杜洪偉

（國家能源集團神東專業(yè)化服務(wù)基地神東檢測中心煤質(zhì)檢測室，陜西 榆林 719300）

1 神東煤質(zhì)檢測現(xiàn)狀、特點及瓶頸

神東礦井分布范圍廣，煤種多、商品煤煤質(zhì)檢測呈現(xiàn)出檢測批量大、煤種多、各檢測指標(biāo)浮動區(qū)間寬等特點。

1.1 檢測流程人為參與過多，影響檢測數(shù)據(jù)客觀性

檢測流程從稱取樣品到干燥或灼燒樣品，再到干燥或灼燒后再次稱取樣品，得出檢測結(jié)果，審核檢測數(shù)據(jù)是否符合報出要求，大多都是通過人工操作處理的，而人的主觀意識、情緒、惰性等因素的存在對檢測精度有潛在的影響，嚴重的情況下會造成檢測結(jié)果失真，這與檢測數(shù)據(jù)必須客觀的要求相背離。

1.2 檢測設(shè)備一體化、智能化程度低

目前煤質(zhì)檢測設(shè)備生產(chǎn)廠商在檢測設(shè)備更新?lián)Q代過程中投入了不少精力，但多側(cè)重于研究單臺設(shè)備的自動化、智能化、對多項目集成智能檢測的一體化研究幾乎沒有投入。換句話說，我們使用的檢測設(shè)備自動化程度高，但縱觀整個檢測流程，人工攪拌煤樣、稱取煤樣、人工取送樣品，人工清洗器皿、人工審核數(shù)據(jù)這些環(huán)節(jié)都沒有做到智能一體化，對隨檢測樣品數(shù)量變化而相應(yīng)進行改造的檢測單元的模塊化集成也沒有涉及。而且大量重復(fù)繁重的工序相應(yīng)耗費的人工成本就高，不利于提質(zhì)增效。

1.3 單臺設(shè)備檢測效率低

以灰分（Aad）檢測為例：

單臺馬弗爐尺寸：55cm*42cm*55cm,爐膛尺寸：45cm*22cm*14cm，每班可檢測煤樣6個，檢測效率低的原因主要有兩點：一是由于設(shè)備生產(chǎn)廠家基于大多實驗室檢測批量小，單臺設(shè)備即可達到檢測要求的考量，一直以來沒有考慮過研發(fā)大批量，大容量的單臺高效檢測設(shè)備來滿足特定客戶要求，而我們需要單臺處理能力達到50個煤樣以上，我們的需求正好屬于市場開發(fā)的短板；二是由于恒溫區(qū)控溫技術(shù)限制，單臺大批量的處理技術(shù)需要保持足夠大的恒溫區(qū)域，技術(shù)的突破和生產(chǎn)成本的大幅提高都是需要考慮的問題。

1.4 缺乏對關(guān)鍵作業(yè)點的流程監(jiān)控

以灰分（Aad）檢測為例，檢測流程關(guān)鍵作業(yè)點如（表1）所示。

這些流程關(guān)鍵作業(yè)點是保證檢測質(zhì)量客觀、公正的關(guān)鍵步驟和環(huán)節(jié)，也是人工操作最容易出現(xiàn)紕漏的地方，所以需要嚴格監(jiān)控。

1.5 不利于質(zhì)量體系的有效運行

實驗室質(zhì)量體系的有效運行依靠人、機、環(huán)、管四個因素協(xié)調(diào)配合，相互促進，質(zhì)量體系框架內(nèi)的相關(guān)質(zhì)量記錄和技術(shù)記錄內(nèi)容的填寫是保證實驗過程做到可追溯的關(guān)鍵證據(jù)。所以設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)、環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)管控、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的使用情況，原始數(shù)據(jù)等都需要相對應(yīng)的記錄。記錄的客觀與否直接關(guān)系質(zhì)量體系的有效運行。要保證記錄客觀，就要減少人工填寫，將體系要求的記錄內(nèi)容在集控系統(tǒng)中體現(xiàn)并將監(jiān)控數(shù)據(jù)實時打印。

2 智能一體化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1 構(gòu)成圖（圖1）

2.2 系統(tǒng)主要功能介紹

智能一體化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)主要由流程集控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、輔助傳送系統(tǒng)、輔助稱樣系統(tǒng)、設(shè)備集成系統(tǒng)、智能審核系統(tǒng)組成[1]。

表1

圖1

2.2.1 流程集控系統(tǒng)

流程集控系統(tǒng)是智能一體化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)的中樞，主要部件是中央控制監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、樣品輔助傳輸系統(tǒng)、檢測設(shè)備參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的連接。配備流程集控系統(tǒng)的目的是為了減少檢測過程人為參與，實時檢測控制設(shè)備設(shè)施關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵參數(shù)的即時狀態(tài)，為實現(xiàn)檢測過程追溯創(chuàng)造可回放的客觀真實條件，為規(guī)范實驗室質(zhì)量體系運行提供可靠的，科學(xué)的基礎(chǔ)環(huán)境。

2.2.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)置在有人為操作的關(guān)鍵作業(yè)點，為了監(jiān)督關(guān)鍵檢測環(huán)節(jié)人為操作主觀性的影響，輔助設(shè)置在對樣品粒度的符合性驗證環(huán)節(jié)以及監(jiān)控可能影響檢測的其它因素，作為流程集控系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)使用，也用于服務(wù)實驗室管理。

2.2.3 樣品輔助傳送系統(tǒng)

樣品輔助傳送系統(tǒng)將樣品粒度核驗、樣品機械攪拌與傳送設(shè)施一體化集成，有兩種方式：一種是機械輸送帶傳輸方式，一種是智能機器人輔助傳送方式，前者要求系統(tǒng)各組成部分位置固定，一體化程度高，系統(tǒng)協(xié)調(diào)性高，但這種布局方式在實驗室設(shè)計之初就需要進行考慮；后者對各組成部分位置不需固定，比較靈活，一體化程度不高，且系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)性不高，但對實驗室用地要求沒有前者那樣苛刻，根據(jù)我們目前的實際情況，只能選擇后者。

2.2.4 輔助稱樣系統(tǒng)

輔助稱樣系統(tǒng)較與人工稱樣在設(shè)計方面有很大的改進，既可以提高稱樣效率，縮短時間；又減少人為因素對稱樣的干擾。改進的方式主要是機械輔助。由于天平穩(wěn)定性以及要求稱取質(zhì)量的精度限制，這一環(huán)節(jié)完全摒棄人工目前還很難做到，但確保人力不直接接觸樣品的單一目的還是能達到的，這也是開發(fā)這一系統(tǒng)的主要目的。

2.2.5 設(shè)備集控系統(tǒng)

智能一體化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)由于采取關(guān)鍵點集成控制技術(shù)，所以必須對目前所使用的檢測設(shè)備進行大幅度的集成化模塊化改造，改造要求側(cè)重于以下幾個方面：設(shè)備集成模塊化；集成電路遠程控制化；輔助傳送系統(tǒng)和檢測設(shè)備兼容性改造；樣品編碼與器皿編號對應(yīng)識別系統(tǒng)改造。

此外，樣品粒度核驗、樣品攪拌系統(tǒng)的技術(shù)性研發(fā)都需要在智能一體化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)中統(tǒng)一研發(fā)配置。

2.2.6 智能審核系統(tǒng)

智能審核系統(tǒng)是在神東檢測中心煤質(zhì)檢測室在多年應(yīng)用煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出的，旨在對檢測數(shù)據(jù)人工審核呈現(xiàn)出的弊端所進行的升級創(chuàng)新[2]。通過對某一礦井，某一煤種，某一檢測項目多年積累的檢測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，建立統(tǒng)計模型，確定某一時段內(nèi)符合自身要求的置信區(qū)間來對當(dāng)天檢測數(shù)據(jù)進行篩選判別，并對異常數(shù)據(jù)進行異常原因分析，分析結(jié)果反饋給審核人員，最大程度保證檢測數(shù)據(jù)的客觀、規(guī)范、準(zhǔn)確、高效，為指導(dǎo)礦井生產(chǎn)、洗選參數(shù)配置、商品煤銷售定價、煤種指標(biāo)決策提供最有利可靠的數(shù)理依據(jù)。

3 智能化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)的優(yōu)勢

3.1 可較大幅度減少檢測流程人工參與，確保檢測數(shù)據(jù)客觀、規(guī)范

使用該系統(tǒng)后，主要關(guān)鍵環(huán)節(jié)可實現(xiàn)無人參與或?qū)崟r監(jiān)控，以灰分（Aad）檢測為例，如表2所示。

使用智能一體化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)前后關(guān)鍵作業(yè)點對比表：

表2

3.2 檢測關(guān)鍵環(huán)節(jié)點智能監(jiān)控，保證作業(yè)流程符合國標(biāo)要求

作業(yè)流程的計算機程序?qū)懭?，各?jié)點相對應(yīng)參數(shù)的鑒定判斷是根據(jù)各檢測項目相對應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)檢測方法制定的，即整個檢測過程嚴格按檢測方法國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，符合國標(biāo)要求。

3.3 設(shè)備及設(shè)施故障及時發(fā)現(xiàn)，及時排除

由于流程集控系統(tǒng)的設(shè)計會對寫入的關(guān)鍵參數(shù)進行自動判斷、提示或報警，所以故障設(shè)備或設(shè)施、故障部位、故障排除方法在中央集控系統(tǒng)顯示屏上都會自動檢測并顯示，所以能做到在第一時間及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備或設(shè)施故障、制定相應(yīng)措施排除故障。

3.4 減少檢測耗時

整個系統(tǒng)提高工效的兩個關(guān)鍵：一是稱樣方法上的改進可以大幅降低檢測耗時，二是檢測流程上的改進可以大幅降低檢測耗時，以全水份（Mt）檢測干燥環(huán)節(jié)為例，在不影響干燥機理的前提下，如果提高干燥溫度即從國標(biāo)規(guī)定的105～110℃提高到145℃，在使用智能一體化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)得出的大量實驗數(shù)據(jù)證明檢測數(shù)據(jù)無出入或出入很小可忽略不計，但檢測用時卻節(jié)省了1.5h，那么我們通過實驗數(shù)據(jù)得出檢測流程的改進方法，通過改動溫度檢測參數(shù)即可達到提高效率的最終目的。

3.5 檢測數(shù)據(jù)智能審核，智能分析，科學(xué)指導(dǎo)生產(chǎn)，服務(wù)決策

檢測數(shù)據(jù)的客觀性得到了顯著提高，大量檢測數(shù)據(jù)所呈現(xiàn)出來的統(tǒng)計規(guī)律為科學(xué)指導(dǎo)生產(chǎn)打下了扎實的理論基礎(chǔ)。以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間存在的客觀規(guī)律，判斷檢測數(shù)據(jù)的異常并給出可能原因，以達到智能審核的目的。這既提高了審核效率、避免了人為主觀傾向所帶來的弊端，也可為礦井、選煤礦調(diào)節(jié)生產(chǎn)參數(shù)、決策生產(chǎn)煤種，為商品煤以質(zhì)計價提供直接依據(jù)。

4 結(jié)語

智能化煤質(zhì)檢測集控系統(tǒng)從降低人工成本、節(jié)省檢測設(shè)備的消耗都起到了很大的成本節(jié)約。同時大量精準(zhǔn)的檢測數(shù)據(jù)，為礦井生產(chǎn)決策、洗選參數(shù)調(diào)整、商品煤以質(zhì)計價提供了最有利的直接依據(jù)，也為企業(yè)發(fā)展決策起到了決定性作用。對于提升神東商品煤品牌價值來說起到了推波助瀾的作用，更有助于樹立神東煤品牌形象。