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5G力量如何重塑煤礦井下:中國平煤神馬集團平寶公司智能化建設


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中國平煤神馬集團平寶公司調度室,工作人員正在用5G電話詢問綜采二隊跟班干部綜采工作面的生產情況。該公司5G網絡開通后,地面和井下可以進行無線視頻,綜采工作面的各種設備傳感器通過5G網絡將數據信息即時傳輸到地面,不僅速度更快,而且畫面更清晰。


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平寶公司調度室


“我們將加速5G網絡與礦井實際應用的深度融合,依托5G技術,全力打造智能礦山新樣板,實現礦井安全可靠化、管理高效化、效益最大化。”該公司副總經理、總工程師王海濤說。


據了解,平寶公司由中國平煤神馬集團與寶武集團共同出資組建,于2010年投產,2019年建成河南省首個6.5米采高智能化采煤工作面和1個智能化掘進工作面,智能化水平邁上新臺階。


圖片打鉆視頻室


01
系統規劃,高標準建礦


作為礦井智能化建設全過程的見證人之一,該公司副總經理李民中提及智能化建設感觸頗深。


“我們以‘設施標準化、生產自動化、管理信息化、辦公移動化、決策智能化’為方向,引進先進技術和裝備,開展智能化建設,構建了監測、控制、管理一體化信息集成系統,實現了全礦井生產各環節的過程控制自動化、業務運轉流程化、信息管理智能化。”李民中說。


據悉,平寶公司已連續多年被評為中國平煤神馬集團“信息化建設先進單位”“兩化融合示范單位”,2016年又榮獲中國煤炭工業協會“兩化融合示范煤礦”稱號,2019年3月被確定為河南省智能煤礦建設試點培育對象,并于2020年5月通過河南省一級智能礦山建設驗收。


李民中介紹,早在建礦初期,平寶公司就將綜合自動化系統建設納入設計規劃,重點建設井上下千兆光纖工業環網、調度大屏顯示系統、地面辦公網絡、井上下通信系統等基礎設施,同時在礦井安全監測、瓦斯抽放、主井裝載及提升、副井提升、主扇通風等關鍵生產環節建設可靠、高效的自動化控制系統,為后續智能礦山建設和發展提供基本保障。


目前,該公司所有皮帶運輸系統、井下局部通風機均實現了地面一鍵啟動和井下實時動態監控;主井提升系統、壓風機、采區變電所、水泵房排水系統實現了遠程控制、無人值守;主扇實現了“動葉可調、不停風一鍵倒臺”和雙電源快速切換;無線精確人員定位精度達到5米之內;“燈卡合一”的信息礦燈可以準確了解人員位置信息,有效杜絕了“一人多卡”入井現象。



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智能化掘進機地面操作平臺


02
循序漸進,智能開采升級


該公司在不斷完善和應用好18個自動化控制子系統的基礎上,于2019年積極探索實施了采掘工作面的智能化改造,在己15—17—12100工作面建成河南省首個6.5米大采高智能化綜采工作面在己15—17—12110機巷建成中國平煤神馬集團首個智能化掘進工作面并投運


“目前,掘進工作面作業人員由每班13人減至6人,綜采工作面作業人員每班由16人減至6人到8人,綜采隊三班生產人員由126人減至58人。”該公司信息化中心主任李東坡說。


據李東坡介紹,在引進新裝備的時候,還需優先考慮配置自動化接口,便于子系統能夠接入綜合管控平臺,減少因基礎設備缺陷更新改造和重復投入。該公司將通過應用井上下無線終端平臺,完善井上下工業環網,實現對各自動化、智能化子系統集中操作、集中監控和統一調度。


“必須改變原有的管理思維慣性,緊跟煤礦智能化建設發展趨勢,以安全生產、經營管控等重點領域為切入點,大力推進信息化綜合應用。”李東坡說。


張工廠是該公司綜采二隊智能化方面的技術負責人。據他介紹,在智能化礦山建設過程中,他們也遇到過許多艱難坎坷。


“在公司首個智能化采煤工作面調試過程中,現有的自動割三角煤程序大多是依據及時支護方式編程出來的,給超前支護方式下自動化割三角煤帶來了極大的困難。”張工廠說。


據張工廠介紹,為了讓自動跟機拉架、割三角煤程序適用于該公司,他和調試人員現場跟班,實時記錄液壓支架的動作時間、動作區間、動作順序等參數,同時繪制出工作面生產工藝流程圖,給廠家程序調試提供依據。他們還邀請德國工程師到現場,面對面探討自動割三角煤的移架和推溜方式。經過多次反復調試和修改,最終形成了適合超前支護的自動化割三角煤程序。


“為解決變頻器干擾井下語音通信問題,我們單位的調試人員與設備廠家工程師一起,盯在現場查找原因,優化線路布置,現場修改程序代碼,添加抗干擾模塊,最終解決了干擾問題,保證了井上下語音通信正常。”張工廠說。


03
勇于創新,構建5G礦山新模式


作為中國平煤神馬集團工業化、信息化“兩化融合”建設示范礦井,平寶公司在加快采煤智能化建設的同時,積極推進掘進智能化建設、煤礦主要生產系統智能化改造以及煤礦信息系統智慧化建設。


目前,該公司已完成己15—17—12110智能化采煤工作面、己15—17—12120機巷智能化掘進工作面以及包含瓦斯含量、通風情況等多種生產信息的“一張圖”安全生產信息共享平臺等智能化建設工作,構建了涵蓋通風、提升、運輸、瓦斯抽采等各專業的綜合自動化生產輔助系統,實現了全礦井生產各環節的過程控制自動化、業務運轉流程化、信息管理智能化。


“智能化礦山建設是一項復雜的系統工程。思想認識、組織保障、資金支持、調研論證、過程控制、考核追責等方面都要到位,構建智能化建設的長效機制,才能使智能化建設工作順利推進。”李民中說,“總體規劃、分步實施、重點突破、持續改進”是他們的總原則。


“我們參觀了很多礦井,周圍的礦井都跑遍了。”李東坡說。一開始建設智能化礦井,沒有模板,只有不斷地學習才能“打開思路”。他們調研考察了國內先進煤礦的建設情況和成功經驗,同時梳理了當前各大煤礦在智能化建設上存在的問題和“卡脖子”難題,立足平寶公司實際條件和需求,探索構建5G智慧礦山建設新模式。


據李東坡介紹,今年,該公司將持續加大軟硬件等基礎建設的投入力度,科學合理布局、統籌智能礦山項目建設規劃,不斷完善現有系統規模、功能,全力推進智慧能源建設,對各類信息系統收集的海量數據進行挖掘利用,以大數據為基礎、人工智能為切入口不斷提升智能礦山建設水平。


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改進雙臂鉆車搖臂


04
管理變革,打破傳統職能分工


值得一提的是,平寶公司井下的5G網絡為目前國內井下最深處的5G網絡,既展現了5G通信技術在煤礦智能化建設中的廣闊前景,又創造了5G通信技術在煤礦井下應用的“河南第一”,標志著中國平煤神馬集團智能化煤礦建設“平寶方案”取得了初步成果。


“井下智能采煤系統通過人工智能實現人機態勢全感知,具備趨勢性的預判功能,而不是檢測到問題才進行信息反饋,極大地提高了生產的安全系數。”說到智能化煤礦的先進之處,李東坡說,未來,平寶公司井下作業人員將減少20%以上,設備運行效率平均提高30%,年成本下降10%以上,人員工效提升1倍以上。


此外,智能化礦井也將打破傳統煤礦的職能分工。“智能化礦井必然改變煤礦傳統思維和管理模式。我們積極探索5G智能化煤礦管理的新模式,最終確定了5個業務中心,即生產管理功能中心、生產控制功能中心、礦山安全功能中心、運維保障功能中心與運營管理功能中心。”該公司董事長、總經理張國川說。


未來,平寶公司將利用這5個業務中心對煤礦進行全部管理。生產管理功能中心包含生產調度、物資供應、工程管理等;礦山安全功能中心包含安全環保部、監察部以及地測部等;傳統生產中的一線人員調整到生產控制功能中心及運維保障功能中心;運維保障功能中心包括智能運營中心和智能化運維隊,涉及的專業包括網絡、5G、通信、視頻、大數據、軟件、BIM、自動控制、人工智能、傳感器、大屏幕顯示系統、智慧園區等專業和系統;經營管理中心包括黨建、財務、人力資源、工會等機關部門。


據了解,隨著自動化控制、5G、人工智能、機器人等先進技術陸續引入平寶公司,未來3年,該公司智能化煤礦管控平臺將擁有不少于50個子系統,礦井數據的實際利用率將提升至50%以上;系統平臺接入點增加到5萬個以上;實現端到端數據延時小于5毫秒,全面實現礦山多專業、多部門系統作業和信息化管理,打造“統一平臺框架、多級業務融合、流程閉環反饋、分時協同管控”的煤礦智能化運行平臺,打破信息孤島,實現信息共享。


“下一步,我們將全力打造5G智慧礦山,重點完善綜合自動化、基礎平臺以及應用系統,加快實現5G井下5G手機應用、5G井上無人機、5G+VR安全培訓、煤礦巡檢機器人、AI+5G煤礦鐵路集運站智慧管理系統的應用,建成統一完備的5G信息傳輸網絡、數據管理平臺、系統平臺、智能分析平臺,打造更加安全智能高效的新型礦山。”張國川說。


|來源:中國煤炭報


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