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麻地梁煤矿5G+工业互联网智能矿山创新建设探索与实践

2022-05-23 17:06:37  来源:智能矿山杂志  作者:吴劲松
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    麻地梁煤矿全貌

    现代信息技术推动着经济社会的飞速发展,人工智能、大数据、物联网、5G等信息化技术在各领域的广泛应用,不仅在很大程度上改变了人们的生活方式,更推动着各产业体系的重塑与变革。当前,随着新时代背景下先进信息技术产业的兴起,矿山建设也正在从过去的机械化、数字化发展阶段逐步向智能化阶段迈进。在推进智能矿山建设的实践中,内蒙古智能煤炭有限责任公司麻地梁煤矿(以下简称麻地梁煤矿)超前布局,按照“目标引领、整体设计、分部实施、逐步完善”的建设思路,通过生产过程自动化、安全监控数字化、经营管理信息化与信息管理集约化,集中管控、应急联动、数据共享、业务融合,探索出了一条“本质安全、降本增效、为职工谋福利”的智能矿山建设新路子。

坚持解放思想,做到高站位、大格局

    习近平总书记在十九大报告中提出“数字中国、智慧社会”的构想,为煤炭行业实现转型升级指明了方向。麻地梁煤矿作为国有煤炭企业,全面贯彻新发展理念,就需坚持推动解放思想、实施自我革命,改变传统煤矿形象,促进煤炭产业转型升级。

    1)推进智能矿山建设是落实以人民为中心思想的必要保障。长期以来,煤矿生产作业环境差、安全威胁大、职工劳动强度高,能够让职工安全工作、体面劳动、尊严生活,就是真正落实以人民为中心的思想。通过推进煤矿智能化建设,用装备替代人力,可以有效改变井下的作业环境,全面改变“苦脏累险”的工作状况,彻底改变煤矿工人“傻大黑粗”的形象,切实提升职工的获得感、幸福感。

    2)推进智能矿山建设是打造本质安全型矿井的必由之路。习近平总书记指出:“人命关天,发展决不能以牺牲人的生命为代价”。自21世纪以来,通过加强装备投入,推进安全高效矿井建设,煤矿整体安全状况有了较大改观,但是距离本质安全还有较大差距,安全事故依然时有发生。通过推进智能化建设,可以实现装备化减人、智能化控制,能够有效减少人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全因素,确保安全态势始终可控在控。

    3)推进智能矿山建设是推动企业高质量发展的必要举措。相比较于以往,煤炭企业发展虽然取得了重大进步,但总体仍属于劳动密集型、高耗能型企业,相比较于其他产业的发展情况,仍处于低端水平。尤其是随着环境的改变,普遍面临招工难、招工贵的问题和安全环保的制约,要解决这些难题,只有通过智能化建设,积极培育发展新动能,找准转型升级新路径,才能实现高质量可持续发展。

坚持理念引领,做到重实践、务实效

    麻地梁煤矿结合多年来数字化矿山建设的管理经验和工作实际扎实开展探索实践。2017年初,提出了“本质安全、降本增效、为职工谋福利”的智能矿山建设目标,开启了智能矿山建设征程。

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    5G+智能采煤系统控制平台

    2017年,建成了万兆环网的高速信息通道,实现了井上井下无线网、4G网络全覆盖,搭建了矿井整体的智能矿山网络传输平台;2018年,建成了全国第一家全企业的设备数据库,实现了设备数据的实时传输,为智能矿山建设打下了坚实的基础;2019年,建成了以“九大系统”为核心的智能矿山系统;2020年6月,5G基站布置到了井下工作面,2020年12月,建成了全矿区5G通信网络;2021年,实现了5G网络与工业环网互联互通,与华为技术有限公司、中国移动及其他设备厂家合作,历经近1年的研发,实现了采煤机、掘进机、锚杆台车、胶轮车无人驾驶、巡检机器人等井下移动设备5G组网及工业控制应用,“九大系统”完善升级为“十大系统”。

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    5G+智能采煤系统现场应用

    建成了贯穿煤矿企业管理全流程的十大智能系统

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    智能调度集控系统

    1)5G+智能采煤系统。通过AR双发选收技术,实现了采煤机终端5G地面精准远控、记忆割煤、自动移架、半自动放煤;取消了井下集控舱,实现了集控操作人员在地面即可控制综采设备的一键启停及其他操作,综放工作面单班完成正规循环作业只需要3~5人。实现了采煤工作面的高效安全运行。

    2)5G+智能掘进系统。升级改造了普通综掘机,实现了通信端5G组网,加装惯导系统与全站仪,实现了地面远程控制与自动截割,减少了劳动强度,实现了作业环境本质安全,工作效率明显提高。

    3)智能调度集控系统。实现了生产环节全流程视频远程监控;实现了固定车间、固定岗位的无人值守;实现了煤矿商品煤产运销全流程的远程集控、数据融合共享,提高了调度效率;上井下4G、5G网络全覆盖,煤矿工人下井不再失联;目前,矿井单班入井60人左右,初步实现了“少人则安、无人则安”的安全管理目标。

    4)设备智能预警与远程会诊系统。依据全生命周期管理理念建成了设备智能预警与远程会诊系统,实现了矿井设备运行数据实时上传,设备厂家和专家数据共享,设备故障预警预判,设备故障远程会诊;由传统的设备检修升级为全生命周期管理,为矿井取消检修班和夜班提供了技术支撑,煤矿工人百年来不上夜班的夙愿得以实现。

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    设备智能检修与远程会诊系统

    5)物联网+智能仓储系统。物资供应从计划、审批、利库到配送实现了网上运行,减少了人为干预;实现了网上下单、机器人出库、集装箱运输的“一小时”快递物流圈、快递式配送与配送系统的无人化、高效管理,优化了物料领用、运输流程;通过全生命周期管理、设备预警预判系统,基本实现了设备配件零库存,由传统的资金维持再生产升级为数据驱动再生产。3年来,麻地梁煤矿月平均物资储备资金仅为600万元,是周边同规模矿井的1/10。

    6)副斜井智能交通安全管控系统。通过门禁管控系统,实现了对入井车辆身份、安全性能及“四超”检测数据等进行系统管控;实现了对作业车辆进行实时定位、红绿灯管控、全程测速、失速抓捕;通过5G技术,实现了井下无人驾驶。该系统由人工管控升级为系统管控,实现了矿井辅助运输系统的本质安全。

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    物联网+智能仓储系统

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    物联网+智能仓储快递服务系统

    7)5G+智能输送带运输系统。通过5G组网,实现了主运系统的机器人智能巡检、预警预判;根据煤量大小,实现了主运系统的自动变频调速;实现了原煤生产系统地面远程集中控制和“顺煤流”启动;该系统的应用,缩减了20余个岗位,降低了能耗,实现了本质安全。

    8)无人值守一体化煤质销售管控系统。该系统实现了无人值守、质与量的在线监测、60s装车计量;实现了销售量、合同量与生产量相匹配,地面运输流量和井下生产流量相匹配以及零库存生产、零亏卡销售,化解了销售环节的廉洁风险;开发了网上智能汽车排队系统,实行网上预约排队,有效避免了运煤道路上车辆超时等候,大幅缓解了道路运输压力。

    9)智能通风系统。实现了全矿井风量动态调节,局部通风按需调整;实现了瓦斯无人巡检、粉尘在线监测、喷雾自动控制,系统节水、节电、降噪,优化了井下作业环境。

    10)远程智能办公系统。通过手机端办公系统,解决了出差、休假期间无法办公的问题。最大限度地提高工作效率、降低管理成本,彻底实现了办公革命。

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    智能交通安全管控系统对车辆进行识别、定位、数据检测等管控

取得了系列科技成果和应用实践多方位突破

    1)系列成果。现已申请授权了12项发明专利、19项实用新型专利、7项软件著作权,另有20余项专利正在申报受理之中。国家发展改革委等八部委发布的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》中,煤矿企业2025年的智能矿山建设目标已在麻地梁煤矿全部实现。2019年,作为唯一一家煤矿企业获得了内蒙古自治区工信厅第一批5家试点示范智慧企业;2020年5月,被列入内蒙古自治区首批煤矿智能化建设试点示范煤矿;2020年6月,被中国移动授予“5G智慧矿山示范基地”;2020年11月,被列入国家能源局、国家矿山安全监察局发布的首批智能化煤矿名单,同月,受邀参加国家工业和信息化部在武汉召开的全国首届中国5G+工业互联网大会高峰论坛,并发表5G工业应用产业洞见;2021年8月,被安徽理工大学授予“教学实习基地”。

    2)四大突破。①通过取消检修班,进而取消夜班,实现了煤矿工人不上夜班的梦想;②年产量800万t的地下矿井,用工数量为700人,从事安全生产的人员数量为400人,单班入井人员数量60余人,践行了“少人则安、无人则安”的安全管理理念;③2020年,原煤成本83.31元/t,2021年1—9月,原煤成本79.63元/t;④2020年,吨煤电耗低于7kW·h,仅为鄂尔多斯地区煤炭行业平均电耗的1/2;2021年1—10月,吨煤电耗低于6kW·h,远低于《煤炭行业先进产能煤矿标准及认定办法(试行)》规定的吨煤电耗指标21kW.h,实现了低碳、绿色运行。

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    主运系统巡检机器人

坚持总结提升,做到固根本、求长远

    通过4年的智能化矿山建设探索与实践,笔者认为智能矿山建设须把握以下4点:

    1)问题梳理是导向。4年来,麻地梁煤矿智能矿山建设解决了“为什么建、为谁而建”的问题,为什么煤矿行业必须要三班倒、连轴转?为什么煤矿工人无法过上幸福的生活?为什么煤矿工人不经意地违章违纪,就要付出健康甚至生命代价?为什么国企煤矿成本远高于同规模民企煤矿的成本?麻地梁煤矿智能矿山建设就是围绕如何解决上述问题而开展的,围绕如何堵住管理中的各种漏洞而进行的。

    2)设计优化是基础。①开拓布局优化:麻地梁煤矿通过优化设计,一井一面,取消井下煤仓,减少1条斜井,1面3巷变为1面2巷,使得系统更加顺畅,在降低建设成本的同时,为智能矿山建设打下了坚实的基础;②优化管控系统:麻地梁煤矿智能矿山建设以现代信息技术、人工智能、物联网、数据库高度集成和共享为基础,通过“金字塔”型的智能矿山6个层级架构,实现信息采集全覆盖、数据资源全共享、统计分析全自动、业务管理全透明、人机状态全监控、生产过程全控制的智能矿山管控系统。

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    无人值守一体化煤质销售管控系统

    3)数据治理是关键。通过数据治理找到事物发展的规律和趋势,为生产决策提供依据,实现数据资产的有效利用;通过数据治理实现管数据就是管设备,管设备就是管生产。

    4)创新管理是保障。①管理理念创新:真正做到将传统的经验管理改为单一的数据管理,实现由复杂管理向简单管理的转型;②生产管理模式创新:践行设备全生命周期管理理念,实现管数据就是管设备,管设备就是管生产;③成本管控模式创新:通过设备配件零库存生产、商品煤零亏卡销售,实现成本管控模式的创新;④销售管理机制创新:以销定产,产销联动,实现零库存生产,产煤卖煤不见煤,实现煤矿企业的绿色生产;⑤生产管理机制创新:取消煤矿检修班,即从机电设备的精准检修、弹性工作制发展到现在的取消检修班;从管理机制上取消夜班,即从“夜班瘦身”到现在的取消夜班。

    智能矿山建设是一项复杂的系统工程,麻地梁煤矿的智能化尚处于初级阶段,智能矿山建设永远在路上。下一步,麻地梁煤矿将以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,不断对现有智能化系统进行提升和完善,充实企业入湖数据,优化数据治理体系,提升5G工业应用,加强与中国移动、华为技术有限公司等单位合作,力争实现5G工业应用场景在煤矿“需用尽用”。


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