無人機(jī)和機(jī)器人在水泥行業(yè)應(yīng)用介紹

目前我國無人機(jī)和機(jī)器人行業(yè)在快速的發(fā)展，無人機(jī)和機(jī)器人替代人工安全，快捷方便，使用成本低。正在很多行業(yè)進(jìn)行大量的普及應(yīng)用，部分已經(jīng)應(yīng)用到民用領(lǐng)域，很多賓館、飯店送水，送菜都在使用機(jī)器人，農(nóng)業(yè)打藥無人機(jī)也正在快速的普及；水泥行業(yè)也有部分使用無人機(jī)和機(jī)器人的案例和場景，下面把目前水泥行業(yè)無人機(jī)、機(jī)器人使用案例場景和未來有可能使用無人機(jī)、機(jī)器人的場景介紹如下：

一、無人機(jī)在水泥行業(yè)的應(yīng)用場景介紹

1.1 無人機(jī)航拍新聞宣傳

目前受無人機(jī)價格的降低和操作方式的便捷，部分大企業(yè)宣傳部門購買了消費級無人機(jī)用來公司航拍宣傳等，屬于通用無人機(jī)使用范圍，不在此詳細(xì)介紹。

1.2 礦山無人機(jī)測繪

無人機(jī)測繪目前還屬于專業(yè)級，使用帶專業(yè)掃描雷達(dá)的無人機(jī)在礦山上空飛行掃描，再利用特殊軟件對礦山進(jìn)行三維建模，能測量出目前礦區(qū)礦產(chǎn)體積，再折算為重量。在建設(shè)數(shù)字化礦山時需要無人機(jī)飛行掃描礦山數(shù)據(jù)，建模；還有一種應(yīng)用是政府強(qiáng)制要求礦山每年動檢，邀請專業(yè)第三方公司進(jìn)行測量，根據(jù)二次檢測的體積差值，計算出當(dāng)年的礦山開采量，出具專業(yè)的開采報告，繳納相應(yīng)的礦山開采費用等。

1.3 無人機(jī)巡檢

規(guī)模較大的企業(yè)，可以購置專業(yè)無人機(jī)對礦山或者廠內(nèi)進(jìn)行日常巡檢，可以進(jìn)行日常的消防檢查，安全檢查、環(huán)保檢查、日常巡檢等，可以選擇帶喊話或者通話的功能的無人機(jī)，便于發(fā)現(xiàn)問題后溝通。

目前無人機(jī)巡檢在電力行業(yè)巡線，長距離油氣管道巡檢方面推廣速度較快，案例已經(jīng)很多，在水泥行業(yè)目前案例還較少。

1.4 無人機(jī)對高空管道外觀進(jìn)行檢查

因水泥行業(yè)部分廢氣管道位置較高，平臺較少，日常檢查不方便，爬高上頂風(fēng)險性較大，如預(yù)熱器最高處C1旋風(fēng)筒出口廢氣管道，窯尾部分廢氣管道等，可以使用普通無人機(jī)進(jìn)行拍照檢查，看是否有保溫鐵皮松動，是否有膨脹節(jié)破損漏風(fēng)等，無人機(jī)檢查具有方便快捷，安全風(fēng)險的優(yōu)點。

1.5 利用專業(yè)防碰撞無人機(jī)進(jìn)行設(shè)備內(nèi)部檢查

針對水泥行業(yè)大型儲庫內(nèi)部、窯尾煙囪、窯尾廢氣管道等內(nèi)部情況檢查。儲庫不進(jìn)庫內(nèi)部檢查庫壁傳統(tǒng)方式是使用蛇形攝像頭進(jìn)行檢查，有的需要在庫頂開口，存在較多的的不便。預(yù)熱器內(nèi)部耐火材料檢查，從人孔門一般難以檢查到內(nèi)部全貌，有的需要搭設(shè)腳手架進(jìn)行內(nèi)部檢查，比較危險，并且工作量較大。目前有一種防碰撞無人機(jī)，可以飛到狹小的空間內(nèi)進(jìn)行檢查，能拍攝視頻和使用雷達(dá)掃描空間形狀，利用特種算法進(jìn)行三維立體建模。在水泥行業(yè)可以應(yīng)用到煙囪、預(yù)熱器分解爐、旋風(fēng)筒內(nèi)部、窯尾廢氣管道、大型儲庫內(nèi)部等狹窄空間內(nèi)飛行，進(jìn)行拍攝和三維建模，方便進(jìn)行系統(tǒng)檢查并發(fā)現(xiàn)問題。

因這種無人機(jī)比較貴，可以采用購買服務(wù)方式進(jìn)行，邀請專業(yè)的公司到廠進(jìn)行單次檢查，支付少量服務(wù)費用；或者大型集團(tuán)公司購買一套集團(tuán)內(nèi)部多基地共享使用；目前這種方式在水泥行業(yè)應(yīng)用案例較少，在礦山采空區(qū)建模，隧道、巷道內(nèi)建模巡檢等行業(yè)有較多的應(yīng)用。

1.6 利用無人機(jī)進(jìn)行高空清洗、噴涂

對于部分堆棚，庫頂彩鋼瓦，或者保溫鐵皮等如果銹蝕需要從新清洗、噴漆，如果傳統(tǒng)的施工方式需要搭設(shè)大量的腳手架，或者采用吊車吊籃載人的方式施工，施工費用高，安全風(fēng)險大，目前已經(jīng)有部分工程，采取無人機(jī)進(jìn)行清洗、噴涂，無人機(jī)安裝噴槍，拖拽一根輸送油漆的細(xì)管，油漆桶在地面放置的方式進(jìn)行噴漆，也可以采用大型負(fù)重帶幾十公斤油漆進(jìn)行無人機(jī)噴涂（類似打農(nóng)藥的植保無人機(jī)，無人機(jī)負(fù)重越重，價格越貴），這種需要有經(jīng)驗的專業(yè)公司，專業(yè)人員進(jìn)行操作，優(yōu)點是不需要搭設(shè)腳手架或者使用吊車，安全風(fēng)險小，方便，快捷。目前在水泥行業(yè)已經(jīng)有實際案例。

1.7 利用無人機(jī)進(jìn)行定向送樣等

目前在水泥廠已經(jīng)有使用壓縮空氣動力的“炮彈”送樣方式，優(yōu)點是能從復(fù)雜的設(shè)備中穿過輸送，但是運行成本較高。目前空曠地帶基于點對點的無人機(jī)固定路線飛行技術(shù)上已經(jīng)成熟，可以多點位運輸，更換輸送點也很方便。在礦山等比較空曠的地方，可以對鉆孔樣使用無人機(jī)輸送到實驗室的方案，這樣能解決礦山面積大，送樣不方便的問題。在一些大的水泥企業(yè)也可以采用這種方式對出磨水泥樣品、進(jìn)廠石灰石樣品等距離實驗室較遠(yuǎn)的樣品采用無人機(jī)固定線路輸送的解決方案。目前在山區(qū)景點已經(jīng)有成熟的無人機(jī)運輸物資案例。

1.8 無人機(jī)盤庫

大型堆棚因料堆高低不平，且形狀不規(guī)則，盤庫比較麻煩，一般采用體積割補(bǔ)法加上經(jīng)驗值進(jìn)行計算，存在誤差較大、不容易計算準(zhǔn)確，對月度生產(chǎn)數(shù)據(jù)會造成影響，目前新技術(shù)是采用無人機(jī)進(jìn)行盤庫，無人機(jī)上配備激光雷達(dá)，從物料上空飛過，使用激光雷達(dá)進(jìn)行測距，加上軟件特殊的算法，能生成料堆的立體模型，準(zhǔn)確的算出料堆的體積，然后根據(jù)不同物料的容重計算出料堆物料的重量。這種方式盤庫方便，快捷，人為干擾低，準(zhǔn)確性高，適用于水泥企業(yè)大型圓堆、長堆以及露天堆場物料的盤庫作業(yè)。目前已經(jīng)有多家企業(yè)在推廣這種方案。

綜述：目前無人機(jī)技術(shù)在快速的發(fā)展，小型化，穿越機(jī)、重負(fù)載機(jī)等各種新機(jī)型不斷涌現(xiàn)，并且價格在不斷的降低，操作方式也越來越簡單，期待未來適應(yīng)水泥行業(yè)能在復(fù)雜路線中飛行的的小型無人機(jī)，具備視頻監(jiān)控、紅外測溫、聲波測漏風(fēng)、語音對講等實用功能，配備在中控室房頂，能隨時執(zhí)行中控操作員命令，飛到水泥廠任意室外位置進(jìn)行巡檢，中控大屏實時顯示無人機(jī)監(jiān)控數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景在水泥行業(yè)應(yīng)用普及。

二、 機(jī)器人在水泥行業(yè)的應(yīng)用場景介紹

機(jī)器人行業(yè)在快速的發(fā)展，目前在電子制造、汽車制造等行業(yè)已大規(guī)模使用機(jī)器人代替人工，水泥行業(yè)使用的機(jī)器人還主要是以機(jī)械臂運輸物料和裝卸為主，也有部分大型倉儲使用AGV和IGV自動化小車，機(jī)器人在水泥行業(yè)應(yīng)用整體還不是很多，還需要開發(fā)更多的場景使用機(jī)器人替代人工，具體介紹如下：

2.1 袋裝水泥機(jī)械臂自動插袋、自動裝車

目前水泥行業(yè)包裝插袋和裝車都有很多機(jī)器替代人工解決方案，并且運行的效果很好，在水泥行業(yè)已開始普及。具體袋裝水泥插袋方面目前有分為機(jī)械手式插袋機(jī)和噴射式插袋機(jī)并且有配套的理袋機(jī)或者送袋機(jī)，能完全實現(xiàn)自動化，智能化插袋作業(yè)，替代人工插袋，只需要一名工人定期搬運編織袋到理袋機(jī)或者送袋機(jī)即可。自動裝車機(jī)目前結(jié)構(gòu)也有多種形式：有機(jī)械臂式的，能一次抓取一到二袋水泥裝車，有氣缸式落袋式的，還有一種桁架式裝車機(jī)器人，也能實現(xiàn)水泥袋裝自動裝車，在水泥行業(yè)內(nèi)業(yè)績還較少；這二年也開始流行袋裝水泥托盤自動碼垛，然后冷拉膜塑封，每托盤一噸或者二噸，方便使用叉車裝卸車；目前裝車機(jī)都能夠?qū)崿F(xiàn)自動從一卡通系統(tǒng)內(nèi)獲得裝車量，對車身進(jìn)行自動掃描，系統(tǒng)自動計算裝車剁型，然后進(jìn)行自動碼垛裝車；

目前水泥自動插袋和袋裝自動裝車技術(shù)在快速的發(fā)展，技術(shù)不斷的迭代，呈現(xiàn)百花齊放的狀態(tài)，近二年在水泥行業(yè)推廣很快。

2.2 全自動實驗室設(shè)備中機(jī)械臂送樣

目前全自動實驗室設(shè)備在水泥行業(yè)開始推廣，估計全行業(yè)約有三十到五十套應(yīng)用，整體集成了多種自動化、智能化技術(shù)，其中使用到多關(guān)節(jié)機(jī)器臂送樣機(jī)器人，因要求精度較高，目前還是以進(jìn)口機(jī)械臂為主。目前全自動化實驗室設(shè)備整體價格還偏高，未來隨著技術(shù)的進(jìn)步，成本的降低，未來智能化實驗室在水泥行業(yè)一定會成為標(biāo)準(zhǔn)配置。

2.3 皮帶掛軌巡檢機(jī)器人

部分水泥企業(yè)礦山長皮帶運距較長，個別超過10km，對人工巡檢提出新的挑戰(zhàn)，部分長皮帶采用軌道小車載人巡檢方式，也有采用軌道巡檢機(jī)器人方式，具體是皮帶上方或者側(cè)方設(shè)置軌道，采用智能化軌道巡檢機(jī)器人，機(jī)器人配備攝像頭，紅外測溫、語音對講等功能，并且能采用智能自動充電方式維持動力，攝像畫面可以實時傳輸?shù)街锌卮笃聊?，并且?guī)Т髩K物料識別、堵料、漏料識別，皮帶斷裂、撕裂識別自動分析軟件，發(fā)現(xiàn)異常自動報警。目前皮帶機(jī)掛軌巡檢機(jī)器人在煤礦等行業(yè)的應(yīng)用比水泥行業(yè)更多，因水泥行業(yè)皮帶機(jī)眾多，未來皮帶巡檢機(jī)器人在水泥行業(yè)肯定會得到大范圍推廣。

2.4 電氣室智能巡檢機(jī)器人

電氣室智能巡檢機(jī)器人最早是使用在高壓，特高壓輸配電變電站，目前在水泥行業(yè)總降變電站等電氣室也有應(yīng)用，采用電動輪式或者掛軌機(jī)器人，能自動充電，能夠按照特定規(guī)定線路進(jìn)行巡檢，配備視頻監(jiān)控和紅外溫度檢測探頭，對變壓器和電氣室配電柜內(nèi)的電器元件和接線柱的溫度進(jìn)行檢測，數(shù)據(jù)和畫面可以無線傳輸?shù)竭h(yuǎn)程集中控制大屏上，有異常自動報警提示，配合其他電氣自動化檢測設(shè)備，能實現(xiàn)電氣室無人化巡檢，無人化值守。

2.5 清庫機(jī)器人

水泥行業(yè)儲庫眾多，受各方面的原因影響，水泥庫等儲庫需要不定期進(jìn)行清理，人工清庫需要工人進(jìn)入庫內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，存在極大的安全風(fēng)險，出現(xiàn)了不少的安全事故，行業(yè)急需不進(jìn)庫即可實現(xiàn)庫內(nèi)物料清理的設(shè)備和技術(shù)，促使很多企業(yè)研究機(jī)械清庫技術(shù)，目前機(jī)械清庫技術(shù)在快速的發(fā)展，不少企業(yè)推出了有專利技術(shù)的清庫機(jī)器人，據(jù)了解大部分清庫機(jī)器人是一種電氣和機(jī)械結(jié)合的清庫機(jī)器，達(dá)不到使用編程技術(shù)，具有智慧識別的功能，還需要庫外人工操作機(jī)器，通過攝像頭、雷達(dá)等采集庫內(nèi)圖像，然后借助鋼絲繩等工具，在庫外操作清庫機(jī)器，采用重力，電氣機(jī)械旋轉(zhuǎn)切削破碎等手段，清理庫內(nèi)掛壁等結(jié)塊。目前確實可以做到人不進(jìn)入庫內(nèi)，在庫外操作機(jī)器實現(xiàn)對庫內(nèi)掛壁物料的清理，期待能智能識別，智能清理結(jié)皮的智能清庫機(jī)器人早日研發(fā)出來，投入商業(yè)應(yīng)用，造福水泥行業(yè)。

2.6 礦山無人駕駛礦車

近二年低速無人駕駛礦車得到快速的發(fā)展，已成社會熱點，涌現(xiàn)出很多專業(yè)的公司進(jìn)行技術(shù)公關(guān)，技術(shù)發(fā)展很快，再加上新能源礦車技術(shù)的進(jìn)步，新能源礦車企業(yè)和無人駕駛專業(yè)公司密切合作，共同研發(fā)，不斷有新的解決方案推向市場。目前在水泥行業(yè)中約有十多家礦山，100輛以上無人駕駛礦車在實際運行，能實現(xiàn)自動駕駛，自動排隊避讓，自動卸車等功能，均取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，價格的下探，未來在水泥礦山行業(yè)必將得到大范圍的推廣應(yīng)用。

2.7 智能抓斗上料

基于3D料堆體積測量盤庫系統(tǒng)能實時測定，并三維建模堆棚內(nèi)物料高度情況，結(jié)合視頻自動識別技術(shù)，實現(xiàn)檢測到料倉空了之后自動啟動智能抓斗，把特定區(qū)域內(nèi)高點物料抓取到空的料倉內(nèi)，實現(xiàn)無人值守智能化抓斗上料系統(tǒng)，不再使用傳統(tǒng)的鏟車上料，節(jié)省儲庫建設(shè)費用和鏟車運行費用并減少了安全風(fēng)險，目前在新建水泥配料站已有應(yīng)用案例。

2.8 倉儲AGV、IGV 自動化小車

目前在快遞倉儲、港口碼頭等行業(yè)已大范圍采用AGV、IGV 自動化小車，在水泥行業(yè)只有部分大型備件倉庫和危廢倉庫采用AGV、IGV 自動化小車，案例較少，因?qū)儆谕ㄓ檬褂迷O(shè)備，不在此詳細(xì)敘述。

希望未來像科幻電影中的四足和二足類的機(jī)器人能代替人工進(jìn)行巡檢等體力、腦力操作，徹底解放人工，實現(xiàn)水泥智能化生產(chǎn)。

綜述：隨著技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)和機(jī)器人的價格也在不斷的降低，功能也越來越多，越來越實用，加之人力成本的不斷升高，相信未來水泥行業(yè)會有越來越多的應(yīng)用場景使用無人機(jī)和機(jī)器人代替人工作業(yè)，實現(xiàn)真正的智能化、無人化生產(chǎn)。

數(shù)字化、智能化是影響水泥企業(yè)長久發(fā)展的核心要素。為此，中國水泥網(wǎng)將于2023年11月29日，在杭州舉辦以“數(shù)據(jù)驅(qū)動決策 智能引領(lǐng)未來”為主題的“第五屆中國水泥智能化高峰論壇”，誠邀行業(yè)專家學(xué)者及相關(guān)企業(yè)代表，共同探討和推動水泥行業(yè)的智能化進(jìn)展。