信息化系統在能源企業生產運營中的作用分析

李久明

(中國中煤能源集團有限公司 生產基建管理部，北京 100120)

信息化建設是能源企業生產管理的方向和趨勢[1]。2019年國家發改委《產業結構調整目錄》發布，鼓勵加快發展先進制造業，促進制造業數字化、網絡化、智能化升級。2020年《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》對促進煤炭產業高質量發展和轉型升級提出了要求，到2035年，各類煤礦基本實現智能化，構建多產業鏈、多系統集成的煤礦智能化系統，建成智能感知、智能決策、自動執行的煤礦智能化體系。2021年《能源領域5G應用實施方案》提出，進一步拓展能源領域5G應用場景，建設煤礦井上井下5G網絡基礎系統，搭建智能化煤礦融合管控平臺、企業云平臺和大數據處理中心等基礎設施，探索智能采掘及生產控制、環境監測與安全防護，促進智能煤礦建設。目前隨著“兩化”的深度融合，傳感設備、監控設備得到了廣泛應用，由此產生了大量生產、化驗等類型多樣、來源復雜的數據。這些數據分散在各個系統中，企業之間存在信息孤島，缺乏有效關聯。通過篩選、存儲和深入挖掘其中有價值的信息，有助于集團企業將煤炭加工管理提高到新的水平。一些機構開展了信息平臺的設計和應用，王勇等人[2-3]提出煤礦多系統融合聯動平臺的設計方案，基于WebGIS技術在一張圖上展示人員定位、安全監控、視頻監控、井下廣播的全部信息。梁勇等人[4]創建了一張總覽圖式生產監測平臺，除監測監控之外，還包括發布圖文資料，顯示庫存狀態的功能，涵蓋采煤設備、煤炭洗選、倉儲、裝車、運輸、發電及環保、港口存儲、輔助生產等各個環節的生產狀態。多個系統的融合得到了實現[5-7]，然而仍處于數據積累階段。應用信息化系統深入挖掘分析，對提高生產管理和煤質管理具有重要意義[8-10]。

1 信息化系統概況

信息化系統包括數據集成、監視監控、生產計劃、調度統計、質量管理和應急指揮等功能，集成了高清工業視頻綜合系統、可視調度電話系統、大屏顯示系統、生產運營統計信息系統、安全監測系統和人員定位系統。

高清視頻綜合平臺通過級聯方式整合二級公司視頻設備，實現視頻資源的統一集中管理和關鍵場所安全監控全覆蓋。

可視電話平臺與其他終端互聯互通，通過一鍵組呼發布信息，組建視頻會議，開展業務會商，與高清視頻平臺無縫對接，調取視頻畫面。

生產運營統計信息系統采用瀏覽器/服務器架構，包括表示層、業務邏輯層、數據層和集成層。表示層負責處理用戶的輸入和向用戶輸出，實現頁面渲染、數據展示；業務邏輯層負責建立數據庫連接，根據用戶的請求生成訪問數據庫的查詢語句，并返回用戶；數據層負責實際的數據庫存儲和檢索，響應數據請求并返回業務邏輯層；集成層實現數據的獲取和集成，通過前置服務器取得化工企業DCS數據、安全監控數據，存入數據層。

2 生產運營重點工作

2.1 安全生產

安全是企業生存和經營效益的根本，我國90%以上的煤礦屬于井工礦，人員聚集，作業空間受限，地質災害多，影響因素復雜，屬于高風險行業，容易因設備事故和安全事故導致企業無法正常生產，影響經營效益。生產過程需要保證井上與井下、生產企業與集團公司的調度通訊暢通，記錄設備運轉和瓦斯檢測等數據。經過洗選加工的精煤輸送至下游煤化工、電廠。煤化工企業以煤為主要原料和燃料，生產甲醇、尿素、烯烴等化工產品，工藝連鎖、安全連鎖復雜，裝置故障容易造成停車等安全事故。各個業務板塊都需要安全調度系統的協調，當發生影響安全運行的故障或隱患時，及時發出指令，采取措施，督促執行。

2.2 穩產保供

研究表明，經濟增長速度與能源消費變化顯著相關，經濟變化引領能源消費變化。雖然2018年我國煤炭消費在一次能源消費中的比重降至60%以下，但煤炭仍是能源消費的主要來源[11]。當前煤炭基礎儲量的增速遠遠跟不上生產開發擴張的速度，國內煤炭供應呈現緊平衡狀態，尤其東部地區消費占比34.1%，供需矛盾更加顯著[12]。進口煤炭在國內煤炭供應總量中占比6%，成為國內煤炭供應的重要組成部分，也是影響港口、電廠、企業煤炭庫存最為顯著的因素，影響著煤價波動，較長時期內仍需保持國內煤炭主體能源的穩定供應，保證國民經濟發展能源需求。

生產經營過程中制定合理的煤炭、化工、電力生產計劃，將年度計劃逐月分解，各個月份動態調整，保證年度計劃的落實。統計采掘進度完成情況，保證正常接續。組織晉蒙陜疆等地煤礦按長協計劃穩定供應，重點時段釋放露天礦優質產能，跟蹤發運港口的鐵路運輸量、裝船數量，依托鐵路、海運等銷售渠道，將煤炭及煤化工產品運輸到下游行業。

2.3 提質增效

提高產品質量是生產企業獲得較強國際市場競爭力的保障措施。煤炭生產企業為應對環保政策的升級，需加快轉型升級，重視煤炭清潔化利用。通過精細化質量管理，建立各崗位的質量管理責任制，提高產品煤質量和洗選比例，控制灰分，降低運輸成本。不斷增加清潔能源供應量，將污染控制在源頭。日常經營管理過程中，控制水、電、介耗，降低資源和能源消耗，實現提質增效。

3 信息化系統的應用

3.1 安全管理

信息化系統融合了生產企業的高清視頻監控、可視調度電話、大屏顯示系統、安全監測監控和生產運營統計信息系統，集團總部可隨時調閱視頻、查詢安全監測數據、與所屬企業直播IP調度電話，解決了以往各系統在廠礦與總部之間、總部各業務部門之間的信息孤島問題。各系統均可連接大屏，在事故處置過程中實現視頻、數據、圖紙上墻展示，有助于高效全面地開展安全工作。

高清視頻監控系統采用集團、二級公司和三級廠礦三級架構，通過行業領先的工業視頻監控平臺與所屬企業視頻系統級聯，采集視頻圖像，使用客戶端軟件和拼接控制器投射到液晶拼接大屏上顯示，實現在集團總部搶險救災，查看設備運行狀態和生產作業環境。在客戶端中遠程控制高清攝像機拍攝的角度和焦距，放大和縮小監控畫面，與作業場所人員語音對講，在日常安全管理和事故處置時發揮了重要作用。可視調度電話系統C6300融合了電話網絡和IP網絡，提供語音視頻通話，調取高清視頻監控系統圖像，實現業務會商與生產現場調度通訊。

生產運營統計信息系統采用瀏覽器/服務器架構，融合了安全監測監控和統計報表，各個業務部門均可通過瀏覽器頁面查看歷史生產數據，解決了在總部與所屬公司之間、管理部門與業務部門之間的信息孤島問題以及信息傳遞的質量和效率問題。設置在生產企業的前置服務器采集化工裝置的溫度、壓力、流量、液位等監測數據，煤礦井下甲烷、一氧化碳、乙烯、二氧化碳等有害氣體濃度和人員定位等安全監測數據，傳送到總部數據庫，并在生產運營統計信息頁面上展示數據列表、物料流程圖。業務人員隨時查看實時的最新數據，作為決策的重要依據，開展防滅火專項安全管理。傳統的信息傳遞依靠基層企業向區域公司、集團總部逐級上報，層層審核，常常造成信息質量模糊和滯后。而生產運營統計信息系統打破了以往層層上報的工作模式，能夠實時查詢所需第一手數據，提高了信息時效性和準確性。人員定位系統詳細記錄了帶班領導所在的位置以及行動軌跡，為安全檢查、督促落實帶班制度提供了便利，提高了工作效率。報表系統統計每日危化品庫存，掘進進尺進度，幫助業務人員及時了解臨界狀態，采掘接續狀態，及時判斷采掘失調安全隱患，優化生產組織，保證正常的采掘接續，防止設備帶病運行、通風能力不足等安全隱患。

3.2 生產協調

生產運營統計信息系統包括綜合管理、調度模塊、質量模塊、統計分析、安全監測、人員定位模塊等，實現報表統計功能。所屬公司將化工產品、煤炭產品、電力、鐵路外運、剝離、掘進進尺和礦建施工成巷年度生產計劃按月分解，智能生成日計劃，每日填報實際生產數據，經審核、審批管理流程后提交數據。系統自動生成日報表，其中表面數據近千個，顯示烯烴、液化天然氣、硝銨、煤炭等產品產量計劃完成的百分比，及時發現影響產運銷存的問題，協調解決，提高了統計數據的全面性、準確性和工作效率。用戶使用系統動態生成報表，綜合查詢歷年產量、價格、單耗、庫存等數據，挖掘大數據中的有價值信息。

生產數據和其他文件資料、臺賬記錄經過數據化處理，保存在服務器中，與較傳統方式相比，實現了資料的長期保存和無紙化辦公。管理部門和業務部門將綜合查詢所得結果導出為表格文件，滿足了日常經營分析的需求，數據和資料的來源可靠、高效、權威。

3.3 提質增效

生產運營管理信息系統每月統計選煤廠及選煤中心商品煤產品結構、質量指標和技術經濟指標，形成月度報表。通過分析年度質量計劃的完成情況，煤質變化情況，督導所屬企業針對出現問題，控制煤炭質量。對未完成計劃的單位，進行專項協調指揮，督促落實。2020年2月，受經濟低迷影響，煤炭需求和價格下行。通過生產運營統計信息系統分析集團公司的煤質，原煤灰分31.38%，發熱量17.72 MJ/kg。為此，加強了所屬廠礦源頭煤質的管控，細化原煤開采作業，煤炭分采分運、分質處理，以改善選煤廠原煤的質量和可選性，提高洗選回收率和優質煤產量。原煤煤質持續改善，至4月份，平均灰分降低到30.10%，累計降低1.28個百分點；發熱量升高到19.05 MJ/kg，累計上升1.33 MJ/kg，為后續配洗配裝、優化摻配煤結構打好基礎。提高了混煤產品質量，商品煤平均發熱量從20.93 MJ/kg提高到21.25 MJ/kg。同時協調生產企業，優化產品結構，提高優質煤發運比例，2月份l20.92 MJ/kg以上商品煤發運占比64%，至5月份提高到76%，堅持用戶至上、質量為本，圍繞市場建立產運銷合理布局，及時應對了市場變化，保證了煤礦正常生產和發運。

4 結 語

(1)對信息化系統的功能進行了分析，從生產運營的重點工作包括安全生產、生產協調、提質增效等角度，闡述了信息化融合的應用效果。信息化系統集成了各所屬企業的高清工業視頻、安全監測、生產監測、生產數據庫系統，打破了層層上報的傳統工作模式，提高了信息傳遞的時效和質量。

(2)關聯了較分散的各企業、選煤廠和各業務部門之間的信息孤島，實現集團總部集中統一管理，為安全生產決策、大數據挖掘、提質增效提供可靠保障。

(3)高清視頻、可視調度電話和大屏顯示系統實現了快速調度通訊，在遠程監控、搶險救災、事故處置中發揮重要作用。

(4)信息化系統與傳統管理相融合，實現資料在平臺上隨時更新，保證信息準確可用。