物联重庆优秀应用案例 第十八期“AI煤矸石分选机器人应用”

  新矿集团内蒙能源长城三矿是2010年开工建设的一家设计生产能力500万吨/年的国有特大型煤矿，虽然采用了很多现代化的技术方法提升公司机械化、自动化水平，降低了工人劳动强度，但是在煤矸石分选方面仍然在采用大量人力进行手工分拣，不仅效率低，而且生产安全水平低，风险高。

  西研院采用AIoT方案设计出一套全自动分选系统，系统采用物联网加AI智能技术，整套系统分为设备层、边缘层、企业层，其中设备层选用皮带转速传感器、运动反馈传感器、环境光感知传感器、高精度信号采集器、智能调光器、AI摄像头感知、智能机械臂、和智能排队控制器等，实现了各个传感器和执行器根据不同现场进行灵活布局和控制。边缘层采用RTU+自研工业智能网关来实现,采用4G/5G/WIFI/RFID来实现无线网络传输，且开发出基于海光的国产X86工业智能边缘计算终端。企业层采用云边协同设施与网络控制器，采用私有云+公有云模式，实现企业数据的实时、高效汇集、分析和交互。此系统采用标准化和模块化设计使其在本行业及其他领域具有较强的推广性和可复制性。

  该系统的应用可完全替代煤矿手选带式输送机两侧的分拣人员工作，是可行的。同时采用边缘侧的监测和后台主动管理功能，将原来的故障事后解决方法，改变成超前预警，提前维护处理，实现设备上班时间内无故障运行。实现了无人工作，有人维护的工作方式，将人力，物力发挥到最优状态。

  （1）整列排队系统，主动机构将矸石和煤块进行整列，使不规则块状物排列成2对，运动到识别系统处。

  （2）拟合识别系统，采用X软射线、可见光、红外光谱在加上多种类传感器节点进行多重拟合的方式来进行计算，可精确识别块煤、矸石、岩石等。

  （3）机械动作系统，模块化的设计使机械执行机构可结合实际现场工艺环节的不一样的需求进行灵活配置。

  （4）边缘控制管理系统，采用基于海光X86芯片自主研发边缘计算控制器，并进行了底层的深度优化，提升了系统性能。

  （1）该系统的应用，在技术提升方面，充分的利用人工智能技术，实现了机械化换人、自动化减人的目标，将工作人员从参与高强度工作，变成每班1~2人管理机器的工作，降低工作强度，优化生产流程，提高生产效率，从源头上减少各类不安全因素，为提升公司机械化、自动化和智能化水平，大力提升公司安全生产科技保障能力提供了可靠的支持。

  （2）在效益提升方面，目前给该矿每班减少5个人员，每年节省130万-200万人员费用；提高了煤块选矸率，新增年盈利140万—300万左右；减少了煤矿资源浪费，减少固体废弃物排放。

  （3）目前该产品属于市场开拓与快速迭代阶段，预计在2021~2023年将迎来出现市场购买的黄金点，整个销售市场规模在50亿元左右，每年的运营市场10~20亿元左右。

  西研院是重庆市两江新区管委会和中国科学院计算技术研究所共同举办的科研型事业单位和技术转化平台。西研院将自身定位为以计算技术为核心的我国西部地区具有引领示范作用的创新、开放的高端产业研发技术平台，将立足于重庆，依托重庆雄厚的产业资源、适宜的研发环境，针对重庆和西部地区产业升级和智能化改造的迫切需求，聚集和培养一批科学家从事与产业紧密结合的高等技术探讨研究，形成国内国际的品牌价值，打造计算技术深层次地融合的产业集群。