楊 麗

(中國煤炭科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司，北京市西城區(qū)，100120)

伴隨互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，煤礦智能化相關(guān)技術(shù)與裝備水平也在顯著提升。同時(shí)，隨著煤礦智能化程度的提高，煤礦存儲(chǔ)的智能化相關(guān)設(shè)備和傳感器種類數(shù)量也成倍數(shù)增多[1-5]，如何高效、快速、優(yōu)化地獲取指定設(shè)備和傳感器成為煤礦倉儲(chǔ)管理面臨的突出問題。

倉儲(chǔ)行業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了人工管理倉儲(chǔ)、機(jī)械化倉儲(chǔ)、自動(dòng)化倉儲(chǔ)和智能化倉儲(chǔ)4個(gè)階段。目前，煤炭行業(yè)大多數(shù)都處在機(jī)械化和自動(dòng)化倉儲(chǔ)階段。國內(nèi)外有關(guān)專家和學(xué)者對(duì)智能倉儲(chǔ)相關(guān)技術(shù)與裝備方面都進(jìn)行了分析和研究。文獻(xiàn)[6-12]分別就智能倉儲(chǔ)貨位規(guī)劃與AGV牽引車路徑規(guī)劃協(xié)同優(yōu)化算法、礦用到貨自動(dòng)登記系統(tǒng)設(shè)計(jì)、激光掃描的物流條形碼識(shí)別系統(tǒng)、基于FX3U PLC的堆垛機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、巷道式堆垛機(jī)健康狀態(tài)綜合評(píng)估研究、復(fù)合揀選策略下堆垛機(jī)作業(yè)序列優(yōu)化問題、自動(dòng)化立體倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等方面，并且在智能倉儲(chǔ)管控系統(tǒng)、取送裝備和系統(tǒng)、配送裝備和系統(tǒng)等方面都進(jìn)行了研究。

與以上研究不同，筆者本次針對(duì)智能化煤礦倉儲(chǔ)常用的智能化設(shè)備和傳感器類物資以及不同的對(duì)象，采用何種有效的存放方式進(jìn)行了分析，并根據(jù)不同對(duì)象和存放方式如何配置高效取送方式進(jìn)行了研究。結(jié)合礦井實(shí)際需求，通過對(duì)物資類智能裝車、智能配送等方面進(jìn)行的綜合分析，提出適合煤礦的智能倉儲(chǔ)管控、入庫管控、庫內(nèi)管控、出庫管控、智能裝卸、智能配送及與其它系統(tǒng)融合應(yīng)用的成套技術(shù)與裝備體系；同時(shí)在煤礦進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用，為煤礦智能倉儲(chǔ)研究和應(yīng)用提供了理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 煤礦智能倉儲(chǔ)的需求分析

隨著煤礦智能化整體水平的迅速提升，智能裝備的使用越來越多，智能裝備水平提升依賴大量的感知設(shè)備，感知設(shè)備的完好率直接影響智能裝備的應(yīng)用效果[13-18]，如何合理保障傳感器類感知設(shè)備和大型關(guān)鍵設(shè)備及時(shí)供給以及合理配置相應(yīng)設(shè)備的庫存數(shù)量是現(xiàn)代化礦井面臨的主要問題。

目前，大多數(shù)煤礦倉儲(chǔ)為人工管理、人工取送和配送，部分礦井實(shí)現(xiàn)了通過紅外掃碼類設(shè)備獲取領(lǐng)用人員攜帶的信息碼確定需領(lǐng)取的物資或設(shè)備，然后通過人工尋找的方式借助人工操作吊車或者叉車的方式來取出物資，人工配送給領(lǐng)用人[19-22]。該領(lǐng)取過程不僅存在效率低、誤操作率高、人員安全隱患大等問題，也存在庫內(nèi)物資盤點(diǎn)、庫位充分使用、物資先進(jìn)先出等管理難度大等問題。人工取送物資的方式對(duì)物資存放貨架的高度有所限制，大多數(shù)貨架高度不會(huì)超過人工獲取物資或者叉車類設(shè)備有效升降的高度，因此導(dǎo)致現(xiàn)代化煤礦建設(shè)多個(gè)庫房，占用了大量的園區(qū)有效使用面積[23-24]。因礦井生產(chǎn)多是采用連續(xù)生產(chǎn)方式，倉儲(chǔ)庫房的物資需隨時(shí)取用，需對(duì)每個(gè)倉儲(chǔ)庫房配置多名庫房管理人員以保障倉儲(chǔ)隨時(shí)有人。因此，這種取送物資方式倉儲(chǔ)管理人員多、總體效率低。

2 煤礦智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)合煤礦智能倉儲(chǔ)既要存放大型電機(jī)類設(shè)備，又要存放零散傳感器類小件和錨桿管路等長條類設(shè)備的特點(diǎn)，研究提出了煤礦智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)的總體架構(gòu)。煤礦智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)主要由庫房門禁管理系統(tǒng)(車輛管理系統(tǒng)、人員管理系統(tǒng))、內(nèi)部智能取放系統(tǒng)(四向穿梭車、堆垛機(jī)等)、智能裝卸系統(tǒng)(智能行吊、智能叉車等)、智能配送系統(tǒng)(智能AGV牽引車、無人配送車輛等)、智能倉儲(chǔ)管控系統(tǒng)等部分組成，系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 煤礦智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)總體架構(gòu)

由圖1可以看出，煤礦智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)總體架構(gòu)分為3個(gè)層級(jí)，最底層為基礎(chǔ)設(shè)備系統(tǒng)層，主要完成智能倉儲(chǔ)基礎(chǔ)信息獲取、智能倉儲(chǔ)具體工作過程的執(zhí)行動(dòng)作；第二層為各子系統(tǒng)控制層，實(shí)現(xiàn)對(duì)各子系統(tǒng)下各設(shè)備的智能管控；第三層為核心管控層，實(shí)現(xiàn)對(duì)各子系統(tǒng)的綜合管控，完成對(duì)物資出入庫、取送、配送等全過程的智能管控，并實(shí)現(xiàn)與礦井其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)互通。

(1)智能門禁管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要通過智能AI攝像頭類設(shè)備，對(duì)出入智能倉儲(chǔ)的車輛車牌和人員人臉進(jìn)行識(shí)別，并與智能倉儲(chǔ)管控平臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行互聯(lián)比對(duì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)入車輛和人員的智能識(shí)別，并開啟智能倉儲(chǔ)相關(guān)出入門類設(shè)備。

(2)內(nèi)部智能取送系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過智能穿梭車或智能堆垛機(jī)等設(shè)備對(duì)智能倉儲(chǔ)的物資實(shí)現(xiàn)智能存放和智能取出，取放設(shè)備的具體配置需要結(jié)合智能倉儲(chǔ)存放貨物的種類數(shù)量、取放節(jié)拍數(shù)和智能倉儲(chǔ)的空間大小等綜合考慮。

(3)智能裝卸系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要通過智能行吊和智能叉車類設(shè)備，完成智能取放裝備和裝載貨物車輛之間的無縫銜接，通過智能裝卸系統(tǒng)的裝置實(shí)現(xiàn)物資裝載到取貨車輛，智能裝卸設(shè)備也可實(shí)現(xiàn)從入庫車輛上智能卸載車輛上的物資，智能傳遞給智能取放設(shè)備。

(4)智能配送系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要通過智能巡檢AGV牽引車或無人駕駛配送車輛等裝備實(shí)現(xiàn)物資裝載，而后按照智能倉儲(chǔ)指令，實(shí)現(xiàn)物資由智能倉儲(chǔ)到指定配送點(diǎn)的過程。該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)物資出入庫、庫內(nèi)狀態(tài)、門禁、智能裝卸車、智能物資配送等綜合智能管控，管控系統(tǒng)具有和礦方ERP及全生命周期等系統(tǒng)融合通信的能力，可根據(jù)ERP和全生命周期系統(tǒng)的指令完成對(duì)指定物資的取送、配送、盤點(diǎn)和分析等功能。

3 智能倉儲(chǔ)管控平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

3.1 總體功能

對(duì)上級(jí)管控系統(tǒng)，智能倉儲(chǔ)管控平臺(tái)要實(shí)現(xiàn)與礦井的生產(chǎn)經(jīng)營管理系統(tǒng)、綜合管控平臺(tái)、全生命周期等系統(tǒng)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，可將智能倉儲(chǔ)物資等實(shí)時(shí)狀態(tài)和分析數(shù)據(jù)等信息推送給各系統(tǒng)，并接受各系統(tǒng)指令，按指令信息內(nèi)容完成物資出庫、入庫、盤點(diǎn)、分析等操作。對(duì)下級(jí)子系統(tǒng)，智能倉儲(chǔ)管控平臺(tái)要完成對(duì)門禁管理系統(tǒng)、內(nèi)部智能取放系統(tǒng)、智能裝卸系統(tǒng)、智能配送系統(tǒng)等的智能管控，實(shí)現(xiàn)物資進(jìn)出、存放、裝卸、配送全過程的智能管控。智能倉儲(chǔ)管控平臺(tái)具備多倉儲(chǔ)協(xié)同綜合管理、不同對(duì)象權(quán)限管理、物資短缺預(yù)警分析提醒、領(lǐng)用流程自定義、物資信息管理、取入存等規(guī)則及優(yōu)化策略管理，可實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)全過程模塊化、流程化的智能管控。

3.2 基礎(chǔ)信息管控

基礎(chǔ)信息管控主要完成領(lǐng)用人和庫管人員的權(quán)限管理、貨區(qū)信息、貨位信息、貨架信息、托盤信息、取送設(shè)備、裝卸設(shè)備、物資狀態(tài)信息、單據(jù)信息類型、條碼編制、單據(jù)使用規(guī)則、收貨制度、波次管控等功能。

3.3 出入庫實(shí)時(shí)分析及管控

出入庫實(shí)時(shí)分析及管控主要完成可自定義入庫方式、入庫物資智能分配存儲(chǔ)貨區(qū)、不同物資預(yù)設(shè)多驗(yàn)收方式、物資到庫位及存放區(qū)多方式入位、智能定位存放、入庫驗(yàn)收不合格及退貨管理、物資集中或分散多方式出庫、依據(jù)出入庫指令合理規(guī)劃出入庫波次、物資路徑智能規(guī)劃、多方式智能取放、多方式復(fù)合確認(rèn)、智能庫存盤點(diǎn)、智能庫存狀態(tài)更新等功能。

3.4 庫存趨勢(shì)及需求融合分析

庫存趨勢(shì)及需求融合分析可根據(jù)倉儲(chǔ)內(nèi)庫存和出入庫頻次節(jié)拍等狀態(tài)，智能分析不同物資趨勢(shì)狀態(tài)；并對(duì)庫存過多使用頻次較低的物資進(jìn)行趨勢(shì)分析提醒，提醒庫管和相關(guān)人員根據(jù)需要減少該類物資采購降低庫存數(shù)量，當(dāng)某種物資使用頻率成增高趨勢(shì)時(shí)，提醒和生成預(yù)采購相關(guān)信息，推送給ERP等系統(tǒng)，以提前發(fā)起采購，避免物資使用短缺。

智能倉儲(chǔ)管控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)和綜合管控平臺(tái)、全生命周期、井口超市等系統(tǒng)融合聯(lián)動(dòng)分析的功能。例如全生命周期系統(tǒng)判斷400 kW電機(jī)將于1個(gè)月后有3臺(tái)會(huì)發(fā)生故障，智能倉儲(chǔ)管控平臺(tái)需根據(jù)該條信息自動(dòng)盤點(diǎn)庫房內(nèi)400 kW的電機(jī)數(shù)量，根據(jù)庫存數(shù)量判斷是否需要進(jìn)行該電機(jī)采購的發(fā)起。智能倉儲(chǔ)管控平臺(tái)與井口超市系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)融合分析，根據(jù)井口超市物資消耗的數(shù)量自動(dòng)生成領(lǐng)取物資信息，待有關(guān)人員審批通過后，智能配送車輛自動(dòng)進(jìn)入智能倉儲(chǔ)內(nèi)，智能倉儲(chǔ)管控平臺(tái)根據(jù)出庫信息將相關(guān)物資裝入智能配送車輛，車輛按照設(shè)定路線和目的地將物資智能配送至井口超市，智能倉儲(chǔ)管控平臺(tái)自動(dòng)完成本次流程并更新庫存狀態(tài)。

3.5 統(tǒng)計(jì)及報(bào)表功能

智能倉儲(chǔ)管控平臺(tái)的管控界面具有倉儲(chǔ)數(shù)據(jù)羅盤類展示、出入庫數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析展示、在庫數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、倉儲(chǔ)狀態(tài)裝置、實(shí)景3D地圖、各種趨勢(shì)分析報(bào)表等綜合展示、統(tǒng)計(jì)和報(bào)表統(tǒng)計(jì)等功能。

4 智能倉儲(chǔ)管控平臺(tái)功能模塊設(shè)計(jì)

4.1 智能門禁管理系統(tǒng)

(1)車輛門禁管理。該模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛出入庫的智能化管理。通過配置智能AI技術(shù)類攝像頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)出入庫車輛的識(shí)別，待確認(rèn)屬于系統(tǒng)準(zhǔn)入車輛后自動(dòng)開啟快速升降門類設(shè)備，當(dāng)車輛完成卸貨或裝貨車輛駛離庫房后自動(dòng)關(guān)閉快速升降門類設(shè)備，期間對(duì)是否有人員及其他車輛出入進(jìn)行智能管控。同時(shí)在倉儲(chǔ)門口處，配置必要的光柵和雷達(dá)類測(cè)量設(shè)備，對(duì)車輛物資高度等進(jìn)行掃描監(jiān)測(cè)并與系統(tǒng)信息進(jìn)行比對(duì)。

(2)人員門禁管理。該模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)出入庫人員進(jìn)行智能化管理。通過AI識(shí)別類技術(shù)對(duì)出入庫領(lǐng)用物資人員和庫房管理人員進(jìn)行識(shí)別，與系統(tǒng)信息進(jìn)行比對(duì)，對(duì)準(zhǔn)入人員自動(dòng)打開人員出入門。在倉儲(chǔ)內(nèi)通過視頻識(shí)別技術(shù)對(duì)人員行為監(jiān)測(cè)和跨區(qū)域危險(xiǎn)報(bào)警等監(jiān)測(cè)。

4.2 內(nèi)部智能取送系統(tǒng)

(1)智能堆垛機(jī)。智能堆垛機(jī)是一種高效、全向移動(dòng)、超高精度、超大載重、安全可靠的倉儲(chǔ)取送裝置。當(dāng)煤礦庫存物資重量在1 000 kg以上且物資數(shù)量居多時(shí)，配置智能堆垛機(jī)較合適。智能堆垛機(jī)大多采用條碼帶尋址實(shí)現(xiàn)定位，配置防碰撞監(jiān)測(cè)和避障監(jiān)測(cè)類傳感器，一般定位精度為5 mm，水平移動(dòng)速度為160 m/min，升降速度為30 m/min，貨叉最大伸縮速度為40 m/min。配置堆垛機(jī)的智能倉儲(chǔ)，考慮到合理性和經(jīng)濟(jì)性，需將小件合理歸類至不同尺寸的托盤里，堆垛機(jī)對(duì)整體托盤進(jìn)行存取，實(shí)現(xiàn)對(duì)倉儲(chǔ)物資整體的合理取送。

(2)智能四向穿梭車。智能四向穿梭車是一種多機(jī)協(xié)同運(yùn)行、四向移動(dòng)、超高精度、較大載重、安全可靠的倉儲(chǔ)取送裝置。當(dāng)煤礦庫存物資重量在1 000 kg以下且物資數(shù)量居多時(shí)，配置穿梭車較合適。智能四向穿梭車一般采用光電條碼定位方式，同時(shí)也配置防碰撞及避障監(jiān)測(cè)類傳感器，一般定位精度為5 mm，水平移動(dòng)速度為70 m/min。與堆垛機(jī)相比，四向穿梭車具有同條庫位和同層庫位多車同時(shí)協(xié)同運(yùn)行優(yōu)勢(shì)，也有任意穿梭車可去往倉儲(chǔ)庫房內(nèi)任意庫位優(yōu)點(diǎn)。但穿梭車需配置升降機(jī)類裝置，實(shí)現(xiàn)不同倉儲(chǔ)庫位層數(shù)和高度的傳送。

(3)輸送機(jī)及檢測(cè)系統(tǒng)。為了便于對(duì)倉儲(chǔ)物資是否符合倉儲(chǔ)庫存放標(biāo)準(zhǔn)及對(duì)物資進(jìn)行識(shí)別判斷，需配置輸送機(jī)及檢測(cè)系統(tǒng)。主要由鏈條式或輥道式輸送機(jī)、頂升移載機(jī)和尺寸重量檢測(cè)裝置組成。輸送機(jī)主要完成裝載系統(tǒng)和取送系統(tǒng)之間的銜接并在該過程中完成對(duì)物資尺寸重量的檢測(cè)。頂升移載機(jī)主要完成在輸送機(jī)輸送過程中對(duì)不同高差和不同方位之間快速、有效銜接的作用。尺寸重量檢測(cè)裝置主要通過配置非接觸式的光電類尺寸檢測(cè)裝置和重量檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)入庫物資是否與物資綁定信息一致及確保物資符合本次入庫尺寸和重量要求。

4.3 智能裝卸系統(tǒng)

智能裝卸系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)物資上下車輛的一個(gè)智能化過程。煤礦智能倉儲(chǔ)根據(jù)物資情況一般通過配置智能行吊、智能叉車、智能機(jī)械臂等方式完成智能裝卸。為了確保應(yīng)用效果，智能裝卸系統(tǒng)一般需限定裝載車輛停在一個(gè)特定的區(qū)間范圍，以便裝卸過程的精準(zhǔn)高效完成。

(1)智能行吊。智能行吊一般配置在倉儲(chǔ)庫房存放有特大件和超重件的場景，這些特大件和超重件往往不能存放在立體貨架上。根據(jù)倉儲(chǔ)管控平臺(tái)指令，智能行吊能夠?qū)崿F(xiàn)裝卸過程的全自動(dòng)化，包括對(duì)物資自動(dòng)掃描、自動(dòng)對(duì)叉、自動(dòng)脫鉤、自動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)存放等全過程。智能行吊配置防碰撞等檢測(cè)設(shè)備，具有大跨度、載荷10 t以上、定位精度50 mm、智能尋跡等技術(shù)參數(shù)特點(diǎn)。

(2)智能叉車。智能叉車也是一種用于倉儲(chǔ)取送和車輛裝載之間的智能化銜接過程。通過智能叉車和智能倉儲(chǔ)取送設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)物資的交接，然后由智能叉車完成物資到裝載車輛之間的自動(dòng)裝卸。智能叉車配置防碰撞等檢測(cè)設(shè)備，一般具有自主行走、負(fù)載2 000 kg、直線運(yùn)行速度45 m/min、轉(zhuǎn)彎運(yùn)行速度20 m/min、停車及定位精度10 mm等技術(shù)參數(shù)特點(diǎn)。

(3)智能機(jī)械臂。智能機(jī)械臂一般配置在中小件成包裝的倉儲(chǔ)場景中。倉儲(chǔ)取送系統(tǒng)將物資運(yùn)送至智能機(jī)械臂范圍內(nèi)，由智能機(jī)械臂完成物資到裝載車輛的裝卸過程。智能機(jī)械臂一般都是應(yīng)用于物資外形基本一致，或者經(jīng)過二次包裝標(biāo)準(zhǔn)化的物資裝卸過程，對(duì)非標(biāo)物資實(shí)用性較差。

4.4 智能配送系統(tǒng)

智能配送系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)物資從倉儲(chǔ)到應(yīng)用場景的無人化配送過程，主要有智能AGV牽引車、智能無人配送車來實(shí)現(xiàn)該過程。智能AGV牽引車一般用于配送中小型集中運(yùn)輸?shù)奈镔Y，配送至室外或樓外等集中物資需求場景。智能無人配送車主要用于配送辦公用品、勞保用品、文件類較小型物資，一般具備自動(dòng)進(jìn)出電梯，并將物品物資直接送到領(lǐng)用人所在具體辦公區(qū)域的能力。

(1)智能AGV牽引車。智能AGV牽引車一般采用電磁和光學(xué)相結(jié)合的尋跡導(dǎo)航方式，能夠按照規(guī)定路徑行駛，同時(shí)配置必要的防碰撞測(cè)距類傳感器，實(shí)現(xiàn)配送過程的安全防護(hù)，大多都采用電池驅(qū)動(dòng)的方式。一般可通過上位機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)配送路徑、配送經(jīng)過點(diǎn)、配送終點(diǎn)、返回路徑的設(shè)置。背馱式AGV牽引車一般負(fù)載能力為50 kg，直線運(yùn)行速度為60 m/min，轉(zhuǎn)彎運(yùn)行速度為30 m/min，停車精度為±10 mm，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)料箱的整體運(yùn)輸。牽引式AGV牽引車一般可實(shí)現(xiàn)后面掛載4～6節(jié)裝載車斗，負(fù)載牽引能力為6 000 kg，直線行駛速度為90 m/min，轉(zhuǎn)彎行駛速度為25 m/min，導(dǎo)航和停車定位精度為10 mm。

(2)智能無人配送車。智能無人配送車較智能AGV牽引車具有能進(jìn)入建筑內(nèi)、行駛路線不固定、配送終點(diǎn)更靈活等特點(diǎn)。智能無人配送車配置的感知設(shè)備較多，一般配置必要的激光雷達(dá)、攝像頭、毫米雷達(dá)波、紅外測(cè)距等傳感器裝備。智能無人配送車為電池驅(qū)動(dòng)，采用激光雷達(dá)掃描測(cè)距、視頻識(shí)別加GPS定位等多方式融合定位。智能無人配送車負(fù)載能力為50 kg，爬坡能力為15°，直線運(yùn)行速度為120 m/min。智能無人配送車具備與門禁、閘機(jī)、電梯融合通信自動(dòng)開啟和自動(dòng)進(jìn)出的功能，通過上位機(jī)系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)入智能倉儲(chǔ)領(lǐng)用相應(yīng)物資，并智能配送至物資需求人處。

5 煤礦智能倉儲(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)

5.1 煤礦智能倉庫入庫管控

入庫管控技術(shù)為煤礦智能倉儲(chǔ)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，入庫管控的效果將直接影響物資入庫的效率。筆者結(jié)合煤礦物資的特點(diǎn)提出了入庫管控流程，當(dāng)入庫物資到達(dá)庫內(nèi)后，管控系統(tǒng)根據(jù)礦方ERP類數(shù)據(jù)信息對(duì)入庫物資進(jìn)行托盤和信息綁定，首次綁定需要庫管人員人工完成，倉儲(chǔ)系統(tǒng)通過堆垛機(jī)、穿梭車等方式輸出空托盤，如出入庫不在同一位置，通過智能叉車、智能行吊類設(shè)備將空托盤移至入庫口，將入庫物資放入指定托盤中，經(jīng)過系統(tǒng)掃碼、重量、尺寸等檢測(cè)合格后，由輸送線按系統(tǒng)分配路徑進(jìn)行物資存放，如讀碼失敗或者檢測(cè)不合格，系統(tǒng)自動(dòng)將物資退回入庫口，進(jìn)行人工干預(yù)處理后二次檢測(cè)入庫，完成入庫后倉儲(chǔ)管控系統(tǒng)自動(dòng)更新庫存信息狀態(tài)。煤礦智能倉儲(chǔ)入庫流程如圖2所示。

5.2 煤礦智能倉儲(chǔ)出庫管控

出庫管控技術(shù)是整個(gè)智能倉儲(chǔ)的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。智能倉儲(chǔ)管控平臺(tái)接收到上級(jí)ERP類系統(tǒng)的出庫申請(qǐng)后，系統(tǒng)根據(jù)不同設(shè)備的出庫原則(例如先進(jìn)先出原則)，自動(dòng)提取物資出庫信息并生成出庫單，智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)開始執(zhí)行出庫任務(wù)，堆垛機(jī)或者穿梭車根據(jù)出庫信息取出對(duì)應(yīng)物資，輸送至出庫口，在出庫口根據(jù)物資存放情況，如需整托盤輸出，則直接由裝卸系統(tǒng)裝入運(yùn)輸車輛；如需人工從整托盤中揀選部分物資，則進(jìn)行人工揀選后裝入運(yùn)輸車輛，且系統(tǒng)自動(dòng)更新倉儲(chǔ)庫存狀態(tài)。如有剩余托盤進(jìn)行余盤回庫，對(duì)回收托盤進(jìn)行重量尺寸等監(jiān)測(cè)，依據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果通過堆垛機(jī)或穿梭車將托盤按類自動(dòng)放入倉儲(chǔ)相應(yīng)的庫位中。出庫申請(qǐng)也可直接登錄智能倉儲(chǔ)管控平臺(tái)提出出庫領(lǐng)用申請(qǐng)。煤礦智能倉儲(chǔ)出庫流程如圖3所示。

圖2 煤礦智能倉儲(chǔ)入庫流程

圖3 煤礦智能倉儲(chǔ)出庫流程

5.3 煤礦倉儲(chǔ)物資優(yōu)化布局技術(shù)研究

煤礦倉儲(chǔ)既要存放小件物資又要存放大件物資，且各礦存放物資種類數(shù)量不盡相同，為合理布局倉儲(chǔ)物資，研究并提出了中小件和大件布局相結(jié)合的存放技術(shù)原理。采用物資多級(jí)分類、前期低密度矩陣布局、同級(jí)同類同區(qū)域、高頻近出口、關(guān)聯(lián)近布局、按類匯聚、優(yōu)化全庫布局技術(shù)路線。物資優(yōu)化布局技術(shù)路線如圖4所示。前期根據(jù)煤礦具體情況進(jìn)行物資中小件和大件的初步分類劃分，一般建議按照4～6級(jí)分類，按照分類采用同級(jí)同類物資同巷道的布局原則，前期布局的物資采用低密度分散的方式布置，根據(jù)物資出庫頻率和節(jié)拍將高頻率出入庫的物資級(jí)布置在出入庫口附近。同時(shí)根據(jù)物資的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行優(yōu)化就近布局，類如錨桿類和錨固劑類應(yīng)就近優(yōu)化布局。根據(jù)平時(shí)出入庫使用情況，管控系統(tǒng)具備進(jìn)行物資存放位置微調(diào)的能力，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)全倉儲(chǔ)庫房的一個(gè)最優(yōu)布局。

圖4 物資優(yōu)化布局技術(shù)路線

大件物資布局存放按照出入庫口就近布置的總體原則，先劃分和確定最優(yōu)存儲(chǔ)位置，并設(shè)定最優(yōu)邊沿區(qū)域、次優(yōu)邊沿區(qū)域和可接受邊沿區(qū)域，根據(jù)礦方實(shí)際情況配置合理的大件存放區(qū)域。大件物資存放區(qū)域原則如圖5所示。

圖5 大件物資存放區(qū)域原則

6 應(yīng)用效果

6.1 巴拉素智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)

針對(duì)延長石油巴拉素煤礦倉儲(chǔ)存放設(shè)備相對(duì)單一的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用了3臺(tái)堆垛機(jī)作為智能取送設(shè)備，在材料庫建設(shè)4條存儲(chǔ)貨架，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)50 kg、1 000 kg、2 000 kg單元進(jìn)行存儲(chǔ)，配置有智能輸送機(jī)、智能頂升移載機(jī)、智能尺寸檢測(cè)等設(shè)備。采用智能叉車作為智能裝載設(shè)備實(shí)現(xiàn)物資的智能裝卸。采用智能AGV牽引車作為智能配送系統(tǒng)。巴拉素智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)于2021年下半年投入運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，取得了良好的使用效果。

6.2 曹家灘智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)

針對(duì)陜煤集團(tuán)曹家灘煤礦倉儲(chǔ)內(nèi)存放超大超重物資、錨桿錨網(wǎng)等超長物資、常規(guī)中小型物資的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用1臺(tái)智能行吊實(shí)現(xiàn)對(duì)超大超重物資的智能取放，智能行吊可直接實(shí)現(xiàn)對(duì)物資的裝載。超長物資采用1臺(tái)智能堆垛機(jī)實(shí)現(xiàn)物資取放，配置了2排貨架，其它中小型備件采用4臺(tái)智能四向穿梭車對(duì)物資進(jìn)行取放，通過智能叉車實(shí)現(xiàn)物資的智能裝載，采用1臺(tái)具備進(jìn)入電梯功能的無人配送車作為智能配送系統(tǒng)。曹家灘智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)于2021年下半年投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了多種物資融合協(xié)同高效運(yùn)行，也取得了良好的使用效果。

6.3 小保當(dāng)智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)

針對(duì)陜煤集團(tuán)小保當(dāng)煤礦倉儲(chǔ)內(nèi)存放超大超重物資、大件物資、常規(guī)中小型物資的特點(diǎn)，超大件物資設(shè)計(jì)采用潛伏式AGV牽引車、激光導(dǎo)航無人叉車取放物資，小件區(qū)域采用智能四向穿梭車取放物資。在車輛裝卸區(qū)域配置輔助物料自動(dòng)升降液壓臺(tái)和智能手臂裝載設(shè)備。采用具備進(jìn)入電梯能力的無人配送車和室外無人配送車作為智能配送系統(tǒng)。小保當(dāng)智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)于2020年下半年投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了多裝備智能調(diào)度協(xié)同運(yùn)行，使用效果良好。

6.4 智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)用效果分析

對(duì)已投入運(yùn)行的巴拉素煤礦、曹家灘煤礦和小保當(dāng)煤礦智能倉儲(chǔ)在空間利用率、減少人員、物資取送效率、物資利用率及經(jīng)濟(jì)效益方面進(jìn)行了分析，見表1。

表1 智能倉儲(chǔ)效果分析

7 結(jié)語

通過煤礦智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，給煤礦物資管控智能化帶來顯著的提升效果，極大地提升了智能化礦山相關(guān)物資保障供給和裝備維修的效率。后期將在如何根據(jù)各礦倉儲(chǔ)物資特點(diǎn)上進(jìn)行合理配置空間、倉儲(chǔ)高度、貨架形式和綜合布局方面的分析研究，提出煤礦智能倉儲(chǔ)的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)性配置方法。