摘要：在工业智能化转型的大背景下，中心取制样与计量作业作为有色金属生产流程中的关键环节，其自动化、智能化升级对提升工作效率、保障数据精准性具有重要意义。本文结合铜陵有色金属集团股份有限公司质量检验中心（以下简称“中心”）取制样设备自动化改造与智能计量系统研发的专属实践经验，聚焦金、银、铜、铁等多品种有色金属生产场景，分析传统作业模式存在的行业性痛点，阐述智能化技术的定制化应用路径与实施成效，并对未来发展方向进行展望。

　　关键词：取制样设备；自动化改造；智能计量系统；工业智能化；有色金属行业

　　取制样与计量作业是有色金属生产、质量检测、资源核算等工作中的核心环节，其结果的准确性直接影响生产决策的科学性与产品质量的稳定性，贯穿于铜陵有色金银铜铁开采、冶炼、加工全产业链流程。作为国有特大型有色金属企业，铜陵有色生产规模大、物料种类多、作业场景复杂，传统的取制样与计量作业多依赖人工操作，存在效率低下、数据误差大、劳动强度高、安全隐患多等问题，已难以适应现代有色金属规模化生产、精细化管理的发展需求。

　　随着物联网、人工智能、自动化控制、5G通信等技术的快速发展，推动取制样设备自动化、智能化升级，构建智能计量作业体系，成为突破传统作业模式瓶颈的必然选择。铜陵有色近年来深入贯彻国家智能制造发展战略，制定《智能制造建设规划》及《信息化及智能制造三年滚动规划（2023-2025年）》，建成“5G+工业互联网”国家级示范项目，完成DeepSeek人工智能应用本地化部署，在中心智能取样系统、智能计量系统等项目中取得显著成效，验证了智能化转型的可行性与优越性。本文立足中心取制样与计量作业的实际需求，结合企业专属实践案例，围绕智能化研究的关键技术、定制化路径与应用成效展开深度探讨，旨在为有色金属行业的技术革新提供更具针对性的理论与实践支撑。

　　1传统取制样与计量作业的痛点分析

　　1.1取制样作业的局限性

　　传统取制样作业依赖人工完成有色金属原矿、精矿、中间产品及成品的采集、制备、分装等流程，存在诸多行业性弊端。第一，人工采样随机性强，难以严格遵循“代表性采样”原则，中心各质检站涉及铜精矿、高硫铁、金精矿等多种物料，且成分波动大，人工难以实现标准化采样，易导致样品与实际物料特性偏差较大，影响后续品位检测结果的准确性，甚至引发国际贸易结算纠纷。第二，制样过程中人工操作的规范性难以统一，粉碎、缩分、干燥等环节的参数控制未能完全统一，不同操作人员的手法差异易造成样品污染或损耗，如铜精矿制样中人工铲取易导致水分流失和交叉污染，直接影响物料元素品位检测结果。第三，人工操作效率低下，面对中心规模化生产的大批量物料取制样需求时难以满足生产节奏，传统汽车运输铜精矿取样需人员配合作业，单批次取样耗时长时，且劳动强度大，易引发操作人员职业倦怠。第四，在物料皮带发货区域、精矿库等高粉尘、高温、高湿的恶劣作业环境下，进一步加剧了人工取样作业难度与安全隐患。

　　1.2计量作业的不足之处

　　传统计量作业以人工读数、手工记录、离线核算为主，难以适配中心多品种、多场景的计量需求。一方面，人工计量易受主观因素影响，读数误差、记录失误等问题时有发生，在高价值产品计量中，人工称重误差可能直接造成重大经济损失；在铜精矿等大宗原料过磅环节，人工录入信息全程需2min~3min，不仅效率低下，还存在人为干预风险。另一方面，传统计量系统多为孤立设备，缺乏数据互联互通能力，计量数据无法实时上传至集团ERP管理平台，形成信息“孤岛”，难以实现跨厂区、跨产业链的动态监测与智能分析，影响生产调度与成本管控的及时性。此外，计量设备的校准、维护多依赖人工定期检查，无法及时发现设备隐性故障，易造成计量数据的长期偏差；同时人工核算模式效率低下，数据追溯难度大，一旦出现质量问题难以快速定位责任环节，适配不了铜陵有色全产业链协同管理的需求。

　　2取制样设备自动化、智能化研究与实践

　　2.1自动化取制样系统的整体架构设计

　　结合有色金属生产特性与铜陵有色实际作业场景，自动化取制样系统遵循“采样自动化、制样标准化、传输封闭化、数据信息化”原则，整体架构分为采样层、制样层、传输层、控制层四个部分，各层级通过有色智联工业互联网平台实现协同联动。采样层采用定制化智能采样机器人替代人工，结合铜精矿、原矿等物料的粒度大小、成分特性、运输方式（汽车、皮带）等参数，通过激光测距、视觉识别技术预设采样路径与频率，实现定点、定量、定时采样，针对块状物料可精准控制取样部升降长度，无需安装上下限位，适配多场景取样需求。制样层集成自动化粉碎、缩分、干燥、封装设备，针对金、银、铜、铁等不同物料的物理特性，通过可编程逻辑控制器（PLC）精准匹配各环节参数，确保制样过程标准化与一致性。传输层采用密闭式皮带输送机或管道输送系统，配合变频负压除尘装置，避免样品污染与粉尘扩散，契合有色金属行业环保要求。控制层以工业控制计算机为核心，搭载智能控制系统，接入集团5G专网，实现全流程自动化控制与远程监控，支持多参数实时调整与异常预警。

　　2.2关键技术的定制化应用

　　（1）定制化智能采样机器人技术。基于中心现有的智能取样技术，进一步优化完善取样设备，例如智能采样机配备测力部、驱动部与控制部，通过检测取样部与驱动部之间的拉力数据，精准判断取样部是否触底并完成接触取样，适用于多品种有色金属物料取样场景。在新桥矿业公司中心磅房部署的智能取样机器人，采用履带式行走结构，可适应矿山复杂作业环境，目前已完成软硬件调试并投入使用，有效替代人工完成矿产品取样任务。机器人同时搭载物料识别传感器，能够实时感知铜精矿、原矿等物料的湿度、粒度参数，自动调整采样深度与采样量，确保样品代表性。

　　（2）PLC精准控制与AI融合技术。在制样环节，通过PLC对粉碎机转速、缩分机缩分比、干燥机温湿度进行毫秒级精准控制，针对铜精矿、粗铜等不同物料特性预设差异化参数方案，消除人工操作随机性。同时，系统接入DeepSeek人工智能模型，在各大冶炼厂区构建生产知识库，通过工艺深度分析建模优化制样参数，进一步提升制样精度。例如在铜精矿缩分过程中，PLC结合AI算法根据物料粒度自动调整缩分比例，确保缩分后样品符合检测标准。

　　（3）5G+物联网数据传输技术。取制样设备安装物联网模块与RFID标识设备，通过集团覆盖全产业链的5G专网将采样时间、位置、制样参数、样品编号等数据实时上传至有色智联平台，实现数据信息化管理与全流程追溯。管理人员可通过手机或电脑远程查看设备运行状态与样品信息，及时处理异常情况，实现“人样分离、全程可控”。

　　2.3实施效果

　　通过取制样设备自动化、智能化改造，中心取制样作业效率提升60%以上，大幅降低劳动强度。样品代表性与准确性显著提高。中心牵头研发的铁球团智能取样系统，可与铜冠冶化分公司码头皮带输送机、散料秤联机协调工作，具有自动取样、缩分比可调、缩分器料仓振动防粉尘黏结、样品自动收集及弃料自动返回散料秤原料仓、皮带物料输送状态智能判别等功能，取代目前铁球团人工取样方式，达到科学、高效取样的目的。同时，智能化设备承担了高风险、重复性作业任务，实现“机械化换人、自动化减人”，推动作业场景向少人化、无人化转型，安全事故发生率降至零，有力支撑集团公司“减员、增安、提效”目标落实。

　　3计量作业智能化研究与实践

　　3.1智能计量系统的构建思路

　　结合铜陵有色全产业链计量需求，智能计量系统以“数据实时化、核算智能化、管理可视化、溯源全程化”为目标，整合计量设备、智能传感器、5G通信、大数据分析等技术，核心架构包括计量感知层、数据传输层、智能分析层、应用展示层与溯源管理层，深度接入有色智联工业互联网平台。计量感知层通过安装高精度称重传感器、高清晰度摄像头等设备，实时采集重量、车牌号等多维度数据。数据传输层依托集团网络专网，实现数据实时、稳定传输，切换时滞小于0.1s，网络中断时自动进入离线模式，恢复后数据自动补传。智能分析层搭载大数据分析算法与DeepSeek人工智能模型，对计量数据进行清洗、校验、核算，消除环境因素影响。应用展示层通过可视化平台，以图表形式展示计量数据、设备状态，为管理决策提供支撑。溯源管理层通过数据加密存储、操作全程记录，实现计量数据全生命周期追溯。

　　3.2核心功能的定制化实现

　　（1）多场景实时精准计量功能。针对中心涵盖的铜精矿、阴极铜等重要物料检验计量需求，在汽车衡等计量设备上安装高精度智能传感器，结合动态补偿算法，实时修正温度、湿度等环境因素对计量结果的影响。智能计量系统投入运行后，单次过磅时间从传统的2min~3min缩短至40s~50s，大幅提升作业效率。在黄金、白银等贵金属计量中，采用高精度称重设备与AI数据校准技术，确保计量数据准确率达99.5%以上。

　　（2）数据智能校验与协同核算功能。智能分析层通过大数据算法建立计量数据校验模型，针对有色金属生产的连续性特点，对采集数据进行实时校验，异常波动时自动预警，并通过历史数据比对排查原因。系统内置自动核算模型，可根据计量数据自动完成成本核算、产量统计、贸易结算等工作，数据直接同步至集团ERP系统，实现“计量—核算—结算”自动化闭环，支撑铜陵有色数智化供应链管理体系建设。

　　（3）设备智能运维与5G远程监控功能。系统通过采集计量设备的电压、电流、运行时间等参数，建立设备健康状态评估模型，实时监测设备运行状态，预测潜在故障并推送维护建议，实现预防性维护。依托集团5G专网与工业互联网运管中心，管理人员可远程监控各厂区计量设备运行情况，实现跨厂区统一管理，目前该功能已覆盖矿山、冶炼、加工三大产业链核心板块的八家下属企业。

　　3.3实施效果

　　智能计量系统在铜陵有色质检中心实现全覆盖，推动质检业务迈入数字化管理新阶段，计量作业人工成本降低50%以上，人员配置得到优化。计量数据准确率提升至99.5%以上，杜绝人为干预风险，为贸易结算提供可靠数据支撑，减少经济纠纷。实时化数据传输与可视化管理，实现生产过程动态监控，物流进出厂管控效率提升25%，为集团生产调度与成本管控提供精准数据支撑。设备预防性维护机制使计量设备故障率降低70%，延长设备使用寿命，避免因设备故障导致的生产中断。该系统作为“基于5G+工业互联网的有色金属智能生产融合应用示范工程”的核心组成部分，助力项目通过国家级验收，金冠铜业分公司成功入围工业和信息化部5G工厂名录。

　　4取制样与计量作业智能化的发展展望

　　未来，铜陵有色将持续深化多技术融合应用，依托DeepSeek人工智能模型与有色智联平台，将AI技术更广泛应用于样品成分识别、计量数据异常诊断、采样策略动态优化等场景，通过机器学习算法持续迭代模型，实现系统自主学习与自我优化。探索区块链技术在计量数据存证中的应用，确保数据不可篡改，满足国际贸易结算、审计核查等需求。构建取制样与计量作业数字孪生系统，实现物理设备与虚拟模型实时映射，为设备设计、调试、运维提供全生命周期数字化支撑。同时，融合光谱检测等非接触式检测技术，实现有色金属样品成分实时在线分析，推动“采制化计量”全流程一体化。

　　取制样与计量智能化系统将进一步与集团ERP系统、MES系统深度集成，实现数据全链条互联互通。取制样数据直接推送至MES系统用于实时质量管控，计量数据自动同步至供应链管理系统，支撑采购、生产、销售全流程协同优化。依托有色智联工业互联网平台，推动智能化系统向产业链上下游延伸，实现与供应商、客户、物流商的数据共享，构建全产业链智能化协同生态。重点拓展海外矿山应用场景，将智能采样与计量技术与“AI+翻译助手”结合，解决米拉多铜矿等海外项目的国际化运营协同问题。

　　秉持绿色发展理念，推广密闭式、低能耗智能化设备，通过节能电机、余热回收、负压除尘等技术降低能源消耗与环境污染，助力“双碳”目标实施。持续优化人机协作模式，智能设备承担高风险、高强度、重复性作业任务，操作人员转型为系统监控员、调试员与维护员，专注于复杂问题处理与系统优化。通过优化操作界面、配备语音播报、强化远程控制功能，降低操作人员劳动强度，提升作业舒适性与安全性。同时，增强系统柔性适配能力，针对金银铜锡铝等不同物料、不同生产规模的需求，提供可定制化的智能化解决方案，持续扩大应用场景覆盖范围。

　　5结语

　　取制样设备自动化、智能化改造与计量作业智能化建设，是有色金属行业实现高质量发展的重要举措。本文通过对中心智能化技术应用实践的系统分析，结合企业专利技术、国家级示范项目成果、专属实践数据，充分证明了智能化升级能够有效解决传统作业模式的效率低、误差大、安全风险高、数据追溯难等痛点，实现工作效率、数据准确性、作业安全性与经济效益的同步提升。

　　铜陵有色作为国有特大型有色金属企业，通过定制化智能采样机器人部署、质检中心智能计量全覆盖、5G+工业互联网融合应用等实践，形成了具有行业代表性的“铜陵有色模式”，其专利技术、系统架构与实施路径为有色金属行业智能化转型提供了宝贵经验。未来，随着人工智能、区块链、数字孪生等技术的不断创新与融合，取制样与计量作业的智能化水平将持续提升。相关企业应结合自身生产需求、物料特性与作业场景，制定个性化智能化解决方案，注重技术选型的实用性与兼容性，加强人才培养与技术储备，推动有色金属行业向更高效、更精准、更绿色、更智能的方向发展。