严晨

摘 要：堆取料机是一种重要的机械生产设备，在多个生产领域都有重要的作用，随着社会经济的发展，堆取料机的用途势必会更加广泛。实现堆取料机的智能化，是提升作业效率，降低作业成本，促进经济发展的重要举措，基于此，文章主要就堆取料机的智能化发展做一番探究。

关键词：堆取料机；智能化；发展趋势

中图分类号：TH237 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）36-0069-02

Abstract： The stacker-reclaimer is an important mechanical production equipment， which plays an important role in many production fields. With the development of social economy， stacker-reclaimer is bound to be used more widely. To realize the intellectualization of stacker-reclaimer is an important measure to improve the working efficiency， reduce the operating cost and promote the economic development. Based on this， this paper mainly probes into the intelligent development of stacker-reclaimer.

Keywords： stacker-reclaimer； intelligence； development trend

技术推动着社会的发展，经济促进着技术的进步，随着我国社会经济的迅速发展，我国的科学技术也取得了显著的进步，互联网、物联网、自动化技术、智能化技术逐渐渗透到社会中的各个领域，极大的推动了社会各行各业的迅猛发展。堆取料机作为一种重要的生产设备，在社会多个领域都有广泛的用途，尤其是在料场中的应用更是极大的提升了作业效率。但与西方发达国家相比，我国对堆取料机的应用还不够娴熟，因此加大技术的研究力度，实现堆取料机的智能化成为当前的重要任务。下文以西方发达国家堆取料机的智能化发展为切入点，分析我国堆取料机智能化的实现途径[1]。

1 发达国家对堆取料机的智能化应用

结合发达国家对堆取料机的应用历史与应用现状分析，我们能将发达国家对堆取料机的应用历程分为三个阶段：手动运行、半自动运行以及全自动运行（智能化运行），下面就这三个发展阶段分别进行分析。

1.1 手动运行阶段

在堆取料机运行之初，普遍采用司机手动操控机器进行作业，也就是手动运行[2]。手动运行是一种比较原始的应用方式，不仅需要耗费大量的人力资源，也需要耗费大量的时间，且作业效率与作业质量均得不到有效的保证。此外，因为是人力操作，因此精准度得不到有效的保证，无法避免在取料作业时发生操作失误的情况，因此随着科技的发展，这种手动运行的方式已经逐渐被人们放弃。

1.2 半自动运行阶段

当科技发展到一定程度时，人们试着在堆取料机中加入技术的因素，使其在一定程度上能脱离人力自己作业，即堆取料机的半自动运行。半自动运行阶段在堆取料机的发展历程中较为重要，它意味着机械与技术的有机结合，也意味着全自动运行的到来[3]。在堆取料机的半自动运行阶段，已经不需要司机的全程操控，司机只需在机械中输入参数，堆取料机就能独立完成取料作业，由此可以看出，半自动运行是堆取料机运行历程的一大进步，但也仍旧存在些许欠缺，例如在作业过程中虽然不需要司机的全程操控，但仍旧需要司机手动输入参数，并全程监督机械设备的运行状况，在必要时做出调整，因此半自动运行也没有将人力从取料作业中完全解放出来。

1.3 全自动运行阶段

在堆取料机的全自动运行阶段，使用堆取料机进行取料作业时不再需要人力手动操作，也不需要司机手动输入参数，只需要在中控室中向取料机进行指令作业，取料机就能准确无误地完成取料、放料整个工作[4]。由此可以看出，全自动运行阶段的取料机已经成为一个独立运行、独立作业的单元，使堆取料机能够在无人操作的情况下按照指令独立完成作业。而堆取料机全自动运行的实现需要建立在一个独立的管理系统与传感器装置的基础上，通过传感器与管理系统，堆取料机能自动识别指令，并按照指令完成自我调整，最终完成取料作业。同时在传感器以及管理系统的控制下，堆取料机还具有自我保护的能力，如果在堆取料过程中发生运行故障，它能根据故障的特征完成自我识别与诊断，有效降低故障影响。因此全自动运行模式能最大程度的将人力从堆取料作业中解放出来，降低作业成本，提高作业效率，所以这种全自动的堆取料机将是堆取料机的必然发展方向，也是我国堆取料机的未来发展方向。

因我国对堆取料机的应用与研究较晚，因此我国对堆取料机的应用普遍停留在手动运用与半自动运用阶段，全自动的运用在我国还没有实现普及，但是国外一些发达国家，如德国、日本等早在21世纪初就开始了堆取料机的全自动运行阶段，并经过不断的探索与完善逐渐形成两种具有代表性的智能运行模式：以德国为代表的全自动运行模式以及以日本为代表的远程控制模式。以德国为代表的全自动运行模式属于典型的智能化控制模式，这种控制模式下的堆取料机能自动识别作业地址、自动识别堆料并自动完成取料放料，且整个作业过程均不需要工作人员的手动参与，工作人员只需在中控室监控堆取料机即可[5]。以日本为代表的远程控制模式虽然也属于智能化控制的一种，但较之全自动控制模式，它在智能化控制方面存在些許欠缺。远程化控制主要是在通过远程控制的方式向堆取料机发出指令，堆取料机按照指令完成堆取料作业，同时在取料过程中工作人员也需要对其进行监控，并在必要时对其的运行程序进行调整，此外，这种运行方式的最大缺点就是受空间的影响大，它只适用与小型料场，但在大型料场中则难以运行，如果料场中的设备过多，使用远程控制的方式也会为取料作业增添许多难度。

2 堆取料机的智能化发展途径

2.1 应用3D激光扫描，实现堆取料机料堆识别

形状不固定是料场料堆的一大特点，并且料场的环境较为复杂，存在很多不确定因素，如果堆取料机不具备识别料堆形状的功能，就不能完成智能化的取料作业。在手动运行阶段，由技术人员识别料堆形状，确保取料的正确性，但是在智能化的运行模式下，堆取料机要具备自动识别料堆形状的功能，才能确保取料作业的顺利进行。为此，就需要利用3D激光扫描技术，来帮助取料机实现辨别料堆形状的功能。3D激光扫描技术能够通过物体表面对激光的反射判断物理的距离，并利用激光在物体的各个点建立一个激光矩阵，通过X-y轴的旋转将物体的各项信息组建成一个数据库，进而帮助取料机识别料堆的形状。在应用3D激光扫描技术，来帮助取料机实现辨别料堆形状时，需要注意以下问题：（1）尽管当前对3D激光扫描技术的应用已经较为成熟，但是3D激光扫描技术自身的缺陷有时会对堆取料机的职能化运行造成影响，例如在利用3D激光扫描技术获取料堆信息时，激光矩阵获取到的数据量是非常庞大的，使得数据库中的信息数据难以运转更新，在一定程度上影响堆取料机的使用性能。（2）应用3D激光扫描技术，来帮助取料机实现辨别料堆形状时需要一定的外部条件，也就是说对堆取料机的作业环境有一定的要求，例如料场中不能存在大量的粉尘；机械以及3D激光的技术参数要符合相关标准：扫描的半径必须大于等于85m，扫描的角度必须为180度等。

2.2 使用GPS定位测定技术，实现位置识别

在堆料取料作业中，需要堆取料机能测定识别料堆位置，并按照相关路线完成取料与堆料作业，因此如果堆取料机仅具备自动识别料堆形状的功能却不具备自动识别位置的功能，仍旧不能完成智能化的取料作业，因此需要依靠一定的技术，让堆取料机具有自动识别位置的功能。GPS灯位测定系统、编码器、回转仰卧坐标这三种技术可以帮助堆取料机实现智能化测定位置的功能，因此回转仰卧坐标、编码器在应用时存在一定的局限性，因此这里不做详细分析，下面重点探讨GPS定位测定系统在堆取料机智能化控制中的应用。在堆取料的悬臂头部以及固定部位各设置一个GPS定位测定系统，就能通过卫星系统准确识别、测算出堆取料机与料堆的距离以及料堆的具体位置，帮助堆取料机完成取料作业。应用这种技术，不仅能有效避免堆取料机悬臂部位的弹性变形，还能有效消减外力因素对测算系统的影响，因此测算的精准度高、定位准确。

2.3 实现自动检测，确保作业安全

安全系统是堆取料机不可缺少的一个系统，是保护堆取料机自身安全与作业安全的关键，因此堆取料机的智能化作业一定要建立在完备的安全系统之上。堆取料机的安全系统由自动检测系统以及保护功能系统组成。首先，在堆取料机的关键部位设置监控摄像头，通过监控摄像头实时监控堆取料机的运行情况。其次，在堆取料机的悬臂两侧以及前后等关键部位设置雷达防撞探头，避免堆取料机在作业过程中发生碰撞。另外，在堆取料机的承载旋转部位设置温度检测与异常振动检测元件，检测堆取料机的运行情况，避免发生运行故障。

3 结束语

总而言之，堆取料机的智能化发展是我国堆取料机的必然发展方向，为此，我國应加大技术研究力度、完善料场自动化系统，争取早日实现堆取料机的智能化应用。

参考文献：

[1]张永明.堆取料机的智能化发展研究[J].南方农机，2018，49（10）：42-43.

[2]赵庆斌，温丹.堆取料机无人化作业系统关键技术的研究[J].港口装卸，2015（04）：26-27.

[3]张龙，董丽利.物联网技术在顶堆侧取堆取料机上的应用[J].节能，2015，34（02）：55-58.

[4]周游，张洋.关于国内外堆取料机现状智能化研究[J].科技创新与应用，2014（09）：55.

[5]王碧凯.北方高寒地区斗轮堆取料机存在问题及改进方案研究[D].东北石油大学，2014.

[6]张瑞连，吴志坚.国内外堆取料机现状及智能化发展趋势分析[J].矿山机械，2013，41（06）：5-8.