引言

    物料　搬運裝備如起重機械、連續輸送機械、場內機動車輛等。它們的功能雖然強大，但是都比較單一。如起重機械主要用于重物的上下運動；連續輸送機械一般是指沿著固定的輸送線路進行的；場內機動車輛主要用于地面搬運成件的物品。但是，現代化的工業需求是多種多樣的，以上任何一種設備都不能單獨地滿足使用需求。因此，要滿足現代工業這種系統化的需求，就要把各種物料搬運裝備有機地結合起來形成系統。

    物料搬運指將一系列相關的設備用于一個過程或系統中，協調合理地將物料進行移動，存儲和控制的過程，所以物料，物料搬運裝備或單元、搬運路徑、控制單元構成了基本的物料搬運系統。

    物料搬運在生產物流中占據著相當重要的位置，搬運綱用占產品成本相當大的比例，所以物料搬運的快慢就對生產過程產生各種各樣的影響。要形成高度集成、良好協作、高效運作、適應性強的智能化物料搬運系統，必須充分利用各種搬運裝備的特點，并結合物聯網等新興技術。這樣有利于提高產品質量、降低生產成本、縮短生產周期，還可以加快資金的周轉、提高企業的效益。

    物聯網是指通過射頻識（RFID）、激光掃描器、紅外傳感器、全球定位系統等信息傳感設備，按約定的協議，把物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信。以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。全面感知，可靠傳輸，智能處理是物聯網的核心，其可劃分為3層結構體系：即感知層、網絡層和應用層。這3層的關鍵技術包括：信息收集技術，如RFID標簽、傳感器等；信息傳輸技術，如有線網、無線網、互聯網；信息處理技術，如云計算等。在智能化物料搬運系統中，主要應用傳感技術，即利用各種傳感器，將監控對象的變化進行量化，形成數據，通過無線傳感網絡送到指定的位置。如自動控制系統等。然后由自動控制系統利用智能運算技術對獲得的數據進行語義的理解、推理和決策，進而實現智能控制。本文將通過3個例子說明物聯網技術是如何使物料搬運系統智能化的。

    一、物料網技術在連續裝卸系統智能化中的應用

    連續裝卸系統由取料頭和輸送帶組成，由取料頭從堆場取料，經帶式輸送機送到指定地點。在取料頭上，可以安裝聲波傳感器，該傳感器能夠在灰塵環境下工作，如圖1所示，傳感器1用來感或者獲取取料前物料層的表面位置，傳感器2用來感知獲取取料后物料層的表面位置。這些傳感器的獲得的數據（如瞬時上料流量、傳輸料流量等）傳到自動控制系統，控制系統根據傳輸送料流量與設定流量之間的上料流量差控制取料頭取料角和切入角的變化，選取最佳的物料表面，準確定位，并前后移動層層取料，實現高效、自動地取料。

    二、物料網技術在裝卸船機系統智能化中的應用

    在傳統的裝卸船作業中，一般是通過現場的工作人員操作裝卸船來完成搬運和裝卸作業。人工操作的效率與人的經驗、工作環境、心理狀態等因素密切相關，工作效率不易得到保證。這是物料搬運領域面臨的一個難題。物料網技術的發展為解決定難題提供了一種有效的途徑。物聯網技術在智能化裝卸船機中的應用主要有以下幾種：

    1、利用物料網技術實現卸船機的船艙掃描。安裝在卸船機的上的激光傳感器可以自動地檢測到船艙口的位置，掃描船艙內物料的分布情況，確保抓取點，抓到物料。操縱卸船機司機只需一直踩下腳踏板，無需操作其他裝置，即可連續執行卸船作業。該功能大大減輕了司機的勞動強度。降低了對司機操作技巧的要求，可大大縮短培訓周期，降低培訓成本。

    2、利用物料網技術實現裝船機的路徑規劃。根據裝船機司機選擇的裝載模式和自動裝置，系統通過智能運算后，自動生成優化的作業路徑，這樣能夠確保船身的動態平衡。司機只需要選擇合適的裝船模式，并啟動自動作業，無需一直操作手柄，大大減輕了司機的勞動強度，降低了對司機操作技巧的要求。

    3、利用物料網技術實現裝船機的流量檢測。裝船作業過程中，傳感器能夠實時檢測到帶式輸送機上的物料的流量，并統計一段時間內的累計流量。當累計流量達到規劃值時，控制系統自動控制裝船機按規劃路徑移到下一個最優的位置或合適的作業點進行工作，從而保證發揮卸船機最佳的卸船能力。

    三、物聯網技術在煤炭輸送系統智能化中的應用

    煤炭輸送系統主要用于帶式輸送機對煤炭連續運輸。過去，對帶式輸送檢測，檢修都是靠人工完成，人們無法檢測到檢修間隔期間所發生的故障，而這期間發生的故障引起的損失是非常大的，不可估量的。利用多種類型的傳感器，傳感器網絡，可以獲取監測對角的實時狀態、監控特定對象的行為。在輸送機上安裝各種傳感器，然后監控其運行狀態，可實現安全可靠地自動控制和故障診斷。物料網技術在煤炭輸送系統中的應用主要有以下幾點：

    1、利用物聯網技術實時監測輸送帶的撕裂故障。裝有物料的輸送帶在調整運行中，要檢測它什么地方被撕跛了，或者有裂紋等是非常困難的。因此，有必要開發一種輸送帶的線圈防撕裂系統，如圖2所示，它包括了植入輸送帶的線圈、探頭、控制器、RFID芯片和RFID的識別器等。通過探頭可監測到線圈的脈沖信號，將檢測到的脈沖信號收集起來，用以判斷輸送帶是否發生撕裂故障然后將分析結果和圖像傳到控制室監控的屏幕上，便于及時地修整，維護，減少損失。

    2、利用物聯網技術實現帶式輸送機的變頻調速功能。傳統的帶式輸送一般是按照一定的恒定的速度運行，不管輸送物料多少，輸送機都是恒速運動，不能隨著承載物料的多少進行變速輸送，能耗很大。在帶式輸送機中裝入穩重傳感器，可實現帶式輸送機隨物料多少而午的變速輸送。達到重載時加速，輕載時減速，空載時停機的目標。稱重傳感器能將作用在被測物體上的重力按一定比例轉換成可計量的輸出信號，控制系統獲得這些信號后，即可得出某一時間輸送帶上物料的瞬時流量，并與比定的流量值比較，若小于給定流量值時，則減速，否則，則加速。通過控制系統，稱重傳感器、變頻器之間的通訊，可根據輸送帶載荷大小調整輸送機的運行速度，達到智能，節能的目的。

    3、利用物聯網的多傳感器監測技術不僅可對工作場所等一些特別容易發生不明狀況的區域監測，還可對工作設備監測。如圖3所示，將傳感1安裝在軸上監測軸的狀況；傳感器2安裝在電動機上，監測輸送機運行過程中產生的周期性振動和溫度。

    四、智能化物料搬運系統技術展望

    在不久的將來，物料、物料搬運裝備及其系統有可能被賦于智能，而智能化需要智能技術的發展，需要其他技術與物聯網技術的配合，如云計算、人工智能、Ｍ2Ｍ技術，才能使智能物料搬運系統變得更加智能化、自主性、耐用和可靠。物料搬運系統智能化技術如圖4所示。

    1、云計算
    智能化物料手搬運系統的發展需要云計算強大的處理和存儲能力作為支撐，該搬運系統將使用數量驚人的傳感器采集海量信息。這些信息需要通過無線傳感網、互聯網向存儲和處理設備匯聚，而使用云計算來承載這些任務具有非常顯著的性價比優勢。此外，使用云計算設備對這些數據進行處理、分析、挖掘，可以更加迅速、準確，智能地對物料搬運系統進行管理和控制。

    2、人工智能
    專家系統應用在智能物料搬運系統中，主要是根據物料搬運的一些知識和經驗，并總結成為搬運規則，存儲在知識庫中作為先驗知識，以確定搬運路線，搬運方案等。利用遺傳算法，蟻群算法等可求解物料搬運系統中的搬運路徑最短問題，搬運路線優化問題。

    3、M2M技術
    利用無線傳網絡和Ｍ2Ｍ技術可實現在系統中樞對分散在各地的物料搬運系統進行遠程控制和監視，建立事故防范和應急處置體系，為在線實時控制，快速準確上報事故和事故發生后的迅速及時調集應急救援力量等提供更好的技術支持。

    五、結論

    隨著經濟和社會的發展，智能化物料搬運系統已經成為企業降低成本、提高效率、保證服務質量的重要基礎，而物聯網技術的應用對智能化物料搬運系統領域的發展提供了新的挑戰和發展機遇，并有助于推動起重運輸機械行業智能物流的發展。但是從國內現狀看業，物聯網和云計算等其他技術在智能化物料搬運系統中的應用還處于初級階段，要完全達到智能化的要求，還需要對其相關技術進行開創性研究。