“工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。目前工业4.0已经在工业领域越来越多的市场逐步实现无人化，如机械臂在现代工厂里的不断普及等，但对于细分市场移动设备如港口码头、电厂、核电站以及危险区域等，目前市场中未实现真正的无人化。
斗轮机的稳定运行直接关系到输煤系统的作业效率，堆取料机全自动改造后可以大幅度降低设备运行电耗，增强堆取料机运行安全性，减少设备检修周期，提高设备利用率。
斗轮机投入全自动运行后，可大大降低堆取料机司机的劳动强度，大大降低粉尘、有毒气体带来的损害，保护司机的职业健康；减少司机人员配置，减少每班作业时间；同样可以减少输煤程控运行人员的劳动强度。
斗轮机全自动改造（无人值守改造）同时为下一步的智能燃料系统开发建设奠定坚实的基础。
固定式激光盘料仪安装方案
固定式激光盘料系统主要以全系列料场激光盘料仪为依托，辅助其他相应的硬件设备做支撑来完成整个料场信息的采集分析，其中主要设备包括：激光扫描仪、斗轮机定位系统、无线网络系统、盘料处理终端、数据发布服务器等。
固定式激光盘料系统在实际应用中，将二维激光扫描仪、空间定位传感器安装在料场堆取料机平台上，随着堆取料机的运动，现场控制单元控制激光扫描仪按一定的频率对料场进行扫描，获取料场数量采集点的扫描数据，并与空间定位传感器获取的数据相匹配，将数据发送至本地控制计算机，在本地控制计算机内经过相应软件进行一系列处理，zui终获得料堆的表面形态和三维坐标数据，进行三维建模、显示和量算，得出zui接近真实值的料场存量，并生成报表。从而完成从料场原始数报表生成的自动化，实现料场存料的科学测量和管理。
针对煤场、港口自动化改造需求，自主研发斗轮堆取料机无人作业控制系统并成功实施运行。本系统采用技术达到先进水平，产品具有自主知识产权， 是一种非接触式设备，系统安装和维护便捷。
一、系统功能：
堆料作业
取料作业
业务
流程
根据料场的堆料情况（品质、容量）、物料的品种、物料的量进行自动寻找物料的存放位置和存放量。将堆料作业指令发送给斗轮机PLC，斗轮机根据作业指令自动行走到位置，并调整旋转和俯仰角度到堆料点，然后启动堆料完成作业。
根据料场的堆料情况（品质、容量）、物料的品种、物料的量给出所需物料的存放位置，取料切入点。将取料作业指令发送给斗轮机PLC，斗轮机根据作业指令自动行走到位置，并调整旋转和俯仰角度到取料切入点，然后启动取料作业。取料系统实时检测取料量，当达到取料要求后报警，提醒操作人员停止系统。
作业
方式
定点堆料法
回转堆料法
行走堆料法
回转分层分段取料
回转定点分层取料
行走取料
提高上料效率，节约能耗； 能有效进行均衡配煤，不同煤种的合理充分混配可有效地提高锅炉燃烧的稳定性和煤燃烧效率；
有效防止超载，提高系统的安全性； 减少斗轮机悬臂回转的启停次数和运行时间，延长设备的使用寿命；
减轻司机的劳动强度，规避人为的事故； 非接触式流量检测设备，未来设备维护量较小；
独立性较强，易与原斗轮机的控制系统整合。
二、总体设计：
整个系统网络图分为三层：
下层包括：定位系统设备，防撞系统设备，扫描仪设备等。
中间是系统控制层，主要是生产数据的采集和处理。
上层是厂级系统，主要是管理数据的综合分析处理。如燃料管理系统等。
三、工艺流程
1、通过激光扫描仪对料场的整个料堆进行扇形扫描。
2、斗轮机定位系统确定堆取料机的行程、回转、俯仰角度数据。
3、数据通信将定位好的斗轮机的位置参数和料堆的边界数据传送至操作终端。
4、图像处理软件对激光扫描仪、定位数据等进行处理，转换成料堆的直观三维图像，并提供料堆重要边界点的坐标参数。
5、控制人员根据实际的作业任务建立作业计划，初始化模型参数后下发作业指令，利用料堆模型和PLC模块控制斗轮机自动化作业。
四、自动保护措施
中断：在自动堆取料过程中，系统因为人为因素、环境因素、设备因素等出现任务作业中断时，操作人员可以切换到半自动操作状态或手动操作状态。
闷斗：监控斗轮电机电流，为防止料堆发生坍塌，将斗轮埋在坍塌的料堆中。
过载：监控驱动电机电流、皮带秤、皮带中部激光扫描仪设备，数据异常后停止斗轮机动作。
五、系统优势
本系统坚持安全性、实用性、先进性、开放性的建设原则，以节能、降耗、堵漏为核心，以提高企业的综合收益能力为目标。
度高，采用先进的设备和技术提高系统的度，系统的定位误差控制在0.05m以内;
系统兼顾料场盘点功能，作业过程中可以实时对料场进行扇形扫描，确保料场的实时性。
满足企业管理系统对生产数据的采集要求，满足数字化料场的需求，可以与各应用系统集成。
作业模型可灵活调节、切换，模型中的参数可根据实际作业人工或智能无级调节。
1、斗轮机人工作业的现存问题
流量不稳：天气、照明及人为习惯等因素影响，取煤流量不稳，易造成撒煤（夜间）和皮带跑偏、堵煤。流量过大易造成过载保护，皮带重载启动，影响设备使用寿命。
输煤能耗高：取煤流量偏小，输煤系统运行时间长，输煤单耗高，加剧皮带和托辊等转动设备磨损，增加维护和人工成本。
配煤比例难控：斗轮机配煤比例难以控制，配煤掺烧优势不能充分发挥。
库容浪费：堆煤过程凭目测调整煤垛位置和高度，易造成煤垛波峰过大、缺角等。
安全事故：堆煤过程单一操作，移动间隙时间长，容易产生疲劳，造成超宽、超高问题。
堆场预测难：来煤数量与堆煤场地预测不准，易造成加堆或少量余煤或场地浪费。
煤垛辨别难：受场地限制，多煤种接近堆放时，难以区分，不利掺配烧。
2、斗轮机自动控制系统改造的必要性与目标
减少手动操作，实现一键斗轮机启动（包括所有辅助机构的控制）。
开始作业后，不再需要手动操作，实现全流程全自动控制。
回转速度实现无极全范围调速。
提高悬臂皮带瞬时流量实时监测的性。
实现取料流量的稳定控制（采用PID闭环控制）。
采用大功率雷达料位计来实时监测堆料的煤堆高度。
堆料、分流不停机勿扰动切换，全自动控制联锁投入与解除。
智能化煤堆识别，取料边界角度调整，提高作业效率。
斗轮机全自动定位程序，实现斗轮位置自动定位。
3、改造内容
斗轮机无人值守系统硬件由激光扫描系统、智能监控系统、定位系统、流量监控系统、通讯及供电系统和服务器软件平台构成。
斗轮机无人值守系统服务器平台是整个系统的心脏，所有控制逻辑、储量算法、流量数据模型、安防策略均在软件构架中，现场只需要对现有的堆取料机设备的PLC系统进行闭环控制，软件中绑定相应的执行信号，通过软件平台下发指令，控制堆取料机设备进行无人化、智能化操作。
4、实现效果
实现远程全自动控制（无人值守）。
降低操作人员的劳动强度，改善了工作环境。
提高了斗轮机作业效率，减少了设备空跑时间，实现了斗轮机的节能。
提高斗轮机的作业精度。
降低设备运行故障率，减少机械冲击。
有效防止超载，提高系统的安全性。
实现全自动运行，规避人为的事故。
