基于智能化的矿山机械造型设计研究

2019-11-29秦显柱

商品与质量 2019年18期

秦显柱

山东省七五生建煤矿山东枣庄 277606

在我国以往的矿山机械理念中可以看出，机械的造型设计主要受到产品功能性、安全性以及使用方式等因素的影响。在以往的矿山机械造型设计中，主要以技术指导为主题，但随着造型设计要求的提升，矿山机械造型设计也再不断发生转变。矿山机械造型设计的主要理念在于将矿山机械产品的使用方式以及设计理念充分展现在产品造型外观上，同时考虑到矿山机械在使用过程中恶劣的工作环境，需要同样考虑到工业设计理论[1-2]。将矿山机械整体设计达到最优化的同时，使机械整体造型设计考虑到细节处理考究、布局合理、造型新颖以及线条优美等因素。具体如下：

1 矿山智能化系统

1.1 煤矿智能化轨道物流监控管理系统

系统可以实时掌握机车与矿车的具体位置和所载货物等信息，是集井下车辆考勤、矿车与物料运行轨迹跟踪、信息发布、日常管理等一体的综合性智能化轨道运输物流监控管理系统，大大提高了矿井轨道运输调度的自动化、信息化和智能化水平。精干辅助、重点梳理岗位运行人员，明确减人目标。一站式运输形成了设备运输的闭环管理。使用单位还可对运输情况进行评价，评价结果纳入运输队伍的绩效考核，极大地提高了运输人员的责任心和积极性。在煤矿这个高危行业，全面推行机械化换人、自动化智能化换人、大数据换人，全面推行“4D归零”重大工程，将矿井上下的枯燥（Dull）、肮脏（Dirt）、危险（Dangerous）和昂贵（Dear）的岗位和工种全部用自动化智能化置换清除，实现本质安全生产。

1.2 无人值守煤场计量系统

通过无人值守煤场计量系统的实施实现对从进门—称皮重—装载—称毛重—出门的整体煤炭发运管理。煤炭运销现场管理系统包括两个子系统：运销作业监控系统和运销信息管理系统。运销作业监控系统主要完成对煤炭运销作业全流程的监测和控制，包括门禁子系统、称重子系统、装载子系统、视频系统，实现车辆从进门—称皮重—装载—称毛重—出门全过程的监控。运销信息管理系统主要完成对围绕运销作业的业务数据的信息化管理，满足运销生产作业数据的管理需求和生产需求。

1.3 煤矿安全生产共享平台

基于临矿集团统一GIS“一张图”管理理念和统一的业务规范流程，采用云计算、大数据、移动互联网等技术建立新驿煤矿安全生产共享平台，包括：龙软GIS3．2绘图平台、“一张图”协同管理平台、安全生产共享平台、透明化矿山平台、安全生产共享综合管理移动门户系统，实现高度透明化和一体化管控，改善、提升矿企的整体形象和效益，为矿企管理层正确决策提供科学的矿山管理依据，使各级领导和管理部门能够及时、全面、准确地掌握情况，发挥系统的管理、分析与决策作用，实现矿企对安全生产情况的“看得见、管得了、控得住”的管理理念。

2 智能化矿山机械外形设计

矿山机械智能化设计主要利用系统对机械通用特征、标准特征以及自由特征进行分析。其中通用特征主要针对机械中使用相同或相似配件进行分析，在保证机械外形的同时将维修成本与制造成本控制在一定范围内；标准特征主要针对机械在设计中符合人机工程学的同时，满足国家或国际标准的相关要求，从而决定整体机械骨架结构；自有特征主要针对机械外形视觉的美观感与舒适度等因素进行设计，针对不同使用功能对机械的形态、色彩、材质等视觉与触觉进行分析设计。

3 智能化机械结构设计

矿山机械结构的主要设计为整体机械造型与内在支撑造型，通过整体结构设计与内在结构设计的结合，增加使用者的便捷程度，从而提升机械附加值。而操控室结构的合理设计能够让使用者在机械操作过程中更加准确，提升机械安全性。矿山机械的结构设计，考虑到其使用程度与操作行，需要结合机械使用场景，才能使机械结构设计更加具有有效性。由于矿山机械所使用造型环境较为复杂，主要用于露天或地下，背景为天空或植被，因此系统背景色较为复杂。根据机械工作环境对整体大背景进行分析，设定机械结构的颜色能够增加其醒目程度，例如，道路被判断为灰色系、植被为绿色系、天空为蓝色或白色。系统针对不同机械工作环境，利用拾色器对系统工作环境中每隔100像素进行饱和度、色相以及明度进行采样，通过分析后取平均值。

4 实验分析

为验证基于智能化的矿山机械造型设计系统的有效性，设计如下对比实验。以两组设计机械后的工作效率作为实验对象，分为两组，其中基于智能化的矿山机械造型设计系统为实验组，传统设计方法作为对照组，在控制单一变量的前提下，分别记录两组的机械工作效率工作效率。对两组实验数据设定相应的条件，为保证实验的公平性，实验组、对照组参数始终保持一致。为了验证矿山机械造型设计的差异，实验组将按照需求使用基于智能化的矿山机械造型设计系统进行操作，而对照组采用传统处理的方式。矿山机械工作效率对比。实验组与对照组同时对机械工作效率进行实验，分别记录5、10、15、20、25个小时后，实验组与对照组的工作效率。为避免突发性事件对实验结果造成的干扰，实验组与对照组处理参数相同。对比上图实验结果，引入对照组和实验组矿山机械工作效率进行对比，实验组机械工作效率远远好于对照组。观察上图，利用实验组设计出的矿山机械与对照组设计出的矿山机械进行工作效率对比，实验组的工作效率为95．45，且效率较为稳定，与对照组相比，实验组工作效率得到4．86%的提升[3]。