基于雷达探测与PLC联动的煤场落煤智能控制系统设计与应用

Abstract：The trestle-type coal storage yard utilizes radar detection technology to achieve real-time scanning and 3D modeling of coal piles. By combining known parameters， the system calculates coal pile height and links coal level data with the automated control system of the tripper car， enabling unmanned intelligent management of the storage yard. A radar detection device installed on the tripper car of the conveyor belt allows real-time adjustment of the coal discharge position， significantly improving safety and management efficiency in the coal storage yard. Practical applications show that the system reduces manual intervention， lowers labor costs， increases coal discharge efficiency by over 30 % ， and effectively prevents coal pile extrusion accidents.

Keywords： radar detection； trestle-type coal storage yard； intelligent control； automated management； 3D modeling

1. 引言

随着智能化技术的快速发展，工业领域对自动化、精准化管理的需求日益增长。煤矿作为传统能源行业的重要组成部分，其智能化转型尤为迫切。储煤场作为煤矿生产的关键环节，其管理效率与安全性直接影响整体生产效益。传统的储煤场管理依赖人工巡视和操作，存在效率低、误差大、安全隐患多等问题。

雷达探测技术因其高精度、非接触式测量等优势，在工业领域得到了广泛应用。本文以单侯矿储煤场为例，探讨雷达探测技术在煤场落煤智能控制中的应用，分析其关键技术、优势及实际效果，为煤矿智能化建设提供参考。

2. 雷达探测技术的基本原理

雷达探测技术在各行各业得到了广泛的应用。雷达的基本原理是利用电磁波在传播过程中的传播速度及其遇到各种物体时的反射、散射、透过等特性来实现目标探测。雷达工作时，发射脉冲信号，当脉冲信号遇到目标物时，部分电磁波会被目标反射或散射，其中一部分雷达重新接收到，最后通过信号处理系统提取目标的信息。在煤场落煤控制中，雷达实时扫描煤堆表面，获取距离数据，通过信号处理系统生成煤堆的三维模型，为智能控制提供数据支持。

3. 煤场落煤智能控制的关键技术

3.1 信号处理

信号处理是煤场落煤智能控制的关键技术之一。煤场环境复杂，煤尘大和机械等干扰较多。为提高测量精度，需对雷达信号进行处理，消除噪声干扰，准确提取煤堆高度信息。

3.2 智能分析

煤场控制中心基于雷达反馈数据，结合煤场几何参数，实时构建煤堆三维模型，并通过分析计算最优落煤点，确保煤堆分布均匀，避免局部过高。

3.3 PLC（可编程逻辑控制器）控制技术

系统采用西门子 PLC 作为控制核心。其优势包括

高可靠性：适用于工业环境的长时间稳定运行。

快速响应：实时接收雷达输入信号，输出控制指令。

灵活编程：可根据需求调整控制逻辑。

PLC 接收雷达输入信号并通过开关量输出信号控制落煤小跑车移动到最优落煤点。

3.4 智能联动技术

系统形成闭环控制：雷达扫描 数据处理 PLC 控制 小跑车移动→雷达反馈。这种联动机制确保了落煤过程的精准性和自动化。

4. 技术优势

高精度测：雷达探测误差小，可避免煤堆超高导致的挤压事故。

自动化程度高：全程无需人工干预，减少人力成本。维护简便：系统结构简单，故障率低，易于保养。

安全性提升：避免人工操作失误，保障煤场和大棚结构安全。

5.应用案例：单侯矿储煤场

单侯矿原为露天储煤，2021 年改建为封闭式防尘大棚。落煤时由于发现不及时落煤过高多次挤坏防尘大棚边沿。为避免煤堆挤压大棚，单侯矿设专人值守，不但效率低下，而且存在人工操作的不可靠性。2023 年，该矿在3 条落煤皮带小跑车上安装3D 雷达物位扫描仪，对煤场堆煤的高度进行实时扫描，实时扫描煤堆高度并生成三维模型，并将结果反馈到单侯矿煤场控制基站 PLC 中，PLC 根据已知参数计算煤堆高度，控制中心智能分析判断出小跑车最优落煤位置。控制基站同步联动落煤小跑车，自动控制小跑车移动小跑车移动到合适位置。

项目完成后，单侯矿小跑车实现了智能控制移动到合适位置，杜绝了煤堆挤压大棚事故；每班减少 1 名巡视大棚移动小跑车操作人员，3 班减少 4 名操作人员，年节省人力成本约 30 万元；智能控制移动到最优落煤点，落煤效率提升了 30 % 。

6. 应用前景

雷达探测技术作为一种高精度、高效率、无接触的主动探测技术，在各行各业已经广泛应用，并且在未来还有着广阔的应用前景。将雷达探测技术与煤矿智能化相结合，实现矿山的智能化，推进矿山的智能化发展，有着很重要的意义。我国的智能化矿山建设起步较晚，目前的发展尚处于初步阶段。基于雷达探测与 PLC 联动的煤场落煤智能控制系统的应用，实现了小跑车的智能控制，达到了减人提效的作用广，雷达探测技术在煤矿智能化建设中具有广阔前景，结合5G 和物联网技术，可实现远程监控与大数据分析。推动矿山全流程智能化，助力行业转型升级。

7. 结论

本文提出的基于雷达探测与 PLC 联动的煤场落煤智能控制系统，通过高精度测量、智能分析和自动化联动，显著提升了储煤场的安全性和管理效率。该技术为煤矿智能化提供了可行方案，具有推广价值。

参考文献

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