Xây dựng hệ thống tự động thu thập, phân tích, xử lý thông tin hỗ trợ công tác điều hành, quản lý sản xuất tại nhà máy tuyển than

Băng tải đóng vai trò rất quan trọng trong dây chuyền tuyển than vì khả năng vận chuyển lớn, liên tục, chi phí hợp lý. Băng tải bao gồm hệ khung đỡ bằng thép, các con lăn, các quả lô (lô dẫn hướng, lô kéo, lô căng...), động cơ, hộp số và dây đai băng tải. Các đai băng tải thường được chế tạo từ các lớp bố bằng vải/sợi tổng hợp hoặc dây thép, bên ngoài là cao su hoặc nhựa tổng hợp.

Thông thường chi phí đầu tư cho các hệ thống băng tải thường chiếm từ 12 đến 25% chi phí sản xuất, trong đó đai băng chiển đến 50%, nên việc giảm chi phí vận hành cho hệ thống băng tải sẽ đồng nghĩa với việc giảm giá thành sản phẩm.

Trong quá trình vận hành, đai băng phải chịu tải trọng lớn, liên tục cọ sát với con lăn, quả lô nên rất dễ bị rách, thủng, biến dạng, hỏng mối nối. Khi đai băng tải bị yếu hoặc chịu tác động mạnh, nó có thể bị thủng, rách hoặc đứt, dẫn đến việc vật liệu chuyên trở bị rơi vãi, làm kẹt con lăn, quả lô.... Việc dừng sửa chữa, thay thế, phục hồi hoạt động của băng tải đòi hỏi một chi phí lớn chưa kể đến chi phí để làm vệ sinh vật liệu rơi vãi, chi phí năng lượng và thời gian nghỉ việc của toàn bộ dây chuyền. Việc phát hiện sớm các biểu hiện bất thường của đai băng sẽ góp phần giảm thiểu sự cố liên quan đến toàn hệ thống hoặc có thể lập kế hoạch bảo trì, bảo dưỡng hợp lý hơn, qua đó sẽ tăng hiệu quả và năng suất lao động.

Đề tài Xây dựng hệ thống tự động thu thập, phân tích, xử lý thông tin hỗ trợ công tác điều hành, quản lý sản xuất tại nhà máy tuyển than do nhóm tác giả gồm Cơ quan chủ trì Viện ứng dụng công nghệ cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài ThS Nguyễn Quang Hải được triển khai từ tháng 1/2018 đến tháng 6/2019. Sản phẩm của đề tài đã được thử nghiệm thực tế tại phân xưởng Tuyển 2 của công ty Tuyển than Cửa Ông và các đơn vị khác bao gồm: Hệ thống giám sát băng tải; Hệ thống theo dõi hoạt động của động cơ; Hệ thống MQTT Broker và MQTT App để theo dõi trạng thái hoạt động của băng tải và động cơ từ mạng Internet trong thời gian thực.

Trong những năm gần đây các hệ thống giám sát băng tải sử dụng công nghệ thị giác máy và giám sát từ tính đã được một số đơn vị quan tâm, phát triển. Trong số này có thể kể đến công ty BeltSpy System (Thịnh vượng chung Úc) và Belt Vision System từ hãng Aplik (Cộng hòa Chile). Ngoài ra một số công ty và trường đại học cũng đã tham gia tích cực vào lĩnh vực này:

- Beltspy™ là hệ thống giám sát và thẩm tra đai băng tải dành cho các hệ thống mỏ ngầm. Nó được thiết kế sử dụng khi hệ băng tải đang hoạt động có tải. Một trạm giám sát được lắp thêm trên bề mặt đai băng cho phép người vận hành thẩm tra cả hai mặt của đai băng (mặt vận chuyển và mặt con lăn) dựa trên việc phân tích hình ảnh có độ phân giải cao. Các vị trí hình ảnh được tham chiếu với một điểm gốc trên đai băng và được lưu trữ trong máy tính để làm dữ liệu so sánh với các kết quả giám sát sau đó. Thuật toán đặc thù được sử dụng để phát hiện các sự biến dạng, sự cố của mối nối đai, mép đai....

- Hãng Aplik đưa gói giải pháp tương tự nhưng kết hợp thêm các giải pháp về truyền thông và điều khiển. Các chỉ thị “Phát hiện điểm cắt” cung cấp khả năng: 1) đo độ dài và độ rộng của đai băng, kết quả được lưu giữ và sử dụng để đánh giá sự tiêu hao/biến dạng của đai băng. 2) Chỉ thị điểm bị cắt (rách) của đai băng, kích thước và vị trí trên bề mặt đai băng và cảnh báo dừng nếu cần thiết. 3) Đo sự lệch ngang: chỉ thị đo sự lệch ngang của đai băng và đưa cảnh báo nếu cần thiết. 4) Dự báo đứt băng: căn cứ trên các số liệu đo và phân tích, đưa ra dự báo về khả năng đứt/rách băng và vị trí đứt/rách.

- Trường Tổng hợp Kỹ thuật Mỏ Wroclaw (WUT - Ba Lan) đưa ra giải pháp kết hợp giám sát hoạt động băng tải dựa trên thị giác máy kết hợp với giám sát tín hiệu từ tính (của các bố thép trong đai băng). Hệ thống này kết nối với phòng điều khiển trung tâm qua mạng không dây.

Sản phẩm của đề tài đã đáp ứng được các yêu cầu như trong thuyết minh. Qua nghiên cứu thử nghiệm, đề tài có kết luận:

· Giải pháp sử dụng camera IP làm cảm biến thị giác để phân tích, phát hiện tốc độ băng tải, độ lệch đai băng, hay các biểu hiện bất thường trên bề mặt băng là một hướng đi đúng đắn. Nó cho phép khai thác được tất cả các thế mạnh của Camera IP và có thể tích hợp với bất kỳ các hệ camera giám sát đã có. Việc giám sát có thể thực hiện liên tục không làm giám đoạn quy trình sản xuất. Việc xử lý hình ảnh có thể thực hiện không phụ thuộc vào khoảng cách địa lý.

· Giải pháp đưa tham số hoạt động của hệ thống giám sát băng tải, tham số hoạt động của động cơ 3 pha lên mạng Internet cũng là một hướng đi phù hợp với xu thế ứng dụng CNTT; nó cho phép người quản lý có thể theo dõi trạng thái hoạt động của hệ thống một cách nhanh chóng, ở mọi nơi, mọi lúc.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 16862/2019) tại Cục Thông tin KHCNQG.

Đ.T.V (NASATI)