智能型采样机系统在钢铁行业的应用前景

张春伟

1.引言

从系统论与产品线发展与管理的观点来看，单一的产品总会朝着产品的宽度与深度，以及系统的方向发展，技术也是朝着技术系统的方向进化。根据技术系统的科学进化法则，经过实践与技术研究表明，智能化是采样机产品系统进化的主旋律。

对于智能化，较权威的定义是指由现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业技术、智能控制技术汇集而成的针对某一个方面应用的智能集合。由此可以看出，智能化通常要结合某方面的应用。

从应用智能化角度看，智能化采样机系统可以分为基础级、增强级、专业级、全能级这几个阶段：

基础级的智能化采样机系统是指能够软件自动随机采样，在便捷方便地应用PLC以及专用操作系统来控制设备运行并监控设备状态。增强级的智能化采样机系统是指具有智能采样功能最大限度地进行采样，具有采样后自动包装并加密编码功能，杜绝采样过程中的人为因素，完全满足样品保密要求。专业级的智能化采样机系统是指进一步扩展智能化范围，实现采、制、化系统自动化、数据传输智能化全程保密管理、远程控制等功能特点。全能级的的智能化采样输运应用系统（数字化料场系统）是指进一步整合各类散装物料输运、采制化、应用等装备，实现系统的全自动人性化操控系统操作与配置，自主运行无人值守，远程运行自动监控，自动维护保养，与企业网无缝联接，真正实现一站式无人全能型智能化散装物料系统。

2.研发智能化采样机系统是发展的需要

采样机系统的智能化是发展的需要，是市场和用户增加效益的需要，更是企业控制成本的需要。在钢厂、火电厂、焦化厂等行业，原燃料管理一直是生产经营的重要组成部分。以钢企为例，钢铁焦化等厂的铁矿石、焦炭等原燃料占整个生产成本的60%以上，如何控制原燃料成本是企业实现经营效益的关键。采样机系统在控制成本方面的作用主要体现在：

一是智能化采样机能够保证采样的真实性、准确性和代表性，避免了采样代表性不够导致的成本增加。因为采样代表性存在系统性的缺陷，如车厢底部不能采样，边缘不能采样。这样的系统性缺陷容易被某些原料商利用，渗入次质原料或假原料。

二是智能化采样机具备采、制、化系统自动化、数据传输智能化，能避免在采制化过程中人为将样品掉包等因素的渗假，导致检测判定不准确，增加成本。

另外，在实际使用中智能化采样机的优势更为明显：

（1）减轻操作难度，提高操作效率，降低用人成本。操作效率与难度主要在于取样、打包、控制环节。原始取样大多数的人工环境恶劣，用机械取样，再到自动化打包、远程控制全自动运作，大大降低了劳动强度和人工管理成本。

（2）提高系统管理效益。当产品自动化智能化达到某个程度，必然要跳出产品系统本身，智能化采样机系统就适应了这种要求，延伸的原燃料管理系统将与企业ERP系统紧密相联，从而实现系统管理效益的最优化。

（3）增强企业综合竞争力。十八大后，市场化程度的加剧，对企业运营提出了更高的要求，主要体现在效率、成本、服务、质量等方面。智能化采样机系统将进一步发展与企业管理系统融合，并加强自身的自运行、自维护能力，持续高效，达到保证原燃料品质，提升燃料管理应用效率，增收创效。

3.采样机发展与智能化的探索

多年与各钢厂、大电厂、设计院等用户交流过程中，万通科工的智能化发展也不是一帆风顺，对智能化的认识和技术发展也经过逐步被认识、被重视，并成为主流的发展历程。

20世纪90年代中期，我国引进了国外的采样机技术，并最早在电企使用。由于国外原燃料管理流程与我国国情的巨大差异，进口采样机存在水分适应性低、复杂物料适应性差、保密性低、受人为因素干扰程度高等缺陷，无法正常运行，其检验结果并不能客观公正地反映原燃料的真实品质。然而这种情况在电企经营压力小，忙于扩充发电量的大背景下没有得到充分的重视。

20世纪90年代末，随着市场对人工采样以及进口采样机效果差异不满增加，国内开始出现了最早的机械化采样机。万通科工也恰好在那个时候开始自己研发，是国内第一批进行采样机系统研发的企业。当时的机械化随机布点采样技术在一定程度上提高了样品的代表性（现已经在很多企业推广使用），一定程度上缓解了人工采样带来的缺陷，但在使用过程中又发现机械化采样机存在的不足，如采样范围受限，对于深度、边缘处会因为控制精度的问题而不能采样，收集的样品需要人工标识，采样收集的样品保密性差，人为干扰因素多等问题。使某些原煤供应中间有商可乘之机，给钢企或电企的管理无形中增加不少难度。如何确保采样的公平、公正，从而在根本上杜绝人为因素的干预，提升系统效率，这就是智能化采样机发展的缘起，从一开始，智能化的发展就与用户的管理与效益的提升密不可分，它是控制成本的利器。

2001年万通科工开发了第一台机械采样机，2007年，成功开发研制出了国内第一台智能化概念的汽车采样机，严格按国家标准解决了全断面采样杆采样深度最深和车厢两边的安全距离最小的难题，创新开发了自动车厢画框软件。2009年，万通科工在涟钢项目上中标，从而拉开了智能型采样机系统在钢企应用的序幕。在多年研究的基础上，总结第一台开发的技术上，一举推出了采样样品自动打包系统、燃料监管平台软件管理的智能化全新方案，使采样机真正实现了自动化运行和数据实时网络远程传输，大大提高了运行效率，做到了公平客观。由此万通科工也率先成为行业内第一家采样机装备和软件系统集成商，成为行业智能化采样机的新标杆。2011年后，万通科工不断研究与开发不同物料的采样技术，并与智能化系统紧密融合，以解决不同行业、不同散装物料的采制化以及输运管理需求。

4.智能化的重要技术突破

（1）自动采样打包系统的突破

自动采样打包系统即自动包装、无人值守，自动编码。RFIC读写卡技术，加密传输。可实现采制化全过程的高保密自动化。万通科工开发的智能化采样机的自动打包机具有自动供袋、上袋、灌装、折边封口和送包等功能，自动完成样品的装袋和折边封口工作。其核心控制部分采用可编程控制器及MT506M触摸屏，可与采样机的主控系统连接通讯，使该系统的自动化程度和人机界面可操作性达到国内领先水平。包装机可以设定最小空袋数，具备断线和缺线的自动报警提示功能。通过视频系统能真正实现无人值守，在包装过程中杜绝任何人员进入包装室，实现了采制化全过程的高保密性管理。

万通科工智能化采样机的自动采样包装系统将RFIC读写卡技术创造性地应用于样品包装袋的编码保密标识上。RFIC读写卡技术的最大特点是将样品的识别信息由程序加密算法自动加密编码后写入RFIC卡，由于双盲保证，操作人员检验人员都不能知道编码所包含的识别信息不能更改信息，彻底杜绝了操作人为因素的干预，完全满足样品编码的全过程保密性要求。而且编码可以在网络上进行加密传输，适应MFS系统网络保密管理的要求。同时，RFIC卡可以重复使用，大大降低了使用成本。

（2）自主研发进厂原燃料监管系统（MFS软件系统）

MFS软件系统即保密性强、安全性好、可维护性、易操作，可实现采制样的远程控制。万通科工自主研发的MFS软件系统（也称“进厂原燃料监管系统”）是专门为进厂原燃料的采样、制样和化验三个环节的保密管理而设计的一款专用管理系统软件，能完美地实现采制样的远程控制，是智能化采样机功能的延伸和扩展。作为一款专用管理软件，MFS系统具有保密性强、安全性好、可维护性、可操作性等特点。

MFS系统综合利用射频、条码、嵌入式设备、图像识别、视频、PLC、GSM短信、无线网路和有线网络等现代化信息技术，对原燃料的称重、采样、制样、化验、管理、结算等业务进行独立统一的保密管理。MFS系统最大程度地提高原燃料采制样和质检的商业敏感信息的保密性，保护工作人员不受外界因素干扰，是原燃料监管的专业网络管理平台。MFS系统的推广和应用结束了原燃料采制样化行业人工管理的传统质检管理模式的时代，提高企业的现代化专业管理水平。自动化程度高，监管力度大，从而为企业和供应商提供客观公正的质检数据，能更有效地维护供需双方的合法利益。

5.智能化是未来市场的主力军

随着国家提出企业创新升级转型，快速提升工业装备智能化、数字化技术的开发战略，散装物料系统装备与数字化料场系统结合的智能化进程将大大加快。相对于其他普通采样机，智能化采样机系统将为企业创造更大的经济效益和社会价值。

目前，国内约有400多家钢铁企业，按平均每家钢厂3台智能化采样机计算，钢厂即需智能采样机1200台。万通科工智能化采样机系统、数字化料场系统等，将会为用户创造出更大的价值。从2007年的第一代到2009年的提升后的第二代，万通科工智能化采样机经过2年多时间的跟踪服务完善，目前又在本钢、济钢等多家企业投入使用，为用户创造了巨大的经济效益，受到了用户的好评。

创新永无止境，进步持续不断。智能化采样机系统的发展依然有着长足的进步空间。比如：新型化验检测技术的发展、新型采样技术方案的研究，与企业库存管理管理、工艺控制系统的高度集成，与原料商系统的集成与数据共享，与企业财务供应链等系统的对接，成本控制体系优化方案的研究等等。本着挖掘并满足用户需求的方向，万通科工真诚希望能与国内外同行一起共同研究开发，以推进我国工业设备智能化的进程。