很多，主要 包括皮带安装误差、皮带的弯曲或倾斜、输送带与支架上 的联接以及皮带倾覆或卡阻等。皮带出现跑偏的原因比较 复杂，如运输过程中受物料碰撞导致跑偏。矿山皮带多为 多股绳长纤维混合，若不注意控制，跑偏时很容易造成带 钢与带槽发生损坏。而铝土矿产品运输是由多个输送带组 成的， 当铝土矿产品质量有较大变化时可能会出现倾覆或 卡阻。为了保证皮带运行过程中不出现跑偏现象，可以在 铝土矿产品的两端分别设置一台电磁振荡器(简称 DCE) 进行检测。由于铝土矿物料在料斗内有不同直径的料斗进 行循环运动，因此当DCE 检测到某一直径时，其便会产 生相应的振动信号(简称震波) 对此进行判断并将信号反 馈给控制装置处理。通过控制系统使传送带在工作过程中 不会出现跑偏现象。但是在实际应用当中往往存在以下问 题 ：其一，控制系统无法对皮带跑偏做出准确判断 ;其二， 控制系统未能保证正常工作环境条件下正常运转 ;其三， 运输过程中皮带容易发生跑偏现象。
露天铝土矿破碎皮带机运行时，皮带是与滚筒一同运 行的。当滚筒在运行过程中出现严重的跑偏现象时，就会 影响到皮带输送机的正常运行， 因此对此类现象可以采用 动态探测方法来对皮带进行跑偏检测。动态探测方法是利 用一些相关的数学模型来检测皮带的运行状态。例如在某 一阶段内皮带跑偏检测系统， 可以通过输入相关参数计算 出皮带的运动速度与长度对皮带进行移动检测。基于该模 型可计算出 ：运行时带宽与皮带长度平方之和为皮带输 送机运行速度与皮带长度平方之和≥ 0.8 倍时皮带输送机 的运行轨迹为偏离皮带方向。基于以上分析，可通过对皮 带的运行轨迹进行测量、判断与计算得知皮带跑偏情况， 进而对皮带进行自动纠偏。
2.2 皮带拉绳开关与诊断
在运行过程中，如果皮带发生不正常的情况，可以用 牵引绳开关将装置紧急停车。避开危险。牵引绳的开关不 仅关系到输送带的安全，而且还能起到保护工人的作用。 现在使用的是两个方向的拉索开关。
在已有的扩展开关上加入了一个地址编码器。使用了 一种智能寻址系统， 它包括了相应的地址编码器和一个集 成的保护装置。该系统实现了每个开关的位置和地址的寻 址，其中的一个保护开关一旦启动，综合保护仪屏幕就会自动显示故障类型、传感器地址等相关的信息，并将其反 馈到主机， 由计算机通过综合保护装置或主机图像实时监 控，并及时向维修部门报告。
每一个拉线开关都装有定位编码器。综保机利用 RS485 总线对多个地址编码器进行一次、二次报警，能够 对地址编码器的报警进行实时显示，从而为保护开关的 迅速解除提供信息。同时，通过RS485/Ethernet/RS485 接 口，为多个综保机联接的保护开关报警信息进行综合，方 便了设备的管理和维修。
一套系统包括工控机、综保机和几个地址编码机。
工业控制计算机和综保机之间用 Ethernet/485 连接， 并利用Modbus 协议进行通讯。工业控制计算机上的生产 监测系统可以对生产情况进行监测。由工业控制计算机对 多个综保器联接的保护开关进行数据采集， 并用皮带进行 逻辑组合， 实现了一个统一的管理与监视接口。
地址编码器直接连接到保护开关， 获取第一级或(和) 第二级警报 ;综保机采用RS485 总线，对多个地址编码器 进行一次、二次报警，并对其进行实时显示和存储 ;工业 计算机采用 RS485/Ethernet/RS485 对多个综保器联接的 保护开关进行数据采集，并用皮带对其进行逻辑编组，提 供统一的管理和查看界面。
2.3 皮带打滑检测与预防
在皮带输送机的使用中，当皮带跑偏时，可以通过设 备显示屏上的速度刻度、速度方向刻度指针指示皮带打滑 的程度。如果速度方向刻度指针指示出现误差时(皮带打 滑到最大速度开始出现偏差时)，皮带输送机运行中就会 发生打滑、跑偏等现象。因此需要在设备显示屏上标出跑 偏方向刻度指针方向。一旦出现跑偏情况时，及时向操作 人员发出信号进行警示，避免跑偏影响使用。同时还要避 免皮带跑偏造成其它事故。如果皮带跑偏过大或过小时都 是因为皮带本身长度不匹配而导致输送带出现偏离。
2.4 皮带自卸式除铁
当皮带机运行异常或低速时，它会自动起动，并与中 心监控PLC 相联接。
此外，为了防止皮带的滑动，还在滚轮上安装了转速 表。转速传感器在采集到两个转速值后，对其进行分析， 在滑移率大于一定范围时， 会自动报警 ;如果使用的时间 过长， 就得马上停用。
3 设备状态监测
3.1 系统结构
胶带传送系统的核心是胶带机，它通过监控胶带的轴 振、壳振和支座的振动，并根据胶带的状况，读出电流、 电压等信号，实现对胶带的实时采集，并根据胶带的状态，对胶带的运行状况进行实时的分析，从而对胶带的性 能进行全面的评估， 并发出警告讯息。
3.2 监测点位置
胶带机监测点的选取 ：齿轮箱输入和输出轴监测各 轴的垂直和水平，监测齿轮箱输入轴、输出轴、减速箱中 的齿轮啮合状况和联接装置对中和减速机机组的接地螺 栓松动等问题。其它装置可选用轴承座的位置。将震动温 度导入到已有的PLC 控制系统中。
3.3 报警联动功能
当振动或温度异常时，系统会发生报警，异常设备快 速定位可快速在状态监视画面HMI 进行查看，查看机组 设备运行情况。
4 视频监控实施方案
4.1 系统架构
对于该项目，在“视频监控前端接入层”的设计上，以 “智能移动终端”为核心，主要包括以下几个部分 ：①软件 开发模块采用基于OpenStack框架研发的VoIP 系统语言编 程模型， 该模型对硬件设计的要求比较高， 其可支持多种硬 件平台 ;②网络设备包括有线网络、无线网络 ;③视频数 据 ：包括图像、视频数据 ;④应用层包含前端视频监控设 备、管理系统APP平台、控制中心等;⑤服务器包括服务器、 LED显示屏、手机APP ;⑥软件环境服务器环境有两种设 计方案 ：一种是全站监控，即把所有监控点集中到一个监 控中心进行集中监控 ;另一种是远程综合监控，即把所有 监控点集中在一个网络环境下进行统一监控。
4.2 前端接入层
该系统前端接入层是以远程网络方式完成的，其中现 场视频采集、网络传输和存储、远程控制构成了项目建设 的核心技术组成。系统建设的最终目标是实现车间所有作 业环境中视频信息可视化管理和监控以及对作业现场的 作业设备进行管理。根据现场的实际需求以及各工种的工 作性质进行设计需求分析，将破碎现场分为采掘区、装载 机区和回转区等几个区域， 对现场的每个区域进行详细的 布置工作。系统建设方案将现场的所有工作流程按照各个 作业阶段都可以采用可视化管理方式来完成。
4.3 媒体交换层
传统监控网络交换机一般都安装在机房内，每个网络 交换机由一个交换机网络组成，每个交换机网络上分布着 若干个机柜。当视频监控网络交换机通过交换层将数据发 送到网络交换机时，媒体网络交换机在其端口就会收到一 个二进制数据流，与媒体网络交换机相连。媒体网络交换 机网络上通过对一个核心芯片进行组网，再将视频流分别 通过这两个核心芯片组网传输到交换机网络上完成视频及管理及其他音频信息传输功能。因此，采用媒体网络交换机进行视频 和音频设备传输是非常方便、快捷的解决方案。媒体网络 交换机包括 ：视频服务器、网络电源、数据存储、网络交换 机、网络监控设备、网关、交换机软件及网络安全设备等。
4.4 控制管理层
控制管理层主要作用是将现场采集到信号进行存储和资 源调阅，主要设备包括存储服务器、磁盘阵列、管理服务器、 流媒体服务器等这些设备一般放置在机房或者监控中心。
4.5 监控应用层
监控应用层主要作用是将现场声音、视频等信号呈现 给使用者，根据现场实际情况可选择不同尺寸的监视器、 拼接屏、视频矩阵等。
4.6 监控配置
主控室视频管理工作站安装视频监控平台软件，支持 实时预览、远程配置设备参数、录像存储、远程回放和下 载、电视墙解码控制等多种功能。
视频监控系统为独立网段的设备与区域监视系统，保 持高清、稳定的实时监控视频，并配备硬盘录象机，实现 有效的远程防控，及时发现及处理安全隐患。主要配置在 机头、机尾，以及皮带廊等位置设置监控摄像头 17套。在 矿石堆场以及布料小车分别设置监控摄像头 6套。用于环 境及设备的监视。
5 门禁系统
为实现破碎系统转动设备封闭式管理，对人员的进出 进行权限认证，并记录进出信息。需要增设门禁系统，门 禁系统主要作用是对人员出入记录进行管理， 同时可提供 用户对门的查询， 记录管理等功能。
系统配置，门禁系统的配置一般包括人员门禁卡采集 系统、IC卡门禁系统、智能卡采集系统。在保证身份的前提 下，可通过用户设定对进入或离开权限管理程序， 还可通过 用户管理或报警提示给相关人员，以确保安全。数据采集， 门禁系统可对进入或离开过程中的所有数据进行实时采 集，同时存储进线端和APP端，为用户提供出入记录查询 和修改等信息。门禁系统主要由红外探测器、无线射频探测 器和智能卡组成，其中红外探测器负责探测人员是否携带 可疑物品;为了设备运行稳定， 安全，翼闸需要增加防雨棚。
6 结语
改进和维修后的破碎体系，可以有效地改善碎石设备 的工作性能，增加原料的使用，增加产量，取得良好的经 济和社会效果。因此，将该技术应用于氧化铝工业，从而 提升整个社会的劳动生产率是十分有意义的。
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/ligonglunwen/67787.html
