大宗物料质量检测的智能化革命：从“人海战术”到“无人值守”

大宗物料质量检测的智能化革命：从“人海战术”到“无人值守”在煤炭、铁矿、石油焦等大宗散货物料行业，质量检测一直是关乎贸易公平、生产效率和成本控制的核心环节。然而，传统依赖人工的采样、制样、化验（简称“采制化”）流程，长期面临着环境高危、效率低下、人为误差难以杜绝、数据客观性存疑等多重挑战。特别是在交易结算环节，因物料质量认定差异引发的纠纷屡见不鲜。随着工业智能化浪潮的推进，一场以“机器代人、数据说话”为特征的深刻变革正在这一传统领域悄然发生。通过融合机器人技术、物联网、人工智能与精密传感，构建覆盖全流程的无人值守智能采制化体系，正成为行业提升安全性、公正性与运营效率的必然选择。1、智能采样机器人板块（替代传统人工作业与半自动机械）1）固定式（火车、汽车）智能采样机器人：智能采样机器人系统通过“大臂回转定位、小臂调整姿态、伸缩臂精准定距，采样头全端面取样”的协同设计，采样选点精准并能快速完成采样作业，智能高效。设备可无人值守运行，替代高粉尘、高风险环境下的高强度人工作业，采样效率与一致性大幅超越人工。可选配单动力或双动力系统。体积小：在符合国家标准全断面全端面采样前提下，设备占地面积较传统设备减少一半，部署更灵活。重量轻：在符合国家标准全断面全端面采样前提下，设备实现轻量化集成设计，重量降低50%，大幅降低部署复杂程度。能耗低：在符合国家标准全断面全端面采样前提下，设备综合能耗较传统设备降低30%，大幅降低运营成本。采样周期短、效率高：在符合国家标准全断面全端面采样的前提下，采样臂采样、取样功能分离，协同作业，采样周期短、效率高。采样代表性强：以煤炭行业为例，实现全断面全端面采样，代表性强。通过国家煤炭质量监督检验中心精密度与偏倚试验，所采样品准确可靠，符合《GB/T19494-2023煤炭机械化采样要求》。安全性强：配有多种报警器、监控摄像头，控制全过程，降低人工干预风险。自动化程度高：实现采制样过程全自动。一体化设计：可替代传统桥式，无需大规模土建，只需建设制样、弃样装置和固定基座，就可快速部署。2）车载移动式（火车、汽车）智能采样机器人（单动力/双动力）：车载移动式煤炭深层采样机是集采样、送样、制样（破碎、缩分、集样）及弃样回收功能于一体的自动化设备，具备深层采样、全断面采样能力，可应用于煤场、电厂、港口等场景的火车、汽车及煤堆商品煤采制样。该设备所有动力来源为燃油动力（可增加电力供能系统），可实现"准确、灵活、高效、省力"的自动采样，可在-30℃环境温度下正常工作。单动力系统：无需外接电源，设备采样过程中的所有动力来源均来自汽车的燃油发动机。双动力系统：在燃油动力系统基础上可增加电力供能系统，变为双动力系统。既可作为移动式使用，也可作为固定式使用，电能供电比燃油供电的采样能耗降低70%。行驶速度：设备行驶车速60公里/小时。采样效率高：符合国家全断面全端面采样标准。可实现“准确、灵活、高效、省力”地对煤质进行自动采样，集采样、送样、制样（破碎、缩分、自动封装）、弃样于一体，对于有特殊要求的场地可实现随机选点、随机采深。3）港口煤堆采样机器人（替代煤堆人工采样）针对港口大型煤堆，尤其是堆垛机装卸的煤堆，可实现高效、标准化、自动化采样作业。设备通过多个采样头同步作业，替代人工与高危作业，依据国家标准在40分钟时间内完成上百点位的标准化采样，极大拓展了无人化作业的边界与效能。港口煤堆采样执行的是《GB475-2008商品煤样人工采取方法》，因此本设备模拟人工采样方法进行研发设计。针对港口煤堆复杂工况场景，设备可实现全流程无人化采样。在执行任务时，车辆可根据堆垛布局自动规划最优路径与停车点位，实现对整个煤堆的科学布点。系统作业高效，从定位、行驶、采样到复位，全面满足港口卸煤过程中对采样代表性、时效性与安全性的需求。效率高：针对港口堆垛机卸载的煤堆进行采样。轻量化：针对港口煤堆采样进行全新的设计研发，基本技术原理与移动式采样机器人相同，轻量化底盘设计。自动化程度高：系统采用计算机控制架构，确保全流程自动运行、精确无误。采样头防泄漏标准化智能化改造服务公司自主研发的新一代无轴螺旋采样头，采用创新的无孔螺旋叶片与密闭内筒体一体化设计，从根本上杜绝了采样过程中物料沿筒壁及螺旋间隙掉落和泄漏问题。彻底解决了大宗物料在运输过程中形成的“铺底煤”现象，保障了样品的代表性和数据的准确性。同时，该技术可对市场上现有的采样设备进行智能化升级改造，在显著提升采样效率与技术先进性的同时，进一步降低能源消耗，并能无缝集成至各类异构信息系统，助力客户构建更智能、更可靠的闭环采制化体系。提升可靠性:解决老旧设备故障频繁、停机时间长的问题，大幅提高系统可用率;提高合规性:新更换的采样头符合《GB/T19494-2023煤炭机械化采样》要求;降低能耗:改造后采样头重量更轻，体积更小，能耗更低，采样效率更高;系统兼容性:可实现和其他异构信息系统的集成;投资效益比高:相比于新建整套系统，只更新核心部件能以较低成本实现系统性能的飞跃。2、全自动制样板块（替代人工制样车间）1）自动化煤炭制样系统系统依据国家标准配合专用制样设备，替代传统制样房中破碎、缩分、装袋等全部人工环节。通过全密闭自动化流水线作业，杜绝人为误差与干扰，实现制样过程的标准化、速度快、可追溯，真正解放人力并提升样品客观性。模块化设计：采用高性能机械臂，完成样品转运、容器清扫、灌装等动作，减少系统运动机构数量，系统稳定性大幅提升。制样方式灵活，适用于多个场景。一键式操作：系统自动全通运行，全程杜绝人为干预；破碎/缩分/提升/制粉等装置符合国家标准，规范化操作。可远程控制：实时在线监测系统运行状况及各模块的状态，自动预警、诊断，提供预维护，有效降低系统的故障率，提高可靠性。无人值守：系统具备测试开始、结束提醒、故障提醒、定向推送等信息提示功能，完全实现无人值守。2）智能煤炭自动封装系统煤炭采样智能样品封装系统将自动化技术与信息化管理有机结合。借助自动化机械系统，它突破了单一设备的局限，集采样、称重、封装、除尘、自动进出桶、自动传输、程序自动控制等多功能于一体。系统采用无线供电技术，拥有独立控制系统，操作界面为触摸屏，直观便捷。可循环使用的密码样桶，有效降低用户使用成本。样桶侧面芯片存储样品相关信息，读取、保存方便且保密性强，针对现有大多客户的制样系统和采样系统分离，从根本上杜绝了样品人为干预因素。系统主要由采样模块、封装模块、信息管理模块和故障报警模块构成。各模块通过通信网络进行数据传输与指令交互，保障系统整体协调运行。1、采样模块：负责煤炭样品的自动采集。它集成高精度采样设备和自动控制系统，依据预设采样方案进行采样，确保采集的样品准确且具代表性。2、封装模块：承担煤炭样品的自动封装与标识工作。通过集成自动化封装设备和智能控制技术，将采样所得煤炭样品自动封装至指定容器，并记录封装信息。3、信息管理模块：负责封装信息的记录、存储和管理。借助集成的数据库管理系统和数据处理技术，实时记录并追踪煤炭样品封装信息，为后续分析和决策提供支撑。4、故障报警模块：实时监测系统运行状态并进行故障报警。该模块集成传感器和报警装置，实时监测采样和封装设备运行情况，一旦发现故障或异常，自动报警并提示操作人员处理。3、无人化验板块（替代人工化验室）1）车载移动式在线多功能煤质检测系统车载移动式智能采制化机器人，是集标准化采样、自动制样、快速分析检验及物联网管控于一体的新一代移动检测平台。专门用于煤炭质量的实时在线检测，是射线技术与微机技术相结合的产品，具备显示、存储、打印等功能的系统，其原理是利用多能X射线照射煤，通过测量不同能量的射线强度，经过专用计算软件快速精确计算出煤炭的灰分、发热量、硫分。它将实验室前置到作业现场，以机器人替代人工，以智能算法替代经验判断，彻底变革了大宗散装物料（尤其是煤炭）的质量检验模式。本设备为贸易结算、到货验收、生产调控等环节提供高效、精准、公正的全程无人化解决方案。在显著降低人工成本的同时，有效杜绝人为干预和作弊行为，确保样品的真实性与代表性。2）机器人煤质化验分析系统采用机器人技术替代传统化验流程，利用机械臂替代人工化验环节，可实现煤质化验的各项指标分析。机器人煤质化验分析系统，是一套集成了工业机器人技术、高精度传感与智能控制算法的自动化化验解决方案。该系统通过仿人化机械臂精准模拟并替代人工操作，实现了从样品抓取、称重、放入高温炉/分析仪，到结果计算与数据上传的全流程无人化操作，可自动完成挥发分、灰分、发热量、全硫等核心煤质指标的精准分析，极大提升了化验效率、数据一致性与操作安全性，是智能化实验室的核心装备。焦末量智能检测系统在焦炭的贸易与结算环节，对焦末量的检验是保障买卖双方交易公平与维护双方利益的核心。其根本目的在于，为合同定价与质量评定提供了客观依据。买卖双方在合同中会明确规定焦末含量（通常指小于25mm粒级）的上限标准，该指标直接与价格挂钩。针对焦化生产企业，确保产品符合合同约定的粒度标准，是确定产品等级、进行内部成本核算的依据，对于钢铁厂来说，确保入炉煤焦炭粒度满足高炉生产要求。因此，针对焦炭的交易环节来说，既要求采样要有代表性，同时也要求检验严格符合国家标准。因此，本产品适用于港口、码头、货运站以及焦化厂、钢铁厂等场所。焦炭在汽车运输过程中，焦炭粉末会随着车辆的不断震动而逐渐向车底下沉，且越向下焦炭粉末量越高，形成“铺底煤”。因此采用全断面取样（有效将铺底煤提取）并且有效控制焦炭粉末的泄漏率对保障采样的代表性和准确性具有重要意义。一般传统固定式采样头为不连续螺旋设计，一方面在采样时“铺底煤”有一定比例的无法提取；另一方面，由于螺旋页片间隙较大，采样头提离煤面时会有25-40cm的掉落堆间，铺底煤容易大部分泄漏。本产品——焦末量智能计算仪，通过采样头的创新设计将焦末泄漏率可控制在3%以内，完全符合《GB/T1997-2008焦炭试样的采取和制备》、《GB/T2005-94冶金焦炭的焦末含量及筛分组成的测定方法》。功能特点：①采用独有专利技术的采样头，在符合国标全断面的采样方式下设备能耗更低，一次采样量更小。②通过减量称重专利技术，焦煤经均匀给料器后可实现一批样品经一次或多次释放，从而获得一组或多组数据并结合数理统计方法实现数据的深度应用，结果更准确。选择军用型传感器，综合误差≤±0.02%；同时，在机械结构中融入清扫和吸尘装置以保证测量结果少干扰甚至无干扰，让大于25mm的煤应收尽收，同时保证小于25mm的避免焦末干扰；③全过程自动化运行，无需人工干预，极大提升效率并杜绝认为误差；④双重智能保障，集成了基于物联网的智能控制系统和基于AI视频流的智能监控系统，实现设备控制与安全预警；⑤数据深度应用，系统不仅能实时分析，更能基于历史数据进行质量预测、显著性指标分析及大数据分析。粉焦量智能检测系统粉焦量智能检测系统是一款专为石油焦采样设计的高精度智能装备，聚焦于目前石油焦采样时存在的粉料泄漏严重、采样代表性不足两大核心痛点。依托采样头创新型结构设计与智能化技术融合，实现对全断面物料（包括底层细粉）的精准、无偏差提取，显著提升采样数据的真实性与可靠性。广泛适用于港口、码头、货运站、焦化厂、钢铁厂等焦炭贸易与生产的关键场所。核心优势彻底解决粉料泄漏问题

系统采用连续密闭螺旋/套筒结构搭配底部阀板密封采样头，在提升过程中有效消除物料掉落间隙。采样完成后自动关闭底部出口，从物理结构上杜绝焦末洒落，粉末泄漏率趋近于零。既保障作业环境清洁，又避免样品损耗导致的计量偏差。2.全断面代表性采样

针对传统采样仅能采集表层块焦、遗漏底层细粉的弊端，系统创新采用全层同步采集方案，可一次全断面采得物料，同步获取表层块焦、中层混合料与底层细粉样本，确保采集的样品能真实反映整体物料的颗粒组成、水分分布及灰分含量。该设计完全契合《GB/T1997焦化产品固体燃料试样的采取和制备》中“试样应具有充分代表性”的核心要求，同时满足《SH/T0029石油焦粉焦量测定法》对采样深度、采样点分布的严苛规范，为后续粉焦量精准计算奠定基础。3.对比传统方式，采样代表性提升相交于人工采样：消除人为选择偏差、采样点随意性及“铺底料”漏采等问题，采样流程标准化、数据结果客观可复现，避免因人为操作导致的贸易纠纷或生产质量误判；相交于传统机械采样：攻克开放式螺旋提料时高达25–40%的粉焦泄漏难题，结合全断面采样优势，粉焦量计算误差控制在行业领先水平，采样精度实现数量级提升。5）煤炭粒径智能监测系统煤炭粒径智能计算分析系统主要应用于煤炭的生产与质量控制、贸易结算与验收的关键环节，它旨在彻底变革传统依赖人工、滞后且易出错的粒度检测模式，实现对标称粒度煤样限上率与限下率的全自动、高精度、实时在线分析，直击行业“检测不及时、效率低、人为误差大”的核心痛点。符合GB/T477-2008《煤炭筛分试验方法》。在洗煤厂，煤炭被破碎、筛分成不同粒级后进入洗选环节。因此分析原煤粒度，有利于确定最佳破碎程度，避免“过粉碎”产生过多难处理的细煤泥。在火电厂，煤粉细度直接影响着火点、燃尽时间。优化细度可提升锅炉效率，降低发电煤耗。该设备是一个高度集成的智能化封闭系统。流程始于皮带初采器的全断面采样，确保样品的代表性。所取样品经溜管进入缓冲箱，在这里创新性地采用减量称重专利技术，通过多次释放，多次计量，从而获得多组数据，然后结合数理统计算法，使我们能够比单次一次