1智能卸投料系统设计原则可靠性与安全性：采用目前国际上成熟可靠的核心部件，应能确保设备后期使用的稳定性、准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能；同时系统应具有完善的管理策略，确保运行安全。节能与环保：重视节能，合理选择能源，选用高效低耗的生产设备；重视环保，选用环保型生产设备、选择低噪声设备，从根源上降低噪声污染。先进性与互换性：系统的技术性能和质量指标应达到领先水平，系统的安装调试、软件编程、操作使用应简便易行、容易掌握，操作接口一致。实用性与实时性：应操作简单、维修方便，能实时、在线监测矿井内的各项指标，及时执行预警和报警功能。经济性：系统应根据用户现场环境，设计选用功能适合现场情况，符合客户要求的配置方案，通过严密、有机的组合实现最佳的性能价格比，以解决投资问题，经济适用，避免重复购置。开放性：系统设计应考虑到现场周边环境的现状和技术发展的趋势，设计多种形式的通信接口，可实现与消防、出入口、视频监控等系统联动，同时应具备远程控制功能。提高尿素仓库的卸料、上料效率与综合管理水平：设备投入使用后，可大幅度降低劳动强度，减少设备运行维护人员，提高钢筋绑扎的质量和水平，提高智慧工地的综合管理水平。2系统设计原理智能卸投料系统由直角坐标机器人一体化码垛平台的设计研究、复合机器人柔性卸料智能机构设计研究、AI智能识别视觉系统设计研究、柔性自动整理机构的设计研究、来料及车辆自动识别技术的设计研究、智能监控系统研究、智能绿色车间系统研究、控制系统设计研究等部分组成[1]。2.1主体工艺流程2.1.1入场到自动卸料流程入场前信息录入；自动导入车牌识别系统；来车识别，判断车型，货物数量等基本信息；停车到位；货位检测相机扫描车体货物，判断尿素摆放情况，生成摆放状态信息图，确定取料起点等；指导卸料机器人开始自动逐步卸料。2.1.2自动卸料机械手对应车体货物的卸车流程判断起始物料位置，给出起始物料坐标；卸料机械手移动到指定位置；自动吸盘下降吸取对应的尿素袋1；通过直角坐标转运机械手将尿素袋子放到中间的整料盘位置，通过吸盘载体的360°机构整理尿素袋子到标准状态；依次完成袋2、袋3、袋4的抓取和放置，完成4袋为一个小周期；4袋完成后中转盘检测机构给信号到仓库入料机械手装置；仓库入料机械手装置通过入料机器人到中装盘位置一次抓取4袋码放好的尿素袋子放到仓库指定位置。2.1.3自动卸料到中转台流程当中转台满足4袋状态，中转台给出完成信号给到入库机器人；入库机器人控制四工位抓手到中转台抓取货物；根据库房管理系统反馈的空位信号；机器人根据位置信号将货物放入指定位置。2.1.4自动上料系统发出自动上料指令；仓库出库智能机器人将尿素4袋一组放到中转平台；对应的卸车机器人从中转台以一袋为单位取料到对应的上料口；放入料口后有料口破袋刀具破袋，空袋子放到旁边的废袋收集桶，完成自动上料。2.2设计方案2.2.1基于AI技术及智能工装的智能卸料系统研究一种能辅助自动卸车的智能装备，解放人力，实现不超过3 h可以完成一车卸货的目标。采用直角坐标全自动智能卸车系统解决，本系统主要包括复合机器人柔性卸车智能机构、自动真空吸盘机构、直角坐标机器人主体机构、智能AI视觉系统组成。通过两套直角坐标机器人同时卸料的方案执行，每个机器人负责300袋货物卸车，每袋的平均取放时间不超过15 s，一套机器人完成300袋的卸车时间为75 min，整车卸完时间为75 min，考虑综合因素的影响，1.5 h也可以完成一次卸车需求。（1）全自动卸车机器人。全自动卸车机器人为直角坐标机器人，主驱动系统伺服控制，传动为精密齿轮齿条+精密滑轨机构，控制系统为总线平台控制，可以和其他系统进行数据通信和对接等。运行精度±1 mm，运行速度为0~1.5 m/s可调，负载100 kg，运行范围按最终项目需求设定，供电电源为三项380 V。（2）AI智能视觉识别系统[2]。脱硝流程作为电厂运行的重要环节，传统的尿素入罐主要依赖人工完成，工作强度大，而且效率低下、库房利用率低、工作环境污染严重、粉尘比较大、对人体潜在伤害比较大、管理运营难度大等。要实现尿素袋的自动卸车、码垛、拆垛，需要对摄像头采集的原始图像信息进行实时目标检测，主要包括尿素袋装货车智能识别、目标区域尿素袋智能识别并放置到码垛区域的指定位置、尿素袋智能拆解位置识别。2.2.2基于AI技术的尿素库区块划分定位技术根据尿素库房的实际空间，进一步提高现有库房的利用率，实现尿素自动卸货和自动上料以及自动投料等功能。设计一套基于AI技术原理的区域划分系统，能将尿素库划分为若干区域，每一个区域放置固定的尿素袋子，能够自动判断区域当前情况，指导智能装备卸货或装货。此部分由仓库全范围监控系统、仓库全范围存储量判断系统组成。通过AI三维识别算法，达到对料堆的码放长、宽、高的三维尺寸的实时测量，及时得到存储数量、存储位置等关键信息。2.2.3基于智能装备的自动码垛系统基于AI技术的室内分区系统可指导智能装备自动识别先入库尿素位置，智能装备通过定位算法并结合自身视觉识别功能，自动到达预定装料位置进行自动装料，为自动投料做好准备。码垛机器人部分的原理同卸车部分的原理，机器人本体按仓库实际尺寸设计制作，原理同样为高精密三维直角坐标机器人系统，配置四工位真空吸盘系统，同时满足4袋尿素的抓取存放以及识别等功能。主驱动系统伺服控制，传动为精密齿轮齿条+精密滑轨机构，控制系统为总线平台控制，可以和其他系统进行数据通信和对接等。运行精度为±1 mm，运行速度为0~1.5 m/s可调，负载300 kg，运行范围按最终项目需求设定，供电电源为三项380 V。2.2.4自动智能投料系统自动智能投料系统如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.01.039.F001图1自动智能投料系统通过覆盖行程设计和定制特殊末端抓手，利用智能装备可以实现从库区到投料区的物料转运，移动智能装备从库房放料区取料到两个投料区投料，两台设备可以分别按顺序投料。利用原智能卸车机器人和仓库自动码垛机器人工序的运行模式，执行上料工序时原仓库码垛机器人变成送料机器人。仓库码垛机器人根据仓库管理系统给出上料尿素位置，以4袋为一组上料到中转平台，原卸车机器人从中转平台按每次一袋原则取尿素到对应的上料漏斗位置，放入漏斗指定位置，由漏斗内高速不锈钢刀具划破袋子卸料，空袋子再由上料机械手放到旁边的废料收集桶。2.2.5基于AI技术的尿素车间安全生产保障功能保障尿素车间的安全生产，针对环境温度、湿度、PM2.5、CO2、CO、CH4和噪声强度等实现智能检测和智能管理，达到智能生产条件下的绿色安全生产的目的。状态参数包括空间内空气的温度和湿度、有害或危险气体的浓度、噪声以及颗粒物浓度。多要素传感器是指将多种传感器集成在同一封装内，能同时测量一种以上的参数，通过单一数据接口向其他设备提供测量结果。监测主机用于对各传感器进行数据采集、显示、存储和报警，可采用图形化工业用人机界面（HMI）或工控机（IPC）实现。单元主机具有网络和总线接口，可向上一级监测系统提供数据服务。本项目目标产品用于大空间环境状态参数监测和可视化及超限报警，内容包括空间噪声监测，采集监测点的声强信号，并判断是否符合当地场所人员健康标准，超限报警并给出定位信息；气体成分监测，危险气体的浓度、噪声、颗粒物浓度，用于判定是否符合当地场所人员健康标准，超限报警并给出定位信息。技术要求包括采用多要素传感器，将上述信号传感器集成一体，实现整体安装；传感器独立编址，支持RS485通信接口，与相关的监测主机对接后形成完整空间多要素状态监测系统；传感器采用直流（24DC供电），每个传感器功耗不超过3 W；传感器工作环境温度范围-20~70 ℃，湿度10%~90%，室外应安装在气象用百叶窗内；危害气体和环境状态数据刷新周期不大于60 s；报警信号同时以声音和动态画面提示。3软件技术方案3.1传感器软件传感器软件采用C语言开发，软件支持I2C协议实现与SGP30（TVOC传感器）、SCD30（CO2传感器及温、湿度传感器）、SPS30（PM2.5和PM10传感器）通信采集相应的参数；USART1接口实现RS485总线通信（modbus RTU协议）；支持库USART3接口实现噪声传感器SM7901的数据采集。3.2监测中心软件监测中心软件采用MCGS图形组态和脚本语言开发，软件支持与RS-485总线上各个传感器的通信以及与数据处理主机的通信（RS-485或以太网、modbus RTU协议或modbus TCP协议）。3.3数据处理主机软件数据处理主机软件C++开发，软件支持与RS-485总线或以太网上的监测主机通信，根据空间结构和传感器布局定位信息，通过数据处理算法实现各参数的空间可视化。4传感器及通信网关机箱安装4.1传感器传感器尺寸104 mm×52 mm×154 mm。分别在顶面和两个侧面配有吊装螺母，与伸缩吊架连接。传感器进出线孔配置M16×1.5软管（AD13）接头，从配线桥架到传感器之间用阻燃波纹软管连接，进线和出线在传感器内部的4位接线端子并接，保证单个传感器检修不会导致总线中断。传感器标配长度可伸缩、可转向的支架，通过螺丝及附带的锁紧手轮与传感器固定在特定的方向；吊架底座在安装位置靠墙面或顶面固定；室外安装时，应安装在气象百叶窗内。4.2通信网关机箱通信网关机箱尺寸500 mm×300 mm×200 mm，背后挂板靠墙安装；通信网关就地提供220 VAC5 A电源（RVS3×1.5电缆），配线采用AD13波纹软管封闭；通信网关与其他通信网关的总线参照传感器总线，采用相同规格的软管和接头封闭。5结语本研究设计了一套节省人力、高效、安全的脱硝尿素智能投料系统，基于直角坐标机器人技术、关节机器人技术、基于智能相机的AI识别技术、杂乱物品自动整理技术、车辆自动识别技术，实现脱硝流程中脱硝灌的尿素入灌工序和尿素入库工序，实现智能化入库和智能化入灌。