轉(zhuǎn)型為綱 創(chuàng)新為上高質(zhì)量推進(jìn)智能化煤礦建設(shè)

文/鄭海山

（責(zé)任編輯：龐永厚）

八部委近期下發(fā)的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》和《山西省煤礦智能化改造建設(shè)實施方案》，陽泉煤業(yè)集團(tuán)高度重視，以5G通信、先進(jìn)控制技術(shù)為引領(lǐng)，積極組織力量、整合資源，開展總體規(guī)劃，推進(jìn)智能化煤礦建設(shè)。

一、正確認(rèn)識把握

陽煤集團(tuán)從戰(zhàn)略高度出發(fā)，把智能化礦山建設(shè)和集團(tuán)發(fā)展戰(zhàn)略、安全生產(chǎn)等各項工作統(tǒng)籌考慮，確立煤礦“管控一體化”和遠(yuǎn)程智能化管理的總目標(biāo)。智能化礦山建設(shè)實現(xiàn)“六化”：總體規(guī)劃統(tǒng)一化、開采環(huán)境數(shù)字化、技術(shù)裝備智能化、生產(chǎn)過程可視化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)管理科學(xué)化。

建設(shè)智能化礦山，需正確認(rèn)識和把握兩個關(guān)鍵點。

一是感知。將煤礦的固有信息和動態(tài)信息，通過先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能和網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，對礦井安全生產(chǎn)和經(jīng)營管理信息進(jìn)行采集、分析和處理，實現(xiàn)協(xié)同運(yùn)行并提供決策支持。

二是控制。通過自動化技術(shù)、控制技術(shù)、傳感技術(shù)、通訊技術(shù)、低功耗技術(shù)對井下工控系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，實現(xiàn)全面感知、萬物物聯(lián)、遠(yuǎn)程控制、一鍵開停、少人無人、智能分析的目標(biāo)，全面提升煤礦生產(chǎn)水平、安全水平、管控水平。

二、總體思路引領(lǐng)

陽煤集團(tuán)加強(qiáng)頂層設(shè)計，立足高起點、高標(biāo)準(zhǔn)，堅持“總體規(guī)劃、試點建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)先行，架構(gòu)科學(xué)、分步接入”的原則，穩(wěn)步推進(jìn)智能化礦山建設(shè)。

目標(biāo)：建立5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋；建立工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)集中控制、監(jiān)控、調(diào)度；采掘智能化、基本實現(xiàn)無人少人操作；供電、排水、皮帶集控、主提升、通風(fēng)等重點環(huán)節(jié)實現(xiàn)無人值守、遠(yuǎn)程監(jiān)控；推廣機(jī)器人應(yīng)用；建立相適應(yīng)的管理架構(gòu)和制度。

原則：堅持總體規(guī)劃，分步實施；堅持實用和適用；堅持一次做好，只做一次；堅持裝備信息同步，共建共享；堅持業(yè)務(wù)驅(qū)動，效果為先。

建設(shè)思路：以陽煤集團(tuán)新元公司為試點單位，集全集團(tuán)之力，在相關(guān)政策、人員配置、設(shè)備選型方面提供全面支撐，力爭用兩年的時間完成試點智能化礦山的建設(shè)。

三、總體架構(gòu)先進(jìn)

陽煤集團(tuán)智能化礦山建設(shè)的總體架構(gòu)為：堅持用頂層設(shè)計指導(dǎo)建設(shè)改造的原則，引進(jìn)先進(jìn)成熟的應(yīng)用成果，突出系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)閉鎖關(guān)系，突出工業(yè)自動化監(jiān)控系統(tǒng)和業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的集成，體現(xiàn)技術(shù)的先進(jìn)性、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和信息的效益性，以一體化工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺為核心，實現(xiàn)對現(xiàn)場信號和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集、監(jiān)測、集控等一系列功能。

陽煤集團(tuán)智能化礦山系統(tǒng)設(shè)計由面向系統(tǒng)縱向結(jié)合，改變?yōu)閺牡讓釉O(shè)備到上層監(jiān)控指揮軟件的橫向融合，打破傳統(tǒng)的面向子系統(tǒng)的“縱向劃分”方式，依照信息系統(tǒng)構(gòu)成原理，采用面向?qū)哟蔚摹皺M向劃分”方式，劃分為感知層、傳輸層和應(yīng)用層三層，其中應(yīng)用層又進(jìn)一步劃分為監(jiān)控層、云中心和展示層三個子層。每個層級的功能服務(wù)明確、接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，各層之間是服務(wù)與被服務(wù)的關(guān)系，形成一個互聯(lián)互通的扁平化信息系統(tǒng)，徹底消除信息孤島，實現(xiàn)信息共享、分工處理。按層級劃分有助于監(jiān)控設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化，增強(qiáng)互換性、互操作性，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，簡化井下監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，降低維護(hù)工作量。

四、關(guān)鍵技術(shù)帶動

陽煤集團(tuán)積極推進(jìn)各項先進(jìn)技術(shù)在煤礦運(yùn)用，用關(guān)鍵技術(shù)帶動智能化快速、全面建設(shè)。

1.推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)在煤礦井下的使用

陽煤集團(tuán)加快推進(jìn)5G通信在煤礦井下的使用，實現(xiàn)企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型對無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求，解決網(wǎng)絡(luò)傳輸、基站斷線丟包、無線接入、控制系統(tǒng)延時等問題，以滿足工業(yè)環(huán)境下設(shè)備互聯(lián)和遠(yuǎn)程交互的應(yīng)用需求。

2019年9月，中國移動、華為公司、陽煤集團(tuán)簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，開展研究合作。全國首個煤礦井下5G基站及其組網(wǎng)落戶陽煤集團(tuán)新元公司。

2019年11月18日，完成井下不同應(yīng)用場景的5G覆蓋測試工作。通過與山西移動、華為公司進(jìn)行密切溝通，確定了井下5G融合通信組網(wǎng)方案。方案由融合通信平臺、綜合接入網(wǎng)關(guān)、錄音錄像服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)安全防火墻、上網(wǎng)行為管理、觸摸屏調(diào)度臺、手機(jī)管控平臺、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、礦用隔爆兼本安型交換機(jī)、礦用隔爆兼本安型基站、礦用隔爆兼本安型不間斷電源、礦用本安型手機(jī)、礦用本安型轉(zhuǎn)換器等設(shè)備組成。

全面推進(jìn)應(yīng)用場景建設(shè)。一是落實防爆攝像頭和防爆手機(jī)等5G終端視頻設(shè)備的研發(fā)取證進(jìn)度，實現(xiàn)對井下主要輔運(yùn)巷、膠帶巷以及部分綜采工作面和掘進(jìn)工作面設(shè)備、人員、環(huán)境的透明可視化管理，有效保障礦井安全生產(chǎn)和人員生命安全；二是在綜采工作面探索研究5G+微波技術(shù)，以解決工作面設(shè)備移動易造成光纖損壞的問題；三是研究工作面采煤機(jī)與順槽集控中心的數(shù)據(jù)5G傳輸和遠(yuǎn)程控制，及工作面5G視頻與電液控系統(tǒng)的協(xié)同作業(yè)；四是為綜采工作面安裝無線傳感器及5G數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的實時無線采集；五是開展“掘進(jìn)機(jī)自動化遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的研發(fā)”，對掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行自動化改造，利用5G低時延特性，探索掘進(jìn)機(jī)的遠(yuǎn)程操控功能，提升掘進(jìn)作業(yè)安全性；六是在井下一條膠帶運(yùn)輸巷、一個機(jī)電硐室安裝5G移動巡檢機(jī)器人，實現(xiàn)設(shè)備現(xiàn)場高清視頻、語言、紅外成像等數(shù)據(jù)的實時回傳，通過智能識別功能準(zhǔn)確判斷設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，對煤礦設(shè)備運(yùn)行故障超前預(yù)判、預(yù)警，減少故障停機(jī)時間，實現(xiàn)膠帶運(yùn)輸、供電、排水等系統(tǒng)的“無人值守”；七是在打鉆巷道加裝5G無線高清攝像頭，結(jié)合“一鉆一視頻”平臺視頻分析技術(shù)，提升打鉆施工作業(yè)水平；八是建設(shè)5G設(shè)備遠(yuǎn)程診療系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備全生命周期管理；九是逐步將公司現(xiàn)有的自動化子系統(tǒng)、信息子系統(tǒng)與5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合應(yīng)用，實現(xiàn)多網(wǎng)合一、互聯(lián)互通。

2.重點推進(jìn)綜采智能化技術(shù)應(yīng)用

陽煤集團(tuán)從2011年開始對綜采自動化技術(shù)進(jìn)行調(diào)研，目前，全公司投入電液控及自動化裝備約45套，累計在80多個工作面進(jìn)行了應(yīng)用，不僅提高了工作面平均單產(chǎn)，還達(dá)到了減人、降低噸煤材料成本的效果。

技術(shù)方面實現(xiàn)了采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制和記憶截割；瓦斯?jié)舛扰c采煤機(jī)速度自適應(yīng)截割；液壓支架跟機(jī)作業(yè)；遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)程供配液、供電以及液泵等設(shè)備的遠(yuǎn)程一鍵順序啟停；采煤機(jī)、工作溜、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、皮帶機(jī)、乳化順槽控制。

陽煤集團(tuán)先后對北京天瑪、德國瑪珂、鄭州煤機(jī)、中國礦大、天津華寧等國際國內(nèi)的先進(jìn)技術(shù)與裝備進(jìn)行了推廣使用和研究改進(jìn)，2019年，國家科技攻關(guān)課題“高瓦斯礦井智能開采安全技術(shù)集成與示范”項目在新元31004智能綜采工作面落地實施。

3.“技術(shù)一張圖、管理一張網(wǎng)”的應(yīng)用

陽煤集團(tuán)安全生產(chǎn)運(yùn)營管理平臺基于“一張圖”管理理念，統(tǒng)一GIS平臺，統(tǒng)一管理平臺，建立集團(tuán)層和礦井層調(diào)度、生產(chǎn)技術(shù)、地測、通風(fēng)、機(jī)電、安全、培訓(xùn)、煤質(zhì)等安全生產(chǎn)部門的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)安全生產(chǎn)信息集成共享、業(yè)務(wù)協(xié)同和一體化管理，形成了“技術(shù)一張圖、管理一張網(wǎng)”的新型管理模式?；诖讼到y(tǒng)，陽煤集團(tuán)建成了國內(nèi)外第一個全集團(tuán)分布式協(xié)同、高度透明展示和一體化管控的智慧、高科技礦區(qū)，為煤礦企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層正確決策提供科學(xué)依據(jù)，在煤炭行業(yè)具有很強(qiáng)的推廣應(yīng)用價值。

截至目前，集團(tuán)系統(tǒng)和各實施單位系統(tǒng)用戶總數(shù)達(dá)到18000多名。系統(tǒng)已經(jīng)成為集團(tuán)公司安全生產(chǎn)各部室與實施單位處理日常業(yè)務(wù)和指導(dǎo)生產(chǎn)的支撐手段，取得較好的應(yīng)用效果。

生產(chǎn)層面：全面監(jiān)測礦井安全生產(chǎn)狀況。通過專業(yè)數(shù)據(jù)分析處理、監(jiān)測監(jiān)控、綜合自動化等數(shù)據(jù)，實時監(jiān)測技術(shù)成果、人員、設(shè)備和環(huán)境的最新狀態(tài)。

技術(shù)層面：不但數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理自動化和規(guī)范化程度高，而且實現(xiàn)了圖形集成服務(wù)與協(xié)同更新。對于災(zāi)害治理，尤其是瓦斯治理、防突管理，提高了其數(shù)據(jù)和圖形處理的專業(yè)技術(shù)水平和應(yīng)急響應(yīng)能力。

安全層面：實現(xiàn)了全集團(tuán)安全生產(chǎn)時空大數(shù)據(jù)分析，達(dá)到了發(fā)現(xiàn)歷史安全規(guī)律、概括安全生產(chǎn)現(xiàn)狀、預(yù)測未來安全形勢的目的；實現(xiàn)了基于透明化礦山的安全生產(chǎn)遠(yuǎn)程巡查，為安全生產(chǎn)管控提供了全新的高科技手段。

管理層面：通過“一張圖”數(shù)據(jù)的高度集成與共享，實現(xiàn)集中管控、協(xié)同調(diào)度；通過大數(shù)據(jù)分析和預(yù)測預(yù)報預(yù)警，為管理層提供分析依據(jù)，為領(lǐng)導(dǎo)層決策提供支持。

4.推動調(diào)度集控中心建設(shè)

陽煤集團(tuán)從2017年開始，推進(jìn)調(diào)度集控中心建設(shè)，整合生產(chǎn)、通風(fēng)、電力調(diào)度，實現(xiàn)對人員定位、產(chǎn)量、瓦斯、工業(yè)視頻的監(jiān)測，以及對供電、供水、大動力設(shè)備、皮帶集控、綜采設(shè)備等遠(yuǎn)程監(jiān)控。

新元公司作為試點單位，調(diào)度集控中心建設(shè)實現(xiàn)了如下功能：對大動力設(shè)備的遠(yuǎn)程集控和無人值守，礦調(diào)度中心對井下主要系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控；具備了地面啟停所有主要運(yùn)輸皮帶機(jī)、給煤機(jī)等設(shè)備的功能；對公司瓦斯抽采管路的全方位實時監(jiān)測；變電站、采區(qū)水倉、中央水泵房、瓦斯抽放泵站、壓風(fēng)機(jī)房實現(xiàn)無人或少人值守；大巷防塵噴霧裝置具有自動運(yùn)行與遠(yuǎn)程集中控制功能；實時監(jiān)測井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)以及各節(jié)點設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況；礦井風(fēng)井場地通風(fēng)機(jī)及風(fēng)門遠(yuǎn)程開停和在線監(jiān)控以及報警、信息顯示等功能；立井提升機(jī)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控。

5.開展機(jī)器人的研究應(yīng)用

2017年以來，陽煤集團(tuán)根據(jù)山西省深化國企國資改革重點工作要求，緊緊圍繞陽泉礦區(qū)高瓦斯、復(fù)雜地質(zhì)條件、礦壓顯現(xiàn)劇烈、巷道變形大的實際情況，投資4360余萬元在礦用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用方面進(jìn)行了研究和探索。目前正在對井下災(zāi)變區(qū)偵測、井下瓦斯管道檢測、蛇形偵測、井下巷道變形及通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)測、自動截割和遠(yuǎn)程監(jiān)控掘進(jìn)、膠帶輸送機(jī)巡檢、井下變電所和水泵房巡檢、輸電線路巡檢共9類工業(yè)機(jī)器人技術(shù)項目進(jìn)行研究和探索，其中輸電線路巡檢機(jī)器人項目已于2019年12月結(jié)題驗收，其余8個機(jī)器人項目正在積極研發(fā)中。

6.先進(jìn)煤機(jī)裝備的研究應(yīng)用

陽煤集團(tuán)聯(lián)合德國布朗公司研發(fā)全國首部直角轉(zhuǎn)彎刮板輸送破碎一體機(jī)，填補(bǔ)了國內(nèi)在刮板輸送機(jī)直角轉(zhuǎn)盤、雙面溜槽和可更換齒排鏈輪高端制造技術(shù)方面的空白，成果達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。通過在新元公司3207綜采工作面一年來的使用，其主要優(yōu)勢：一是減少了刮板輸送機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接機(jī)構(gòu)，省去一套驅(qū)動裝置，實現(xiàn)連續(xù)運(yùn)煤，有效解決了帶回煤問題，減少了設(shè)備故障點，提高了開機(jī)率；二是工作面端頭支架采用普通支架即可滿足端頭支護(hù)要求，作業(yè)空間得到了拓展，行人通道更為通暢，檢修更加方便；三是一體機(jī)直角轉(zhuǎn)盤處變線高度低，采煤機(jī)臥底量小，裝煤效果好；四是中部槽采用雙面可翻轉(zhuǎn)設(shè)計，溜槽中板磨損嚴(yán)重時可上下翻轉(zhuǎn)，繼續(xù)使用，有效延長了中部槽使用壽命；五是鏈輪采用沙克鏈輪，齒排可拆卸單獨更換，較傳統(tǒng)的整體鍛造式鏈輪大幅降低了使用成本。

五、管理架構(gòu)變革

智能化礦山的建設(shè)必然會帶來業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化和管理架構(gòu)的重組。智能化礦山建設(shè)從前期調(diào)研、需求分析、藍(lán)圖設(shè)計到系統(tǒng)開發(fā)等各個環(huán)節(jié)，都要重視流程優(yōu)化工作，實現(xiàn)智能化礦山與業(yè)務(wù)管理流程的最佳匹配，從技術(shù)應(yīng)用和現(xiàn)代管理模式兩方面提升管理水平。

核心是業(yè)務(wù)流程的梳理和優(yōu)化、管理職能的界定和劃分、組織架構(gòu)的重組和變革。只有通過顛覆性的管理架構(gòu)重組，才能從根本上改變現(xiàn)在傳統(tǒng)管理的辦礦模式，實現(xiàn)與智能化礦山的完美契合，真正實現(xiàn)從機(jī)械化、自動化、數(shù)字化到智能化的跨越。