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乘风破浪向“智”而航

编辑:王凤斌 2020-09-23 21:16:57

乘风破浪向“智”而航

--山能临矿菏泽煤电郭屯煤矿智能智慧矿山建设纪实


坐在办公室轻启按键,采煤工作面各系统“闻”令而动,乌金滚滚;“安监云”平台前,采、掘、机、运、通及水、火、瓦斯、顶板等安全生产信息跃然“图”上、一目了然;调度大屏上,人员定位实时动态跟踪,静态定位精度小于30厘米;地面偌大的煤场空无一人,驾驶员一人即可轻松满载而归……

糖果派对判断出奖规律临矿集团菏泽煤电企业郭屯煤矿,煤炭人的这些“智慧梦”正逐一变成现实,那些美好的想象,都在矿山的每一处展现的淋漓尽致。

近年来,菏泽煤电企业坚持把智能化建设作为厚植企业发展优势、应对煤炭行业变革和抢占企业发展先机的主攻方向,加速智能智慧矿山建设,不断乘风破浪、向“智”而航!

深地“北斗”让采煤更智能

资料显示,虽然目前我国已建成200多个不同层次的智能化工作面,但业内专家却审慎的指出,我国煤矿智能化在一些关键核心技术还存在“短板”。譬如,煤岩性状实时在线识别技术、采煤工作面高速可靠无线传输技术、采煤装备精确导航和定位技术等等。

2018年底,临矿集团与北京龙软科技企业合作完成安全生产共享平台建设,实现了基础地理空间数据的综合集成管理和深度挖掘应用。菏泽煤电企业党委书记、董事长、总经理李存禄敏锐地意识到,龙软科技企业提出的透明化工作面智能化开采技术设想将会成为未来煤炭工业智能开采的方向。

随即,菏泽煤电企业与龙软科技企业、北京大学、中国矿业大学等科研院所组建高水平攻关团队,开始利用郭屯煤矿3301智能化工作面,集最新通讯、控制、信息、大数据和工业物联网之大成,联合攻关基于5G、高精度导航定位、“一张网”透明化管控平台和通过3D动态地质模型实现自适应割煤的智能开采技术,即透明化工作面智能开采“郭屯-彭庄”模式。

2020年5月初,经过一年多的不懈努力,攻关团队相继完成了透明化工作面构建、高精度导航定位、煤岩层位识别、三维地质模型动态修正及应用和“一张网”透明化管控平台五项核心技术。

6月18日,山东省首个井下5G基站在郭屯煤矿开通,透明化工作面智能开采最后一项核心技术获得成功。该项技术将5G通讯应用于井下,利用“一张网”实现基于数字孪生可视化环境和高精度地质模型引导的工作面设备规划截割,引入全自动测量机器人动态修正惯导绝对坐标,实现大地坐标的自动中继传导和采煤机的自适应精准开采,颠覆了“一键启停、记忆割煤”模式。

7月下旬,郭屯煤矿3301透明化工作面智能开采联合调试成功,实现了透明化工作面智能开采技术的高度集成和实用化,推动我国煤炭工业智能化开采技术一举迈入“3.0”。

“透明化工作面智能开采技术依靠大数据、人工智能、物联网打通地下物理空间,实现设备全智能自适应开采,达到精益化生产、精细化操作、精准化管控效果,引领智能化开采进入全新‘北斗’时代。”李存禄表示。

“安监云”让矿井更安全

通过郭屯煤矿安全生产共享平台,记者看到,采、掘、机、运、通以及水、火、瓦斯、顶板等安全生产信息一览无余、尽收眼底。

2020年8月,郭屯煤矿以安全生产共享平台为基础,采用空间信息、大数据、物联网、移动互联等最新技术,建设基于时态地理信息系统的“一张图”,创建运行煤矿智能“安监云”平台。

“‘安监云’能够将矿井过去分散、孤立的监测监控、自动化控制、人员定位、双重预防等系统全部融合集成。”郭屯煤矿安全监察处副处长田新龙先容说,通过“安监云”平台,能够使系统数据共享利用、综合分析,对人员操作、设备运行、系统状态进行实时诊断,实现在统一门户下展示,并在基于二三维一体化管控平台中进行远程监视和操控。

郭屯煤矿以双重预防体系为依托,创新建设安全信息精准管理、个人履职综合考核、安全生产管理人员智能排班等系统,可以实现风险隐患智能双控、安全指标自主考核、安全信息智能研判推送等功能,形成“响应及时、协同有序、智能预警、高效运转”的安全综合信息管理体系,使安全管理从粗放到精细的本质转变。

登陆“安监云”平台,进入安全信息精准闭环管理系统,通过与人员精确定位系统相关联,实时、自动获取人员周围区域的三违、隐患等重要安全信息推送到手持机,辅助安全管理人员时刻把握安全管理重点,可以有效防范化解安全生产领域的重大风险隐患。这是“安监云”的自主研判系统风险功能。

“‘安监云’还可以精准定位实时预警区域限员,相比于人工限员管理,矿井每天可减少36人工。”田新龙说。

据先容,“安监云”利用最新无线技术、三维地图显示巷道技术及UWB精确定位技术,可以对井下人员进行精确定位和动态跟踪。并通过基于三维位置信息的人员精确定位系统对限员区域进行编辑和设定,关联道闸智能控制模块,实时控制限员门开启或闭锁,实现对进入人员数量的智能限定及无人化管理。

“一张网”让系统更高效

随着矿井开采日益延伸,战线越来越长,各生产环节也与日俱增,这给矿井运输、通风、排水等系统带来压力,无形中也加大了职工的劳动消耗。

为彻底解决这些问题,自2018年开始,郭屯煤矿按照“各子系统分别完善、综合自动化平台统一集成”的设计架构,依托矿井工业环网信息通道,将地面信息管理系统、矿井环境监控子系统、各生产环节自动控制子系统及通讯指挥调度子系统整合,编织成综合自动化“一张网”,从而实现供电、压风、通风、排水、提升等主系统的智能监视、远程控制、无人值守和一体化管控,累计减少岗位人员122人。

“大家在2019年上半年就建成了‘一站式物料运输网’和‘一小时快速运人圈’,形成了串点成线、扩线成网的连续化运输系统,既实现了辅助运输高速高效,又有效降低了职工劳动强度,提高了幸福指数。”郭屯煤矿党总支书记、矿长范吉宏如是说。

该矿通过井下无线局域网和精准定位系统扩展了车辆精准定位系统,具备车辆精确定位、GIS地图显示、轨迹查询回放等功能,解决了车辆周转调度效率低、长期占压运输不畅等问题,大幅提升了运输效率。同时,“一小时快速运人圈”通车总里程已达到7.7公里,实现了自动检测、自动控制、远程监控和远程控制的智能化运行模式,年可节省电量65.7万度,节约电费及人工费用110余万元。

通风是矿井生产环节中最基本的一环,在矿井安全生产中始终占有非常重要的地位。为改变传统人工测控通风参数、调节风量存在的效率低下、调控稳定性差、无法实时动态作出调节的现状,郭屯煤矿联合专业技术单位,基于GIS平台研发了矿井通风智能决策与动态管控系统,建立通风系统大数据架构及多元信息融合平台,并能够和安全生产共享平台无缝对接。

“大家研发运行的矿井通风智能决策与动态管控系统,能够实现通风参数监控跟踪统计与系统故障预测、通风设施远程调控、灾害分析预警及工作面“一键反风”,有效保障了矿井通风系统安全可靠。”郭屯煤矿通防副总工程师李进海先容。

“共享云”让管理更精益

为实现管理运营数据化、精益化,郭屯煤矿以临矿集团财务共享、安全生产共享、人力资源共享、设备共享、党建共享五大共享平台,耦合大数据平台数据资源,构建实时的、透明的各专业数据链条,实现了智能化和大数据的深度融合与应用,推动矿井管理向简约化、规范化、流程化转变。

该矿坚持向“向管理要效益、向机制要活力、向市场要潜力”,通过建立大数据分析室,系统性分析经营管理的挖潜点,1-7月份原煤制造成本同比降低1.2亿元。同时,细化“千分制”计分标准,健全完善五级市场化结算体系,实现矿和区队、区队和班组、班组和员工三个层面的日清日结、班清班结,全员工效同比提高13.3吨/工。

“大家还建立了数字化化验室,结合市场形势,动态引导完善产品结构,以适销对路产品实现效益最大化,今年以来实现综合创效3600余万元。”范吉宏先容。

而在郭屯煤矿智能化煤场,他们利用实时视频监控、智能身份识别、语音交互等技术,构建了智能自助派车、车辆自动识别、入场自动计量防作弊、智能自助装车、运输作业跟踪监控5大系统,形成了全新的人机交互管理模式,实现了全流程智能化管控及现场无人作业,减员21人,每小时最高发运量达到1200吨,发运效率提升50%以上,年可节约人工费用200余万元。

“‘两家’融合”让企业更聚智

在智能智慧矿山建设过程中,菏泽煤电企业牢树“高标定位、引领发展”的理念,积极搭建科学家、企业家“两家”深度融合的协同发展平台,相继成立了以蒋宇静院士为引领的山东省院士工作站、毛善君教授透明化工作面研究所、何满潮院士“110工法”应用研究所和五个自主研究中心,攻关涵盖矿井所有科研项目,培养高层次专业化人才,为加快推进智能智慧矿山建设集智聚力。

2019年8月,菏泽煤电企业和中国科学院院士何满潮开始在郭屯煤矿厚表土大埋深中厚煤层条件下,联合研究应用“双被筒”管理法和“110”工法,从源头上预防冲击地压事故,降低生产成本,解放煤炭资源,实现安全高效生产。

“‘双被筒’管理法能够有效消除大能量事件发生的条件,同时穷尽一切办法在能量事件发生时最大限度的保护人员、巷道及内部设备。”菏泽煤电企业生产技术部主任赵艳鹏先容,“而‘110’工法则使得工作面由‘跳采’变为连续平衡式开采,避免了采空区侧煤体受到回采动压影响,使新形成的巷道处于矿山卸压区,从根本上避免了灾害事故的发生,被业界誉为“第三次矿业技术革命”。

据了解,通过实施“110”工法,不仅能够成功留巷840米,有效降低工作面回采期间的冲压威胁,还能减少相邻工作面巷道施工800米,可多回收煤炭资源1.7万吨。该项目已成功获批山东省重大科技创新工程,并申报了全国“110/N00”工法示范矿井。

不仅如此,菏泽煤电企业还每年设立了500万元创新创造专项奖励资金,依托专业技术团队,构建以大学生创客中心、劳模创新工作室为引领,全员参与的自主创新体系,围绕矿井发展难题开展研究攻关,累计获得省部级奖项12项,国家级奖项1项,各项专利86项,科技创新与生产经营协调并进、全面融合。

“‘两家’融合能精准抓住行业需求,实现产学研对接、定制化研发,能有效提高科研成果转化效率,从而实现产品研发、产业链创新和价值链再造。”李存禄告诉记者。

编辑:崔波

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