轉型為綱 創新為上高質量推進智能化煤礦建設

文/鄭海山

（責任編輯：龐永厚）

八部委近期下發的《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》和《山西省煤礦智能化改造建設實施方案》，陽泉煤業集團高度重視，以5G通信、先進控制技術為引領，積極組織力量、整合資源，開展總體規劃，推進智能化煤礦建設。

一、正確認識把握

陽煤集團從戰略高度出發，把智能化礦山建設和集團發展戰略、安全生產等各項工作統籌考慮，確立煤礦“管控一體化”和遠程智能化管理的總目標。智能化礦山建設實現“六化”：總體規劃統一化、開采環境數字化、技術裝備智能化、生產過程可視化、信息傳輸網絡化、生產管理科學化。

建設智能化礦山，需正確認識和把握兩個關鍵點。

一是感知。將煤礦的固有信息和動態信息，通過先進的物聯網、云計算、大數據、人工智能和網絡傳輸技術，對礦井安全生產和經營管理信息進行采集、分析和處理，實現協同運行并提供決策支持。

二是控制。通過自動化技術、控制技術、傳感技術、通訊技術、低功耗技術對井下工控系統實現遠程控制，實現全面感知、萬物物聯、遠程控制、一鍵開停、少人無人、智能分析的目標，全面提升煤礦生產水平、安全水平、管控水平。

二、總體思路引領

陽煤集團加強頂層設計，立足高起點、高標準，堅持“總體規劃、試點建設、標準先行，架構科學、分步接入”的原則，穩步推進智能化礦山建設。

目標：建立5G網絡覆蓋；建立工業物聯網平臺，實現集中控制、監控、調度；采掘智能化、基本實現無人少人操作；供電、排水、皮帶集控、主提升、通風等重點環節實現無人值守、遠程監控；推廣機器人應用；建立相適應的管理架構和制度。

原則：堅持總體規劃，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；堅持業務驅動，效果為先。

建設思路：以陽煤集團新元公司為試點單位，集全集團之力，在相關政策、人員配置、設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。

三、總體架構先進

陽煤集團智能化礦山建設的總體架構為：堅持用頂層設計指導建設改造的原則，引進先進成熟的應用成果，突出系統間的關聯閉鎖關系，突出工業自動化監控系統和業務管理系統的集成，體現技術的先進性、運行的經濟性和信息的效益性，以一體化工業物聯網平臺為核心，實現對現場信號和業務數據的遠程采集、監測、集控等一系列功能。

陽煤集團智能化礦山系統設計由面向系統縱向結合，改變為從底層設備到上層監控指揮軟件的橫向融合，打破傳統的面向子系統的“縱向劃分”方式，依照信息系統構成原理，采用面向層次的“橫向劃分”方式，劃分為感知層、傳輸層和應用層三層，其中應用層又進一步劃分為監控層、云中心和展示層三個子層。每個層級的功能服務明確、接口協議標準，各層之間是服務與被服務的關系，形成一個互聯互通的扁平化信息系統，徹底消除信息孤島，實現信息共享、分工處理。按層級劃分有助于監控設備的標準化，增強互換性、互操作性，促進技術進步，簡化井下監控系統構成，降低維護工作量。

四、關鍵技術帶動

陽煤集團積極推進各項先進技術在煤礦運用，用關鍵技術帶動智能化快速、全面建設。

1.推進5G網絡在煤礦井下的使用

陽煤集團加快推進5G通信在煤礦井下的使用，實現企業智能化轉型對無線網絡的應用需求，解決網絡傳輸、基站斷線丟包、無線接入、控制系統延時等問題，以滿足工業環境下設備互聯和遠程交互的應用需求。

2019年9月，中國移動、華為公司、陽煤集團簽署戰略合作協議，開展研究合作。全國首個煤礦井下5G基站及其組網落戶陽煤集團新元公司。

2019年11月18日，完成井下不同應用場景的5G覆蓋測試工作。通過與山西移動、華為公司進行密切溝通，確定了井下5G融合通信組網方案。方案由融合通信平臺、綜合接入網關、錄音錄像服務器、網絡安全防火墻、上網行為管理、觸摸屏調度臺、手機管控平臺、網絡交換機、礦用隔爆兼本安型交換機、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、礦用本安型轉換器等設備組成。

全面推進應用場景建設。一是落實防爆攝像頭和防爆手機等5G終端視頻設備的研發取證進度，實現對井下主要輔運巷、膠帶巷以及部分綜采工作面和掘進工作面設備、人員、環境的透明可視化管理，有效保障礦井安全生產和人員生命安全；二是在綜采工作面探索研究5G+微波技術，以解決工作面設備移動易造成光纖損壞的問題；三是研究工作面采煤機與順槽集控中心的數據5G傳輸和遠程控制，及工作面5G視頻與電液控系統的協同作業；四是為綜采工作面安裝無線傳感器及5G數據采集設備，實現對設備運行數據的實時無線采集；五是開展“掘進機自動化遠程監控技術的研發”，對掘進機進行自動化改造，利用5G低時延特性，探索掘進機的遠程操控功能，提升掘進作業安全性；六是在井下一條膠帶運輸巷、一個機電硐室安裝5G移動巡檢機器人，實現設備現場高清視頻、語言、紅外成像等數據的實時回傳，通過智能識別功能準確判斷設備當前運行狀態，對煤礦設備運行故障超前預判、預警，減少故障停機時間，實現膠帶運輸、供電、排水等系統的“無人值守”；七是在打鉆巷道加裝5G無線高清攝像頭，結合“一鉆一視頻”平臺視頻分析技術，提升打鉆施工作業水平；八是建設5G設備遠程診療系統，實現設備全生命周期管理；九是逐步將公司現有的自動化子系統、信息子系統與5G網絡進行融合應用，實現多網合一、互聯互通。

2.重點推進綜采智能化技術應用

陽煤集團從2011年開始對綜采自動化技術進行調研，目前，全公司投入電液控及自動化裝備約45套，累計在80多個工作面進行了應用，不僅提高了工作面平均單產，還達到了減人、降低噸煤材料成本的效果。

技術方面實現了采煤機遠程控制和記憶截割；瓦斯濃度與采煤機速度自適應截割；液壓支架跟機作業；遠距離遠程供配液、供電以及液泵等設備的遠程一鍵順序啟停；采煤機、工作溜、轉載機、破碎機、皮帶機、乳化順槽控制。

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

3.“技術一張圖、管理一張網”的應用

陽煤集團安全生產運營管理平臺基于“一張圖”管理理念，統一GIS平臺，統一管理平臺，建立集團層和礦井層調度、生產技術、地測、通風、機電、安全、培訓、煤質等安全生產部門的業務管理系統，實現安全生產信息集成共享、業務協同和一體化管理，形成了“技術一張圖、管理一張網”的新型管理模式。基于此系統，陽煤集團建成了國內外第一個全集團分布式協同、高度透明展示和一體化管控的智慧、高科技礦區，為煤礦企業領導層正確決策提供科學依據，在煤炭行業具有很強的推廣應用價值。

截至目前，集團系統和各實施單位系統用戶總數達到18000多名。系統已經成為集團公司安全生產各部室與實施單位處理日常業務和指導生產的支撐手段，取得較好的應用效果。

生產層面：全面監測礦井安全生產狀況。通過專業數據分析處理、監測監控、綜合自動化等數據，實時監測技術成果、人員、設備和環境的最新狀態。

技術層面：不但數據采集、數據處理自動化和規范化程度高，而且實現了圖形集成服務與協同更新。對于災害治理，尤其是瓦斯治理、防突管理，提高了其數據和圖形處理的專業技術水平和應急響應能力。

安全層面：實現了全集團安全生產時空大數據分析，達到了發現歷史安全規律、概括安全生產現狀、預測未來安全形勢的目的；實現了基于透明化礦山的安全生產遠程巡查，為安全生產管控提供了全新的高科技手段。

管理層面：通過“一張圖”數據的高度集成與共享，實現集中管控、協同調度；通過大數據分析和預測預報預警，為管理層提供分析依據，為領導層決策提供支持。

4.推動調度集控中心建設

陽煤集團從2017年開始，推進調度集控中心建設，整合生產、通風、電力調度，實現對人員定位、產量、瓦斯、工業視頻的監測，以及對供電、供水、大動力設備、皮帶集控、綜采設備等遠程監控。

新元公司作為試點單位，調度集控中心建設實現了如下功能：對大動力設備的遠程集控和無人值守，礦調度中心對井下主要系統的遠程集中監控；具備了地面啟停所有主要運輸皮帶機、給煤機等設備的功能；對公司瓦斯抽采管路的全方位實時監測；變電站、采區水倉、中央水泵房、瓦斯抽放泵站、壓風機房實現無人或少人值守；大巷防塵噴霧裝置具有自動運行與遠程集中控制功能；實時監測井下工業環網以及各節點設備的網絡運行狀況；礦井風井場地通風機及風門遠程開停和在線監控以及報警、信息顯示等功能；立井提升機的遠程集中監控。

5.開展機器人的研究應用

2017年以來，陽煤集團根據山西省深化國企國資改革重點工作要求，緊緊圍繞陽泉礦區高瓦斯、復雜地質條件、礦壓顯現劇烈、巷道變形大的實際情況，投資4360余萬元在礦用工業機器人技術應用方面進行了研究和探索。目前正在對井下災變區偵測、井下瓦斯管道檢測、蛇形偵測、井下巷道變形及通風系統監測、自動截割和遠程監控掘進、膠帶輸送機巡檢、井下變電所和水泵房巡檢、輸電線路巡檢共9類工業機器人技術項目進行研究和探索，其中輸電線路巡檢機器人項目已于2019年12月結題驗收，其余8個機器人項目正在積極研發中。

6.先進煤機裝備的研究應用

陽煤集團聯合德國布朗公司研發全國首部直角轉彎刮板輸送破碎一體機，填補了國內在刮板輸送機直角轉盤、雙面溜槽和可更換齒排鏈輪高端制造技術方面的空白，成果達到了國際領先水平。通過在新元公司3207綜采工作面一年來的使用，其主要優勢：一是減少了刮板輸送機與轉載機搭接機構，省去一套驅動裝置，實現連續運煤，有效解決了帶回煤問題，減少了設備故障點，提高了開機率；二是工作面端頭支架采用普通支架即可滿足端頭支護要求，作業空間得到了拓展，行人通道更為通暢，檢修更加方便；三是一體機直角轉盤處變線高度低，采煤機臥底量小，裝煤效果好；四是中部槽采用雙面可翻轉設計，溜槽中板磨損嚴重時可上下翻轉，繼續使用，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，較傳統的整體鍛造式鏈輪大幅降低了使用成本。

五、管理架構變革

智能化礦山的建設必然會帶來業務流程的優化和管理架構的重組。智能化礦山建設從前期調研、需求分析、藍圖設計到系統開發等各個環節，都要重視流程優化工作，實現智能化礦山與業務管理流程的最佳匹配，從技術應用和現代管理模式兩方面提升管理水平。

核心是業務流程的梳理和優化、管理職能的界定和劃分、組織架構的重組和變革。只有通過顛覆性的管理架構重組，才能從根本上改變現在傳統管理的辦礦模式，實現與智能化礦山的完美契合，真正實現從機械化、自動化、數字化到智能化的跨越。