鏟車自動計量系統溜井倒礦防作弊的設計與應用

廖華

(湖南柿竹園有色金屬有限責任公司，湖南 郴州市 423037)

0 引言

近年來，隨著我國經濟結構調整，經濟增長由高速發展轉型為高質量發展。市場價格的影響直接決定企業的盈利與否，使礦山企業在經營和發展方面都面臨著巨大的挑戰。礦山企業在面臨外部復雜環境的情況下，必須不斷提高自身核心競爭力，利用科技創新的管理手段，以信息化自動化技術為驅動力,不斷提高管理水平、降低生產成本，提高生產效率。同時在現有的信息化系統中，由于系統不完善，如何防止人為的操作導致系統無法運行，也是擺在礦山企業技術人員面前的一道難題。

湖南柿竹園公司多金屬采礦場井下已經部署了車輛自動計數系統和鏟車自動計量系統、移動通信系統和固定電話通信聯絡調度系統、視頻監控和主扇風機變頻節能計算機遠程監測控制等多套信息化系統，在這些信息化系統中，車輛自動計數系統和鏟車自動計量系統直接關系井下人員生產任務，系統的好壞及系統的完善性直接影響系統正常運行。車輛自動計數系統在防作弊方面做了大量工作，保證車輛在運輸次數中公平公正，給系統的正常運行帶來了很大的便利。由于是國內第一家在井下建設的自動計量系統，鏟車自動計量系統建設初期在防作弊方面比較欠缺，運行中暴露出來一些問題，鏟車鏟礦報表和選廠反饋的報表存在差異，導致鏟礦報表無法正常反映生產實際情況，同時對鏟車司機也存在不公平現象。結合以上情況，多金屬采礦場結合現場實際情況，在原有自動計量系統的基礎上開發一套鏟車自動計量系統溜井倒礦防作弊系統。

1 防作弊系統

鏟車自動計量溜井倒礦防作弊系統的設計與實現是根據柿竹園多金屬采礦場井下生產實際情況和現有自動計量系統開發完成。

1.1 多金屬采礦場概況

湖南柿竹園有色金屬有限責任公司多金屬采礦場現采礦能力達300 萬t，年出礦能力達200 萬t。隨著公司技改和智能化礦山建設，多金屬采礦場井下出礦的計數方式早已實現全自動智能化無人值守。在系統運行過程中，由于系統本身的原因，系統存在多計數的情況，浪費了多金屬采礦場的生產成本，同時也給系統帶來一些負面影響。為了節約生產成本，保證系統的正常運行，亟需開發一套防作弊系統保證系統的正常運行。

1.2 系統建設

鏟車自動計量防作弊系統主要由液壓稱重系統、RFID 無線標識系統、實時錄像抓拍系統等部分組成。

1.2.1 液壓稱重系統

利用液壓傳感器，通過鏟車舉斗時的液壓來測量每鏟的重量，對鏟車車載液壓系統進行設置，鏟車舉斗時每鏟重量必須大于4000 kg，放斗時鏟斗重量必須小于500 kg；經過對舉斗、放斗鏟斗重量的測量比較，符合上述條件，這一鏟才算正常鏟數，計入系統數據庫，如圖1 所示。為了避免鏟車液壓系統的不穩定，導致液壓傳感器測量的重量不準確，規定每半個月必須對鏟車液壓稱重系統進行校稱。通過以上設置和處理，使得鏟車液壓稱重系統得以準確運行，這是鏟車計量防作弊的第一道防線。

圖1 稱重系統

1.2.2 RFID 無線標識系統

由于鏟車在溜井倒礦時，存在可能鏟的礦沒有倒入溜井，但滿足液壓稱重系統的要求而計入了系統數據庫，導致實際有效鏟數比系統統計的鏟數少，增加鏟礦成本。為了避免上述情況的發生，在溜井旁安裝一套RFID 無線標識系統，只有當鏟車進入指定區域時，鏟車上的標示卡才能被RFID 讀卡器讀取，經過網絡信號傳輸至中控室服務器，結合液壓稱重系統反饋上來的數據進行分析處理。把滿足液壓稱重系統要求的鏟數及RFID 讀卡器讀取到的鏟數計入系統數據庫進行顯示，結合液壓稱重系統和無線標識系統的邏輯運算，保證鏟車鏟礦每鏟都倒入溜井，這是鏟車計量防作弊的第二道防線。

1.2.3 實時錄像抓拍系統

視頻監控系統由攝像頭、傳輸線路、控制云臺、畫面顯示、錄像5 大部分組成。井下爆破頻繁，對井下設備存在巨大破壞，為了保護監控設備的完整性，針對井下作業環境和實際情況，對攝像頭進行有效防護，在礦柱靠近頂板開鑿一個硐室，在礦柱里面打孔至硐室內墻，用于線路鋪設；同時把預制好的鐵箱澆筑于硐室內，鐵箱前加裝鐵門，用于爆破抵擋爆破沖擊，攝像頭安裝鐵箱內，爆破時工作人員把鐵箱門關閉，作業時打開，如圖2 所示。鏟車進行作業時，可以實時對井下情況進行監測和查看；當液壓稱重系統和RFID 無線標識系統存在故障時，監控系統可及時對井下鏟車鏟礦進行抓拍，統計鏟礦次數，同時在各個子系統都正常的情況下，把鏟車主機上鏟礦次數和監控抓拍次數進行對比，從而保證鏟礦的準確性，這是鏟車計量防作弊的第三道防線。

圖2 攝像頭安裝示意（單位：mm）

2 討論

在3 道防作弊系統中，液壓稱重系統和RFID無線標識系統是基礎。當鏟車鏟礦的礦石重量滿足液壓稱重系統的生產實際要求，同時鏟車自帶的RFID 無線識別卡能被RFID 接收器識別時，該鏟才算作正常鏟數而納入考核。在中控室會顯示液壓稱重系統鏟礦次數和經過溜井識別的鏟礦次數，通過數據對比，及時調整鏟礦次數。實時錄像抓拍系統對每次倒礦鏟車進行抓拍存檔，方便對有異議的數據進行調取，見圖3。

圖3 實時錄像抓拍系統對倒礦鏟車抓拍存檔過程

3 套系統都在井下復雜的環境正常運行，并能保證其設備統計的準確率，也對設備進行了相應防護和要求。稱重系統作為防作弊的重中之重，對鏟車稱重系統做了相應要求和設置。首先，每半月對鏟車稱重系統砝碼進行一次校驗，特別在更換液壓傳感器后必須對其進行校驗，其中包含鏟斗去皮和砝碼標定，以此保證稱重系統自身的準確；其次，根據井下實際情況，把RFID 接收器和攝像頭安裝溜井礦柱內，避免爆破沖擊對其破壞，同時傳輸線路懸掛巷道頂部，并用軟管和槽鋼對其進行雙層防護。

有了對防作弊系統軟件和硬件的全方面設計和防護，才能保證防作弊系統的準確率和完整性，為今后系統維護保養帶來方便，同時為下個項目在井下復雜環境運行提供寶貴經驗。

3 結論

經過對自動計量系統防作弊系統的設計、安裝、調試、試運行，現已正常運行，并滿足當初設計要求，為今后系統的改造升級提供了寶貴經驗。現得出以下結論。

（1）通過對自動計量防作弊系統的設計及實施，彌補了當初項目設計的缺陷，更好地滿足生產實際情況，為今后其他項目的建設提供了經驗。

（2）針對井下復雜的環境，對設備進行了有效防護和設計，使設備免受環境的破壞，保證了系統的正常運行和準確性。

（3）防作弊系統的運行，是實際生產情況的產物，一個系統只有充分結合生產實際，才能體現其建設價值。