無人機和機器人在水泥行業(yè)應用介紹

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

一、無人機在水泥行業(yè)的應用場景介紹

1.1 無人機航拍新聞宣傳

目前受無人機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用來公司航拍宣傳等，屬于通用無人機使用范圍，不在此詳細介紹。

1.2 礦山無人機測繪

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

1.3 無人機巡檢

規(guī)模較大的企業(yè)，可以購置專業(yè)無人機對礦山或者廠內(nèi)進行日常巡檢，可以進行日常的消防檢查，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，便于發(fā)現(xiàn)問題后溝通。

目前無人機巡檢在電力行業(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 無人機對高空管道外觀進行檢查

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，爬高上頂風險性較大，如預熱器最高處C1旋風筒出口廢氣管道，窯尾部分廢氣管道等，可以使用普通無人機進行拍照檢查，看是否有保溫鐵皮松動，是否有膨脹節(jié)破損漏風等，無人機檢查具有方便快捷，安全風險的優(yōu)點。

1.5 利用專業(yè)防碰撞無人機進行設備內(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。儲庫不進庫內(nèi)部檢查庫壁傳統(tǒng)方式是使用蛇形攝像頭進行檢查，有的需要在庫頂開口，存在較多的的不便。預熱器內(nèi)部耐火材料檢查，從人孔門一般難以檢查到內(nèi)部全貌，有的需要搭設腳手架進行內(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，可以飛到狹小的空間內(nèi)進行檢查，能拍攝視頻和使用雷達掃描空間形狀，利用特種算法進行三維立體建模。在水泥行業(yè)可以應用到煙囪、預熱器分解爐、旋風筒內(nèi)部、窯尾廢氣管道、大型儲庫內(nèi)部等狹窄空間內(nèi)飛行，進行拍攝和三維建模，方便進行系統(tǒng)檢查并發(fā)現(xiàn)問題。

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

1.6 利用無人機進行高空清洗、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，安全風險大，目前已經(jīng)有部分工程，采取無人機進行清洗、噴涂，無人機安裝噴槍，拖拽一根輸送油漆的細管，油漆桶在地面放置的方式進行噴漆，也可以采用大型負重帶幾十公斤油漆進行無人機噴涂（類似打農(nóng)藥的植保無人機，無人機負重越重，價格越貴），這種需要有經(jīng)驗的專業(yè)公司，專業(yè)人員進行操作，優(yōu)點是不需要搭設腳手架或者使用吊車，安全風險小，方便，快捷。目前在水泥行業(yè)已經(jīng)有實際案例。

1.7 利用無人機進行定向送樣等

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)點是能從復雜的設備中穿過輸送，但是運行成本較高。目前空曠地帶基于點對點的無人機固定路線飛行技術上已經(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、進廠石灰石樣品等距離實驗室較遠的樣品采用無人機固定線路輸送的解決方案。目前在山區(qū)景點已經(jīng)有成熟的無人機運輸物資案例。

1.8 無人機盤庫

大型堆棚因料堆高低不平，且形狀不規(guī)則，盤庫比較麻煩，一般采用體積割補法加上經(jīng)驗值進行計算，存在誤差較大、不容易計算準確，對月度生產(chǎn)數(shù)據(jù)會造成影響，目前新技術是采用無人機進行盤庫，無人機上配備激光雷達，從物料上空飛過，使用激光雷達進行測距，加上軟件特殊的算法，能生成料堆的立體模型，準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：目前無人機技術在快速的發(fā)展，小型化，穿越機、重負載機等各種新機型不斷涌現(xiàn)，并且價格在不斷的降低，操作方式也越來越簡單，期待未來適應水泥行業(yè)能在復雜路線中飛行的的小型無人機，具備視頻監(jiān)控、紅外測溫、聲波測漏風、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行巡檢，中控大屏實時顯示無人機監(jiān)控數(shù)據(jù)的應用場景在水泥行業(yè)應用普及。

二、 機器人在水泥行業(yè)的應用場景介紹

機器人行業(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)模使用機器人代替人工，水泥行業(yè)使用的機器人還主要是以機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，機器人在水泥行業(yè)應用整體還不是很多，還需要開發(fā)更多的場景使用機器人替代人工，具體介紹如下：

2.1 袋裝水泥機械臂自動插袋、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械手式插袋機和噴射式插袋機并且有配套的理袋機或者送袋機，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或者送袋機即可。自動裝車機目前結構也有多種形式：有機械臂式的，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，對車身進行自動掃描，系統(tǒng)自動計算裝車剁型，然后進行自動碼垛裝車；

目前水泥自動插袋和袋裝自動裝車技術在快速的發(fā)展，技術不斷的迭代，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 全自動實驗室設備中機械臂送樣

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

2.3 皮帶掛軌巡檢機器人

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器人方式，具體是皮帶上方或者側方設置軌道，采用智能化軌道巡檢機器人，機器人配備攝像頭，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。目前皮帶機掛軌巡檢機器人在煤礦等行業(yè)的應用比水泥行業(yè)更多，因水泥行業(yè)皮帶機眾多，未來皮帶巡檢機器人在水泥行業(yè)肯定會得到大范圍推廣。

2.4 電氣室智能巡檢機器人

電氣室智能巡檢機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用，采用電動輪式或者掛軌機器人，能自動充電，能夠按照特定規(guī)定線路進行巡檢，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行檢測，數(shù)據(jù)和畫面可以無線傳輸?shù)竭h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備，能實現(xiàn)電氣室無人化巡檢，無人化值守。

2.5 清庫機器人

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行清理，人工清庫需要工人進入庫內(nèi)進行作業(yè)，存在極大的安全風險，出現(xiàn)了不少的安全事故，行業(yè)急需不進庫即可實現(xiàn)庫內(nèi)物料清理的設備和技術，促使很多企業(yè)研究機械清庫技術，目前機械清庫技術在快速的發(fā)展，不少企業(yè)推出了有專利技術的清庫機器人，據(jù)了解大部分清庫機器人是一種電氣和機械結合的清庫機器，達不到使用編程技術，具有智慧識別的功能，還需要庫外人工操作機器，通過攝像頭、雷達等采集庫內(nèi)圖像，然后借助鋼絲繩等工具，在庫外操作清庫機器，采用重力，電氣機械旋轉(zhuǎn)切削破碎等手段，清理庫內(nèi)掛壁等結塊。目前確實可以做到人不進入庫內(nèi)，在庫外操作機器實現(xiàn)對庫內(nèi)掛壁物料的清理，期待能智能識別，智能清理結皮的智能清庫機器人早日研發(fā)出來，投入商業(yè)應用，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)的公司進行技術公關，技術發(fā)展很快，再加上新能源礦車技術的進步，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)濟和社會效益，隨著技術的不斷進步，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，結合視頻自動識別技術，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)省儲庫建設費用和鏟車運行費用并減少了安全風險，目前在新建水泥配料站已有應用案例。

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備，不在此詳細敘述。

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

綜述：隨著技術的發(fā)展，無人機和機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)會有越來越多的應用場景使用無人機和機器人代替人工作業(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)專家學者及相關企業(yè)代表，共同探討和推動水泥行業(yè)的智能化進展。