论文部分内容阅读
【摘 要】随着中国制造2025战略目标的提出，机器人、大数据、人工智能、泛在物联网等先进技术在工业领域的深度应用已经成为工业界的共识，业界专家、学者提出产业互联网、工业4.0、无人工厂、智慧电厂等全新的概念。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对人工智能在燃料生产中的应用提出了一些建议，仅供参考。
【关键词】人工智能;燃料生产;应用分析
引言
人工智能技术运用在燃料生产具有着智能化程度高等优点，具备了在煤炭行业以及其他相关行业应用的潜力，应用该系统能够帮助企业实现高产高效、少人无人的建设目标，也能帮助煤炭行业朝安全生产、健康发展迈进更大的一步，而且显著提高了图像等数据信息采集的稳定性，为带式输送机巡检机器人的进一步发展提供了新的思路，使得整体运行可靠性高，各项功能满足实际需求。
1、人工智能的相关概述
1.1人工智能与制造业企业生产率
人工智能作为一种新的生产要素，能够克服人类资本和劳动力限制，促进制造业生产率提升。人工智能使常规生产活动可以用自动化代替，解放了劳动力，让更多人从事更能激发创造力和附加值更高的工作。产品可以通过手工技术或工业技术两种方式生产，手工技术劳动投入需求大，资本投入需求小，而工业技术则相反。如果生产率低，依靠手工技术进行生产会更有利;而当生产率突破一定临界点时，采用工业技术进行生产会变得更高效。因此，技术进步可以促进生产率提高。此外，有研究认为，计算机、互联网、人工智能等新技术的出现并没有对生产率增长产生实质性影响，人工智能等技术不能像之前的技术革命一样让生产率产生明显增长。人工智能等技术发展与应用要么与企业生产率提升无关，要么并未成熟到能够对生产率产生影响，形成了总体生产率伴随技术进步反而增长放缓甚至负增长的“生产率悖论”。
1.2人工智能与技术进步
人工智能、机器学习等新技术所产生的经济效应 是基于其隶属于通用技术的属性。作为一种新的通用技术，人工智能可以直接影响生产率。同时，人工智能还会间接增加互补性技术创新投入，激发大量互补性技术创新，成为制造业、物流业、金融业等行业增长的重要驱动力。面对智能化转型压力，制造业企业需要增强智能设备系统集成能力，因此会从产品设计、生产工艺流程、配套设施等方面加大研发投入和技术改造经费。人工智能技术和设备的广泛应用会产生技术扩散效应和溢出效应，加速新产品和新技术产生，促进相关产业设备更新，增加技术创新产出，最终提高企业生产率。但是，人工智能技术也不可避免地具有不确定性，和其它通用技术一样，人工智能可能不會带来生产率的立刻变化，技术史表明，多种新技术的“并存但不爆发”往往会持续很长时间，只有各种新旧力量之间产生关联，才会集中性爆发并扩散到传统行业，表现为生产率提升。
2、总体设计方案
2.1总体设计方案
人工智能的应用包括：无人机盘煤仪、机器人巡检技术、全过程自动采制化的综合应用，实现整个燃料系统的自动控制，降低劳动强度、提高整个系统的经济性，有利于燃料生产的安全经济运行。
2.2无人机盘煤仪
储煤场的存煤盘点监管是各生产煤矿、港口及火力发电厂等企业安全管理的重要工作之一，同时也是企业生产管理、运销调度及成本核算的重要组成部分。无人机盘煤技术采用无人机搭载先进感知平台，实现对储煤场的全区域巡查，并进行储煤场三维重构、储量计算等，实现煤场存煤的精确盘点，为企业生产计划、运销调度等提供科学决策依据。无人机盘煤系统有效地避免了人为误差，简单可靠，高效快捷，省时省力，是代替现有盘煤方式的优选方案。（1）系统组成。煤场盘煤系统由无人机系统、通信系统、GPS系统、地面站系统四部分组成。无人机系统主要包括飞控系统、传感器系统和检测终端及云台等，实现铁路沿线及采空区高清图像获取、及GPS高精度空间位置融合。GPS系统包括导航卫星及高精度差分GPS数据获取。通信系统包括数据链路及高清图传系统，实现机载感知平台获取数据的高效传输。地面站系统包括数据智能管理分析系统和数据管理系统，地面站系统中的体积计算模块通过获取图像时记录的GPS信息计算出三维模型的体积，从而计算出煤堆体积，实现煤场煤量三维重构、体积计算和数据处理等。（2）系统基本工作原理。系统以无人机为载体，采用高清（4K）数字摄影技术和差分GPS综合位置传感技术实现煤场实景三维重构，即时获取煤场的空间位置，并同步传输到地面站计算机平台。通过使用三维建模技术和计算机图形处理技术，对空间位置信息数据在计算机平台进行三维坐标转换，重构实景三维模型，还原被测煤堆的真实形状，科学计算出煤堆体积等数据参数。（3）三维重构实例数据及试验结果对比。
2.3机器人巡检
控制系统是巡检机器人的大脑，它决定着巡检机器人能否安全可靠地完成巡检任务，真正取代人工巡检，将工人从危险枯燥的工作中解放出来。控制系统主要功能：（1）运动控制功能控制巡检机器人的运行、查看机器人的运行速度及运行位置、规划巡检路线、修改巡检点位置及速度;（2）数据采集存储功能实时采集存储巷道中的气体数据、音视频图像、红外热像图，并支持图像自动对焦，支持视频的播放、停止、抓图、录像、全屏显示等功能;（3）异常检测及报警功能当控制系统检测数据超出设定阈值后，巡检机器人本体的声光报警灯发出警报，控制室上位机系统同样发出警报，并生成报警日志及关联于位置的音视频文件;（4）自主充电功能巡检机器人自主充电功能是巡检系统智能化的标志之一。机器人本体搭载本安型可充电电池，巡检轨道起点装有充电桩，当机器人本体检测到电量低于阈值时，控制系统便通过驱动电机牵引机器人快速返回充电桩进行充电，避免电量耗尽导致的无效巡检;（5）输送带故障检测功能经煤矿实地调查得知，带式输送机输送带故障中超过95%为横向断裂、纵向撕裂、跑偏、打滑和堆煤。机器人本体搭载激光雷达，具有较高的分辨率和抗干扰能力，不受巷道内低光照、大粉尘的影响，对检测输送带跑偏、打滑、堆煤故障有良好的效果，同时对横向断裂、纵向撕裂故障有一定的识别作用;（6）智能读取仪表示数功能带式输送机巷道内空间狭小，安装有大量检测设备，它们相对位置固定，控制系统可以将带有仪表的设备位置设为巡检点，当巡检机器人经过该位置时，自动捕获显示面板的图像，并经无线传输到控制室内，从而方便设备维护，达到减员增效的功能。
2.4全过程自动采制化
系统包括采样、制样、煤样存储及传输等环节。通过系统建设，达到排除人为因素、堵塞管理漏洞、维护企业利益的目的。主要包括以下几个环节。1）入厂煤皮带采样机和入炉煤皮带采样机集样桶采用桶式封装系统。2）全自动制样机主要包含制样流水线、除尘系统、封装标识系统三部分。3）在全自动制样机旁布置在线全水自动测试系统，与全自动制样机直接对接一体式布置。4）通过气送传输系统可以与全自动制样机、智能存查柜、化验室相连，实现互通。5）系统以样品存取过程“人样分离、盲存盲取”为目标，实现样品存取过程自动化处理，避免样品存取过程的人工干预。
3、技术指标及效益分析
储煤场无人机自动盘煤系统相较与激光雷达盘煤系统在盘煤时间上速度更快、效率更高，其三维重构画面细节更加清晰、接近真实煤场外貌，从而无人机盘煤系统在体积计算上也更加精确。操作及维护更为方便，降低了煤场的投入，有效节省了人力、物力和财力。为煤场配煤决策提供高精度的数据管理参数和可靠的查询依据。降低了企业管理成本，具有较大的推广和应用价值。在升级盘煤技术具有典型示范作用，具有极大的经济价值和社会效益。
结束语
综上所述，通过对人工智能技术的应用分析，对无人机盘煤仪、机器人巡检进行改造，改造后可使燃料生产运行稳定，可靠性高，各项功能满足实际需求。
参考文献：
[1]孙宝东.全要素智能配煤优化系统在南钢燃料供应厂的应用试验[J].煤化工，，47（02）：35-38.
[2]王磊，袁勇.人工智能在燃料生产中的应用[J].重庆电力高等专科学校学报，，24（02）：24-27.
（作者单位：大唐辽源发电厂）
【关键词】人工智能;燃料生产;应用分析
引言
人工智能技术运用在燃料生产具有着智能化程度高等优点，具备了在煤炭行业以及其他相关行业应用的潜力，应用该系统能够帮助企业实现高产高效、少人无人的建设目标，也能帮助煤炭行业朝安全生产、健康发展迈进更大的一步，而且显著提高了图像等数据信息采集的稳定性，为带式输送机巡检机器人的进一步发展提供了新的思路，使得整体运行可靠性高，各项功能满足实际需求。
1、人工智能的相关概述
1.1人工智能与制造业企业生产率
人工智能作为一种新的生产要素，能够克服人类资本和劳动力限制，促进制造业生产率提升。人工智能使常规生产活动可以用自动化代替，解放了劳动力，让更多人从事更能激发创造力和附加值更高的工作。产品可以通过手工技术或工业技术两种方式生产，手工技术劳动投入需求大，资本投入需求小，而工业技术则相反。如果生产率低，依靠手工技术进行生产会更有利;而当生产率突破一定临界点时，采用工业技术进行生产会变得更高效。因此，技术进步可以促进生产率提高。此外，有研究认为，计算机、互联网、人工智能等新技术的出现并没有对生产率增长产生实质性影响，人工智能等技术不能像之前的技术革命一样让生产率产生明显增长。人工智能等技术发展与应用要么与企业生产率提升无关，要么并未成熟到能够对生产率产生影响，形成了总体生产率伴随技术进步反而增长放缓甚至负增长的“生产率悖论”。
1.2人工智能与技术进步
人工智能、机器学习等新技术所产生的经济效应 是基于其隶属于通用技术的属性。作为一种新的通用技术，人工智能可以直接影响生产率。同时，人工智能还会间接增加互补性技术创新投入，激发大量互补性技术创新，成为制造业、物流业、金融业等行业增长的重要驱动力。面对智能化转型压力，制造业企业需要增强智能设备系统集成能力，因此会从产品设计、生产工艺流程、配套设施等方面加大研发投入和技术改造经费。人工智能技术和设备的广泛应用会产生技术扩散效应和溢出效应，加速新产品和新技术产生，促进相关产业设备更新，增加技术创新产出，最终提高企业生产率。但是，人工智能技术也不可避免地具有不确定性，和其它通用技术一样，人工智能可能不會带来生产率的立刻变化，技术史表明，多种新技术的“并存但不爆发”往往会持续很长时间，只有各种新旧力量之间产生关联，才会集中性爆发并扩散到传统行业，表现为生产率提升。
2、总体设计方案
2.1总体设计方案
人工智能的应用包括：无人机盘煤仪、机器人巡检技术、全过程自动采制化的综合应用，实现整个燃料系统的自动控制，降低劳动强度、提高整个系统的经济性，有利于燃料生产的安全经济运行。
2.2无人机盘煤仪
储煤场的存煤盘点监管是各生产煤矿、港口及火力发电厂等企业安全管理的重要工作之一，同时也是企业生产管理、运销调度及成本核算的重要组成部分。无人机盘煤技术采用无人机搭载先进感知平台，实现对储煤场的全区域巡查，并进行储煤场三维重构、储量计算等，实现煤场存煤的精确盘点，为企业生产计划、运销调度等提供科学决策依据。无人机盘煤系统有效地避免了人为误差，简单可靠，高效快捷，省时省力，是代替现有盘煤方式的优选方案。（1）系统组成。煤场盘煤系统由无人机系统、通信系统、GPS系统、地面站系统四部分组成。无人机系统主要包括飞控系统、传感器系统和检测终端及云台等，实现铁路沿线及采空区高清图像获取、及GPS高精度空间位置融合。GPS系统包括导航卫星及高精度差分GPS数据获取。通信系统包括数据链路及高清图传系统，实现机载感知平台获取数据的高效传输。地面站系统包括数据智能管理分析系统和数据管理系统，地面站系统中的体积计算模块通过获取图像时记录的GPS信息计算出三维模型的体积，从而计算出煤堆体积，实现煤场煤量三维重构、体积计算和数据处理等。（2）系统基本工作原理。系统以无人机为载体，采用高清（4K）数字摄影技术和差分GPS综合位置传感技术实现煤场实景三维重构，即时获取煤场的空间位置，并同步传输到地面站计算机平台。通过使用三维建模技术和计算机图形处理技术，对空间位置信息数据在计算机平台进行三维坐标转换，重构实景三维模型，还原被测煤堆的真实形状，科学计算出煤堆体积等数据参数。（3）三维重构实例数据及试验结果对比。
2.3机器人巡检
控制系统是巡检机器人的大脑，它决定着巡检机器人能否安全可靠地完成巡检任务，真正取代人工巡检，将工人从危险枯燥的工作中解放出来。控制系统主要功能：（1）运动控制功能控制巡检机器人的运行、查看机器人的运行速度及运行位置、规划巡检路线、修改巡检点位置及速度;（2）数据采集存储功能实时采集存储巷道中的气体数据、音视频图像、红外热像图，并支持图像自动对焦，支持视频的播放、停止、抓图、录像、全屏显示等功能;（3）异常检测及报警功能当控制系统检测数据超出设定阈值后，巡检机器人本体的声光报警灯发出警报，控制室上位机系统同样发出警报，并生成报警日志及关联于位置的音视频文件;（4）自主充电功能巡检机器人自主充电功能是巡检系统智能化的标志之一。机器人本体搭载本安型可充电电池，巡检轨道起点装有充电桩，当机器人本体检测到电量低于阈值时，控制系统便通过驱动电机牵引机器人快速返回充电桩进行充电，避免电量耗尽导致的无效巡检;（5）输送带故障检测功能经煤矿实地调查得知，带式输送机输送带故障中超过95%为横向断裂、纵向撕裂、跑偏、打滑和堆煤。机器人本体搭载激光雷达，具有较高的分辨率和抗干扰能力，不受巷道内低光照、大粉尘的影响，对检测输送带跑偏、打滑、堆煤故障有良好的效果，同时对横向断裂、纵向撕裂故障有一定的识别作用;（6）智能读取仪表示数功能带式输送机巷道内空间狭小，安装有大量检测设备，它们相对位置固定，控制系统可以将带有仪表的设备位置设为巡检点，当巡检机器人经过该位置时，自动捕获显示面板的图像，并经无线传输到控制室内，从而方便设备维护，达到减员增效的功能。
2.4全过程自动采制化
系统包括采样、制样、煤样存储及传输等环节。通过系统建设，达到排除人为因素、堵塞管理漏洞、维护企业利益的目的。主要包括以下几个环节。1）入厂煤皮带采样机和入炉煤皮带采样机集样桶采用桶式封装系统。2）全自动制样机主要包含制样流水线、除尘系统、封装标识系统三部分。3）在全自动制样机旁布置在线全水自动测试系统，与全自动制样机直接对接一体式布置。4）通过气送传输系统可以与全自动制样机、智能存查柜、化验室相连，实现互通。5）系统以样品存取过程“人样分离、盲存盲取”为目标，实现样品存取过程自动化处理，避免样品存取过程的人工干预。
3、技术指标及效益分析
储煤场无人机自动盘煤系统相较与激光雷达盘煤系统在盘煤时间上速度更快、效率更高，其三维重构画面细节更加清晰、接近真实煤场外貌，从而无人机盘煤系统在体积计算上也更加精确。操作及维护更为方便，降低了煤场的投入，有效节省了人力、物力和财力。为煤场配煤决策提供高精度的数据管理参数和可靠的查询依据。降低了企业管理成本，具有较大的推广和应用价值。在升级盘煤技术具有典型示范作用，具有极大的经济价值和社会效益。
结束语
综上所述，通过对人工智能技术的应用分析，对无人机盘煤仪、机器人巡检进行改造，改造后可使燃料生产运行稳定，可靠性高，各项功能满足实际需求。
参考文献：
[1]孙宝东.全要素智能配煤优化系统在南钢燃料供应厂的应用试验[J].煤化工，，47（02）：35-38.
[2]王磊，袁勇.人工智能在燃料生产中的应用[J].重庆电力高等专科学校学报，，24（02）：24-27.
（作者单位：大唐辽源发电厂）