科创中国

宁夏煤业洗选中心智能化研发室

燃动企业主导的产学研深度融合发展新引擎

携手哈工大科研团队共建创新联合体

打造仓储3D物位监测系统

长期以来，煤炭行业在实现仓储料位智能化监测方面一直面临技术瓶颈。传统的煤仓物位监测主要依赖于落后的人工测量方法，不仅效率低、准确性差，而且存在安全风险。在这样的背景下，宁夏煤业洗选中心智能化研发室携手哈工大科研团队，展开了深入的产学研合作。凭借先进的3D激光技术，双方共同开发出了一项划时代的3D物位监测系统。该系统的问世，彻底革新了传统的煤仓管理方式，将一个长期以来的行业难题转变为一个基于工业互联网的煤矿应用场景化解决方案，既提高了作业效率，又确保了现场作业的安全。本次双方的“跨界合作”是技术创新助力煤矿智能化建设的典型案例，将为产学研深度融合发展打造新标杆。

煤仓料位测量难度大，传统测量产品表现欠佳

在产煤、选煤和运煤的过程中，储煤是关键环节之一。然而，煤仓的料位和体积的准确测量一直是煤炭仓储管理中的一大难题。传统测量煤仓料位的产品主要有以重锤式料位计为代表的接触式料位计和以超声波物位计、雷达料位计为代表的非接触式料位计。其中，非接触式料位计采用远程发送监测信号来监测料位高度，避免了监测设备和煤料的接触，降低设备的磨损，有利于设备长期工作。而超声波传感器则是利用超声波的回波时间来测量物料高度，但是粉尘、水汽等因素都可能对声波的传播产生影响，其输出结果误差较大。雷达料位计通过发射和接收毫米波信号来实现物料的高度计算，是目前被广泛应用的监测方式，但由于结构限制，仅有少量测点测量料位，数据代表性欠佳。

然而，不管是接触式料位计，还是超声波雷达、毫米波雷达、激光测距等监测方式，都是传统的单点式测量，只能测定一个点（小范围）或者少量多点的料位情况。但是煤仓内部空间较大，物料进入储仓后自然堆积，料面会呈现出“山峰状”堆积的状态；在生产下料过程中，由于出料口大小的阻塞以及数量的影响，料面会形成一个或者多个凹陷。在这种情况下，使用传统的单点式料位计，所测得的结果不能代表整个煤仓内料位高度，更无法了解仓内整个料面的分布情况。如果料位监测缺乏准确性，会影响正常生产排产和安全管理。另外，当仓内料位过低时，会出现空仓情况，影响后续的选煤流程，并且仓内给料时容易砸坏仓底的给煤机；当料位超出上限时，会出现冒仓情况，与仓顶的皮带运输机摩擦，易引起火灾，因此准确监测仓内物料分布情况意义重大。

加强产学研用深度合作，助力企业数字化转型

当前，煤炭、粮食、火电等大规模物料储存场景正在经历一场数字化、智能化的变革，传统仪器由于功能局限，已无法满足精益生产的管理需求。市场迫切需要数据精准、形状真实、自动测量的3D料位监测系统，提升盘库管理效率，精确掌握库存信息，为企业数字化转型提供强有力的技术赋能。

为解决行业痛点，宁夏煤业洗选中心智能化研究室与智兀科技顺势而为，历时两年技术攻关和现场验证，基于先进的智能感知技术倾心打造适用于储仓料位监测的ZW-Scan系列3D智能物位计。产品采用自主研发的高精度3D激光扫描技术对物料表面进行连续性扫描，不仅能够准确地测量煤的物料高度、体积和重量，还可以展示煤仓内的三维物料形貌，成功实现了对煤仓料位和储量进行实时监控。

ZW-Scan系列3D智能物位计采用高精密激光扫描传感器，包含多个激光收发组件，快速旋转且发射密集的高能激光束，通过 TOF飞行时间法获得被测物体空间三维坐标数据，每秒高达30万测点为精准掌握物料动态变化提供真实可靠的三维数据。产品集成点云数据采集、噪点数据去除、表面三维重建、空洞拟合修补、堆密度预测模型等AI算法，实现对物料堆形快速建模、体积计算；利用 3DGIS技术，实现物料堆形的三维可视画面、显示物料动态和关键指标参数基于点云衰减预测算法 ，赋予系统智能监测设备健康运行的能力，实时监测雷达探头健康状况，避免了由于如灰尘覆盖等意外情况造成的数据误报，确保输出数据真实可信。

另外，ZW-Scan 系列3D智能物位监测系统具有六大模块，包括总控中心、仓位实时信息、物料3D模型、历史信息查询、报表平台、智能管理平台。在应用端向管理者展示所测量物料的三维可视画面；同时，当相关信息超过设定阈值时，系统可自动发送告警信息至管理人员。帮助企业精准掌握库存数据、科学管理物料进出，助力企业降本增效，实现企业数字化、智能化的储仓管理。

做强协同创新“加”法，推进煤矿智能化建设

2023年9月，宁夏煤业洗选中心智能化研究室联同智兀科技共同研发的3D煤仓建模系统，成果已部署于洗选煤生产现场，并在安宁体系智慧洗选中实时显示，为生产组织提供了精确高效的仓容信息。此前，洗选中心用的是进口的3D料位系统，在仓位信息获取方面略好于传统料位计及人工测量法，虽具备3D模拟仓容显示、实时料位探测等功能，但存在价格昂贵、界面卡顿、软硬件无法自主可控、探测距离有限等缺点。此次自主研发成果未来若应用于宁煤公司的226座煤仓上，可节约投资2486万元。

本次合作也绝非巧合，双方在发展过程中都格外重视科技创新，皆取得了丰硕的成果。

宁夏煤业洗选中心智能化研究室自2018年以来，获得国家实用新型专利41项，发明专利2项，计算机软件著作权10项，发表科技论文46篇，科技创新成果行业级3项，自治区级3项，公司级28项。孵化出全国煤炭行业技能大师工作室，培育出自治区青年拔尖人才，创造经济效益千万元以上。

智兀科技是由多位来自哈尔滨工业大学、新加坡国立大学的博士、硕士等研究人员联合创办的科技型企业，也是哈工大特色“双创”教育生态体系重点孵化的创业企业，依托哈工大自主智能无人系统（工信部重点）实验室的科研力量，在短短两年内通过ISO国际标准化管理体系认证，被科技部认定为国家高新技术企业。2023年10月，作为华为生态伙伴，智兀科技推出的全场景激光盘库系统携手华为共同亮相第二十届中国国际煤炭采矿技术交流及设备展览会。该系统大大提高了生产效益和管理效率，为储煤过程提供更加全面、准确和高效的保障，助力煤炭工业智能化建设。接下来，智兀科技将根植煤矿智能化领域，着力打造更多智能化应用场景解决方案。

正是对创新和技术的极度追求以及精益求精的务实作风，才实现了这样一场“企业+高校”，“产业+人才”产学研深度融合的双向奔赴。未来，必将擦出无限璀璨的科创火花。

（图文来源：IntelMining智能矿业、科创中国智能矿山专业科技服务团、哈尔滨智兀科技）