2025年礦山冶金行業(yè)自動化選礦技術知識考察試題及答案解析一、單項選擇題（每題1分，共20分）1.在浮選自動加藥系統(tǒng)中，若采用PID控制算法，積分時間Ti設置過短最可能導致的現(xiàn)象是A.藥劑消耗量顯著下降B.浮選泡沫層厚度持續(xù)振蕩C.尾礦品位突然升高D.精礦回收率線性增加答案：B解析：積分時間過短會使系統(tǒng)對歷史誤差過度敏感，引發(fā)周期性超調，表現(xiàn)為泡沫層厚度來回波動。2.某銅鉬礦SABC磨礦回路中，半自磨機功率負荷曲線出現(xiàn)“駝峰”形態(tài)，最先應檢查的傳感器是A.磨機給料皮帶秤B.磨機筒體振動加速度計C.磨機出料端聲壓麥克風D.cyclone溢流濃度計答案：B解析：筒體振動信號可直接反映負荷變化，駝峰多由“脹肚”前兆引起，振動計最先捕捉。3.基于機器視覺的皮帶礦石粒度分析儀，其標定基準樣應滿足A.窄級別篩分后濕基保存B.窄級別篩分后烘干并恒溫24hC.現(xiàn)場取全粒級濕樣直接冷凍D.實驗室破碎至0.074mm干樣答案：B解析：烘干恒溫可消除水分對光學陰影的干擾，保證標定像素粒徑函數(shù)穩(wěn)定。4.在DCS冗余I/O設計中，下列關于“熱備冗余”描述正確的是A.主模塊故障切換時間≥2sB.備用模塊實時鏡像寄存器數(shù)據(jù)C.冗余總線采用單網(wǎng)拓撲D.僅模擬量模塊支持冗余答案：B解析：熱備冗余要求備用模塊無擾切換，必須實時鏡像寄存器，切換時間<100ms。5.某選廠采用ModelPredictiveControl（MPC）優(yōu)化浮選槽液位，其預測模型最宜采用A.一階慣性+純滯后B.穩(wěn)態(tài)增益矩陣C.階躍響應序列（FSR）D.模糊規(guī)則表答案：C解析：FSR直接來源于階躍測試，可捕捉多變量耦合動態(tài)，MPC滾動優(yōu)化計算量小。6.針對高海拔選廠，變頻器驅動球磨機主電機時，需首要調整的參數(shù)是A.載波頻率B.電機極對數(shù)C.弱磁區(qū)起始頻率D.直流制動電壓答案：C解析：高海拔空氣密度低，電機散熱差，弱磁點提前可降低磁通，減少發(fā)熱。7.在X射線熒光（XRF）在線品位分析儀中，用于消除“基體效應”的算法是A.LucasTooth經(jīng)驗系數(shù)法B.基本參數(shù)法（FP）C.康普頓散射歸一法D.峰值剝離法答案：B解析：FP法通過物理模型計算元素間吸收增強效應，可顯著降低基體干擾。8.某尾礦濃密機底流濃度突然由45%降至30%，最先排查的自動閥門是A.絮凝劑稀釋水閥B.底流泵出口閥C.溢流調節(jié)閥D.扭矩報警旁路閥答案：A解析：稀釋水閥誤開導致絮凝劑濃度下降，絮團變小，底流濃度驟降。9.采用邊緣計算網(wǎng)關對浮選泡沫圖像進行本地推理時，最能降低GPU功耗的優(yōu)化是A.將YOLOv5的Focus層改為SliceB.權重量化至INT8C.提高攝像頭幀率至120fpsD.啟用數(shù)據(jù)增強在線訓練答案：B解析：INT8量化可將乘加運算功耗降低約75%，對邊緣設備收益最大。10.在磨礦分級水力旋流器仿真中，采用CFDDEM耦合相比單相流模型，主要改進是A.計算速度提升一個量級B.顆粒流體相互作用顯式求解C.無需考慮湍流模型D.網(wǎng)格數(shù)量減少50%答案：B解析：CFDDEM顯式追蹤顆粒運動，可準確預測短路流與死區(qū)，提高分割精度。11.選廠MES系統(tǒng)與ERP對接時，用于描述“精礦批次質量”的標準B2MML元素是A.OperationsScheduleB.MaterialActualC.QualityTestResultD.SegmentResponse答案：C解析：QualityTestResult記錄化驗結果，包含元素品位、水分等質量屬性。12.在浮選泡沫圖像特征提取中，對“氣泡爆破頻率”最穩(wěn)健的算法是A.幀差法+形態(tài)學開運算B.光流法+KLT跟蹤C.分水嶺+面積直方圖D.小波變換+能量譜答案：B解析：KLT跟蹤可鎖定單個氣泡，統(tǒng)計其消失幀率，抗光照變化強。13.某選廠使用5G+UWB融合定位巡檢機器人，其位置刷新率受限的主要因素是A.5G基站帶寬B.UWB時鐘漂移C.機器人IMU零偏D.邊緣服務器GPU頻率答案：B解析：UWB采用TDOA，時鐘漂移導致測距誤差，需定期同步，限制刷新率。14.在磨機負荷軟測量模型中，若采用LSTM網(wǎng)絡，輸入序列長度一般選A.5sB.30sC.5minD.30min答案：C解析：磨機負荷慣性大，5min可覆蓋2~3個負荷周期，兼顧精度與實時性。15.浮選pH值控制回路中，若石灰乳管線出現(xiàn)“水錘”現(xiàn)象，最可能損壞的儀表是A.電磁流量計B.玻璃電極pH計C.隔膜壓力變送器D.氣動薄膜調節(jié)閥答案：B解析：玻璃電極耐壓<0.6MPa，水錘瞬時超壓導致膜片破裂。16.采用激光誘導擊穿光譜（LIBS）在線檢測鐵精礦SiO?時，需重點抑制的干擾元素譜線是A.Fe288.16nmB.Si288.16nmC.Ca393.37nmD.Al396.15nm答案：B解析：Fe288.16nm與Si288.16nm相距0.02nm，光譜儀分辨率不足時重疊。17.在選廠能源管理系統(tǒng)（EMS）中，用于計算“單位能耗基準值”的統(tǒng)計方法是A.算術平均B.累積和CUSUMC.指數(shù)加權移動平均EWMAD.四分位距IQR答案：C解析：EWMA對近期數(shù)據(jù)賦高權重，可跟蹤工藝條件緩慢變化，基準值更可信。18.某鉬精選采用660V變頻攪拌槽，電機絕緣等級為F，繞組最高允許溫度為A.105℃B.120℃C.155℃D.180℃答案：C解析：F級絕緣極限155℃，按GB755規(guī)定。19.在浮選專家系統(tǒng)知識庫中，若規(guī)則“IF泡沫顏色發(fā)白AND尾礦Cu>0.1%THEN減少捕收劑”屬于A.前向鏈推理B.反向鏈推理C.模糊推理D.貝葉斯推理答案：A解析：由事實（顏色、品位）出發(fā)推出動作，為前向鏈。20.采用無人機磁測巡檢尾礦庫壩體時，為消除日變影響，需同步布設的基站是A.GPSRTK基站B.地磁日變觀測站C.北斗短報文中繼D.5G毫米波基站答案：B解析：地磁日變站記錄外場變化，用于改正無人機磁測數(shù)據(jù)。二、多項選擇題（每題2分，共20分）21.下列關于磨礦分級專家系統(tǒng)“規(guī)則自學習”策略，正確的有A.采用強化學習獎勵函數(shù)為“單位能耗回收率”乘積B.使用遺傳算法優(yōu)化規(guī)則權重C.將操作員按鍵記錄作為標簽D.采用離線批訓練永不更新E.引入遷移學習復用相似礦石數(shù)據(jù)答案：A、B、C、E解析：D錯誤，專家系統(tǒng)需在線增量學習以適應工況漂移。22.影響X射線衍射（XRD）在線晶相定量精度的因素包括A.樣品表面粗糙度B.探測器零點漂移C.入射束強度波動D.礦石顏色E.研磨時間答案：A、B、C、E解析：顏色不影響衍射強度，其余均引入誤差。23.在浮選泡沫圖像分割任務中，屬于傳統(tǒng)機器學習特征的有A.LBP紋理B.HOG梯度C.ResNet50激活值D.Gabor濾波能量E.顏色共生矩陣答案：A、B、D、E解析：C為深度學習特征。24.下列通信協(xié)議中，可用于選廠現(xiàn)場級儀表與PLC實時數(shù)據(jù)交換的有A.PROFINETIRTB.EtherCATC.OPCUAPub/SubD.MQTTE.HARTIP答案：A、B、C、E解析：MQTT為發(fā)布/訂閱，常用于SCADA上行，非現(xiàn)場級實時。25.關于濃密機扭矩信號與底流濃度關系的描述，正確的有A.扭矩上升一定伴隨濃度上升B.扭矩下降可能預示“壓耙”C.扭矩信號需進行Butterworth低通濾波D.扭矩與濃度呈線性關系E.扭矩突變需觸發(fā)底流泵提速答案：B、C、E解析：A錯誤，扭矩上升也可能由絮凝劑過量引起；D非線性。26.采用微波干燥法測定鐵精礦水分時，影響測量精度的因素有A.礦石中磁鐵礦含量B.樣品層厚度C.環(huán)境濕度D.微波頻率E.坩堝材質答案：B、C、D、E解析：磁性礦物對2.45GHz微波吸收系數(shù)差異小，影響可忽略。27.在選廠數(shù)字孿生平臺中，屬于“行為模型”層的內容有A.球磨機功率負荷微分方程B.電機軸承3DCADC.浮選槽泡沫輸運CFD模型D.礦石塊度掃描點云E.電價時段數(shù)據(jù)庫答案：A、C解析：B為幾何模型，D為數(shù)據(jù)層，E為外部接口。28.下列關于UWB定位基站布設原則，正確的有A.基站間距≤30mB.視距遮擋角>90°C.高度差>2mD.采用TOA需≥3個基站E.時間同步精度<0.5ns答案：A、D、E解析：B應<15°；C無強制要求。29.浮選自動加藥系統(tǒng)采用“模型前饋+反饋”結構時，前饋信號可來源于A.原礦品位在線分析儀B.礦漿流量計C.尾礦泵池液位D.浮選槽泡沫速度E.球磨機給礦量答案：A、B、E解析：C、D為反饋或擾動變量。30.在選廠部署邊緣AI盒子時，需考慮的工業(yè)環(huán)境指標有A.粉塵IP等級B.振動加速度C.電磁兼容EMCD.海拔高度E.防爆Ex等級答案：A、B、C、E解析：海拔主要影響散熱，非強制指標。三、判斷題（每題1分，共10分）31.采用深度學習對磨機音頻進行負荷識別時，梅爾頻譜圖比小波包能量更適合作為CNN輸入。答案：√解析：梅爾頻譜保留時頻局部特征，CNN可自動提取高層模式。32.在浮選泡沫速度計算中，光流法對氣泡破裂事件不敏感。答案：×解析：光流法會把破裂區(qū)域誤判為高速運動，需加掩膜過濾。33.濃密機驅動液壓馬達的扭矩信號可直接用于底流濃度閉環(huán)控制，無需軟測量補償。答案：×解析：扭矩受絮凝劑、粒度等多擾動，需融合濃度計信號。34.采用5GSA組網(wǎng)時，選廠遠程控制PLC的端到端時延可低于10ms。答案：√解析：3GPPR16規(guī)定URLLC場景空口時延1ms，端到端<10ms可實現(xiàn)。35.激光粒度儀在測量0.038mm細粒級時，無需考慮米氏散射與弗朗霍夫散射模型差異。答案：×解析：細顆粒d<10λ需采用米氏模型，否則誤差>5%。36.在磨礦專家系統(tǒng)中，采用模糊邏輯可解決“磨機負荷偏高但功率下降”的悖論。答案：√解析：模糊規(guī)則可包容非線性、矛盾前提，輸出平滑控制量。37.采用北斗三號短報文傳輸浮選槽液位數(shù)據(jù)時，單次報文長度可達560bit。答案：√解析：北斗三號區(qū)域短報文最大560bit，滿足液位+時間戳。38.在XRF在線品位儀中，采用雙曲面晶體可消除元素間吸收邊干擾。答案：×解析：雙曲面晶體用于提高分辨率，無法消除吸收邊，需用FP法校正。39.選廠能源管理系統(tǒng)采用ISO50001標準時，能源基準一經(jīng)設定不得調整。答案：×解析：基準可隨重大改造或產(chǎn)能變化重新校準。40.采用UWB+IMU融合定位時，IMU零偏可用卡爾曼濾波在線估計并補償。答案：√解析：組合導航常規(guī)做法，零偏可觀。四、填空題（每空2分，共20分）41.在浮選泡沫圖像中，采用________變換可將RGB空間轉換至亮度色度分離，用于消除光照不均。答案：HSV42.某選廠磨礦回路采用ExpertSystem，其知識表示采用________網(wǎng)絡，可處理規(guī)則置信度。答案：貝葉斯43.濃密機驅動扭矩信號采樣頻率一般設為________Hz，即可覆蓋扭矩波動主要能量。答案：244.采用微波諧振腔法測水分時，諧振頻率偏移Δf與礦石介電常數(shù)ε的關系為________。（給出公式）答案：Δf/f0=–(ε–1)K/2，其中K為填充因子45.在選廠MES與ERP接口中，物料移動采用________標準描述批次號、質量、數(shù)量。答案：B2MML46.激光誘導熒光（LIF）檢測浮選捕收劑濃度時，激發(fā)波長一般選________nm附近。答案：26647.采用EtherCAT環(huán)網(wǎng)冗余時，線纜斷點恢復時間小于________μs。答案：1548.在磨機音頻頻譜中，負荷增大時________Hz頻段能量顯著上升，被稱為“沖擊耳”。答案：400–60049.某銅礦SABC回路，專家系統(tǒng)設定球磨機功率上限為________kW/t（給礦），用于防“脹肚”。答案：8.550.采用深度強化學習優(yōu)化浮選藥劑時，狀態(tài)空間維數(shù)過高，可引入________網(wǎng)絡降維。答案：自編碼器五、簡答題（每題10分，共30分）51.給出一種基于多源數(shù)據(jù)融合的磨機負荷軟測量方案，并說明如何驗證其泛化能力。答案：（1）數(shù)據(jù)層：采集磨機電流、功率、振動、音頻、軸承壓力、給礦量、給水量、出料粒度共8維信號；（2）特征層：對振動音頻提取梅爾頻譜、小波能量熵；對電氣信號提取均值、方差、峰值因子；（3）建模：采用LSTM+Attention網(wǎng)絡，時間窗5min，輸出負荷率（0–100%）；（4）融合：采用加權貝葉斯融合LSTM輸出與機理模型（功率負荷曲線），權重由在線方差自適應調整；（5）驗證：①時序交叉驗證，按周劃分訓練/測試，保證工況不重復；②遷移驗證，換礦石硬度（Bond功指數(shù)+20%）測試，要求RMSE<3%；③消融實驗，分別去掉音頻、振動，記錄RMSE增幅，若>1%則認為該源有效；④長期漂移測試，連續(xù)運行3個月，用CUSUM檢測突變，若未觸發(fā)則泛化通過。52.描述浮選泡沫圖像深度學習模型部署到NVIDIAJetsonXavierNX的完整優(yōu)化流程，并給出實測性能指標。答案：（1）訓練階段：在服務器用Pytorch訓練DeepLabv3+，backbone為MobilenetV2，輸入512×512，輸出氣泡掩膜；（2）剪枝：采用L1norm通道剪枝，剪枝率50%，mIoU下降0.8%；（3）量化：使用TensorRTINT8校準，1000張現(xiàn)場圖像，動態(tài)范圍0–255，mIoU下降0.5%；（4）圖優(yōu)化：融合Conv+BN+ReLU，生成TRT引擎，F(xiàn)P16+INT8混合；（5）部署：JetsonXavierNX，Jetpack4.6，啟用MAXN模式，GPU頻率1300MHz；（6）性能：單幀推理時間18ms（含預處理），功耗11W，內存占用1.2GB，mIoU91.3%，較服務器GPU下降1.3%，滿足30fps實時要求；（7）維護：采用OTA容器更新，模型版本回滾<30s。53.闡述選廠能源管理系統(tǒng)（EMS）如何基于邊際電價與工藝約束實現(xiàn)球磨機負荷實時優(yōu)化，并給出數(shù)學模型。答案：目標函數(shù)：min∑t=1T(ρt·Pt·Δt)，其中ρt為t時段邊際電價，Pt為球磨機有功功率；約束：①生產(chǎn)指標：給礦量Qt∈[Qmin,Qmax]，保證班產(chǎn)量≥W0；②磨礦粒度：P80,t≤P80,target，由螺旋分級機溢流在線粒度儀反饋；③功率邊界：Pt∈[Pmin,Pmax]，避免“脹肚”；④設備啟停：最小啟停間隔≥ΔT=15min；⑤儲能協(xié)調：若選廠配套超級電容，功率缺額ΔP≤Ecap/Δt。求解：采用模型預測控制（MPC），預測時域Np=12（1h），控制時域Nc=4，線性化模型用階躍響應矩陣，二次規(guī)劃求解；實測某銅礦應用后，峰段用電削減18%，單位礦石電耗下降3.2%，年化收益320萬元。六、計算題（每題15分，共30分）54.某鉛鋅礦浮選回路，原礦流量Q=800m3/h，鉛粗選給礦品位αPb=1.2%，精礦品位βPb=55%，尾礦品位θPb=0.15%?，F(xiàn)引入在線XRF品位儀，測量誤差ε~N(0,0.02%)。以測量值為反饋，采用PI控制器調節(jié)捕收劑，使精礦品位穩(wěn)態(tài)誤差≤0.3%。已知對象傳遞函數(shù)G(s)=1.2e^(30s)/(60s+1)，采樣周期Ts=30s。求：（1）鉛精礦流量J（m3/h）；（2）采用ZieglerNichols整定PI參數(shù)Kp、Ti；（3）計算系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差是否滿足要求。答案：（1）由金屬量平衡：JβPb+(Q–J)θPb=QαPbJ=(Q(αPb–θPb))/(βPb–θPb)=800×(1.2–0.15)/(55–0