张宏
高级工程师，高级职业经理人，现任陕煤集团神木红柳林矿业有限公司党委书记、董 事长，中国应急管理学会矿山应急与安全工作委员会副主任委员
获2021年度企业文化杰出人物、 2021年度煤炭运销优秀管理人物、中国企业教育泰山奖等多项荣誉。确 定了“十四五”期间陕煤集团神木红柳林矿业有限公司“931”高质量发展战略，带领公司获得2020年度全国 绿色矿山、陕西省五一劳动奖状、能源创先先锋企业、 2021年中国煤炭运销企业30强、 2021年中国煤炭保供 突出贡献企业、中国能源企业低碳发展贡献力研究报告及贡献力50强榜单、 2021年第一批通过信息化工程与 技术服务能力评价单位、中国企业教育先进单位百强、 2022年特色工业互联网50佳等荣誉。
2009年，榆林以北，陕煤集团红柳林矿业有限公司(简称红柳林矿业公司)在神木拔地而起，书写了当年投产、当年回本 的行业传奇，成为塞北煤海的一颗璀璨明珠。近年 来，红柳林矿业公司紧扣陕煤集团“打造世界一流 能源集团”战略目标， 立足“931”高质量发展实践， 以打造“行业第一、世界一流”现代化煤炭企业为 愿景目标， 创建“智能协同”“绿色立体生态”“井 下空气质量革命”3个示范矿井， 以“三个示范创建” 引领一流；坚持把推进思想变革作为“一号工程”， 坚定走“生态优先、绿色低碳、安全智能”之路， 以高水平深耕厚植“红柳文化”，科学谋划智慧绿 色矿山建设，在行业空白领域进行攻关，在关键技 术上寻求突破，切实扛起国有企业的担当，争做一 流矿井标准的制定者和一流矿井的领跑者。
智能化建设管理经验
2020年，红柳林矿业公司被评为国家首批智 能化示范矿井建设单位，为抓好“智能协同”示范 矿井建设目标，红柳林矿业公司齐抓共管、形成合 力，从数据源头管控、数据入湖共享、组织机构安 排、开展头脑风暴、创新工作机制、人才调整任用 等6个方面(图1)，推动红柳林矿业公司智能化 建设工作。
统一数据要求 紧抓数据管源头
红柳林矿业公司对各业务应用厂商统一要求，实现数据清洁、可视。一是业务应用厂商应配 合数据治理厂商提供数据接口，实现统建数据平台 的数据资产沉淀；二是业务应用厂商应配合数据治 理厂商，完成源系统基本信息的调研(包括但不限 于相关表、字段、数据字典等信息) , 以及数据相 关业务术语及业务规则等的梳理工作；三是业务应 用厂商提供的系统数据质量要符合客户相关数据标 准，如暂时不能满足，业务系统厂商应配合修正； 四是原则上各个业务厂商提供公开标准协议，如果 提供私有协议需要进行澄清说明。通过以上数据源 头管控措施，大幅降低红柳林矿业公司智能化建设 进程中的数据融合阻力，加快智能化建设步伐。
搭建数据平台 数据入湖可共享
HCSO云平台是一站式数据分析平台， 所有非 涉密业务建在“同一朵云”上，生成所有数据布在 “同一个湖”里，实现数据互联、互通。红柳林 矿业公司以数据集中治理为原则，坚持“统一架 构、统一云服务、统一网络、统一灾备”目标，积 极推进云平台搭建工作，采用私有云建设方案，在 “云”上建设综合管控平台，集成智能采煤、智能 掘进、智能作业管理等48个业务，生成的数据汇 聚在同一个“数据湖”中，实现数据共享交换，打 破业务信息孤岛的局面，在业界首度实现了全矿上 千个设备的数据入湖。通过大范围、深层次的数据 采集，沉淀出数百个模型，实现了各业务数据之间 的协调应用，打破了业务鸿沟，智能化建设及运营成本显著降低，生产经营效率大幅提升。
图1 红柳林煤矿智能化建设经验
成立工作专班 领航引路指方向
红柳林矿业公司将“智能协同”示范矿井建 设定位为“一把手”工程，成立智能化建设工作专 班， 由公司总经理任班长，公司副总经理、总工程 师任副班长，副总工程师、中心主任及相关中心、 部门、区队为主要负责人，各中心、部门、区队抽 选业务人员组成智能化业务专干。负责智能化建设 项目的研究谋划、组织领导、统筹协调、整体推 进，确保智能化建设工作高效率、高质量推进。
开展头脑风暴 群策群力出实招
红柳林矿业公司“智能协同”示范矿井建设 涉及参与人员横向到边、纵向到底，从井下延伸至 井上，从安全生产延伸到市场经营。通过定期开展“红柳智慧风暴”(图2)，广邀内部有志之士，与煤炭科学技术研究院有限公司、西安交通大学等一流企业和高校，就装备、网络、 IT基础设施、智能应用以及综合管理等方面课题进行探讨研究。通过互促共启，把集体智慧转化为内生动力，开启红柳林矿业公司“智能协同、智慧管理”高速发展之路。
图2 “红柳智慧风暴”现场
强化创新意识 革故鼎新搞智能
2016年，红柳林矿业公司成立创客总站，下设26个创客分站、 73个创客小组；建立4个创客平台，包括创客工厂、创客实验室、创客微信平台和劳模工作室；建立创客管理及运行机制，设立创客专项资金，成立创客评审委员会， 建立创客薪酬奖励机制，使“人人都是创客，事事皆可创新”。自2020年以来，站在煤矿智能化建设的新起点上，进一步完善科研项目、全员创客、新技术推广应用等管理考核制度，加强科研项目计划管理，责任落 实到人，扎实做好项目前期调研论证工作，强化过 程跟踪考核，提高项目质量管控； 针对全员创客工 作，优化创客导师组构成，进一步强化创客导师责 任，加强对基层单位的立项指导工作，全员创客与 新技术、新设备、新工艺推广紧密结合，加强重点 创客项目指导计划、创客项目推广计划的考核工 作，使科研项目和新技术推广项目都能按计划完 成，取得预期效果。
激发人才动能 育才造士谋发展
红柳林矿业公司紧扣陕煤集团人力资源 “44588”管理体系，紧抓国企改革的“窗口期” 和高质量发展的“机遇期”，遵循行业和市场发展规律，用系统思维和创新举措推动改革落实见效。
以干部“能上能下”作为人事制度改革的核心关 键，以人员“能进能出”作为市场化劳动用工的基 础制度，以收入“能增能减”作为调动职工积极性 的基本方法，按照“依靠人、开发人、塑造人”的 人才培养思路，给“奋进者”装台，开创性打造 “百十一”青年英才开发培养训练营项目。对煤矿 主体专业的一类本科生和研究生进行轮岗培养，对 牵头负责智能化矿井建设的智能化部，举办大学生 竞聘上岗活动，释放青年人才活力，同时为加速推 进公司智能协同发展释放不竭人才动能。红柳林矿 业公司金牌技术员决赛现场如图3所示。
图3 红柳林矿业公司金牌技术员决赛现场
智能化建设实施成效
红柳林矿业公司智能化煤矿建设项目是首个基于工业互联网架构建成的智能化煤矿，引领了智 能化煤矿建设方向。研发的技术、装备和系统在性 能指标、实际应用效果方面均达到了行业领先水平，成效显著。
智能化建设促进安全生产
建成了全矿井一体化的安全监测系统，融合 煤矿基础信息、监测监控数据，结合相关灾害机理 与数据分析技术，建立矿井瓦斯、水、顶板、火、 尘多元数据分类分级预警模型，实时评估矿井灾害 风险综合安全状态，实现了多灾种、多维度、多指 标可视化分析。基于一张井巷工程底图，实现了采 掘工程、机电运输、“一通三防”、监测监控、应 急管理、灾害预警等信息的三维立体“一张图”集 中监测，具备重大应急事件处置能力，动态分析事 故地点周边人员分布、环境参数， 自主规划避灾路 线。生产辅助系统实现了现场监测的可视化和智能 化远程集中控制，集中控制率达100%；井下固定 岗位人员大幅减少，机房、硐室实现了“有人巡检， 无人值守”，改善了作业环境，大幅提高了矿井安全 生产管理效率，保障了矿井的安全高效生产。
智能化建设提升经济效益
红柳林矿业公司F5G全光工业网络，实现了 万兆带宽组网，带宽承载能力提升10倍。采用极 简运维，提供统一管理、端到端可视、分钟级快速 排障；实现了IT基础设施的集约化建设，避免了重 复投入及资源浪费，资源利用率提升50%。首次将 矿井生产调度、安全管理、机电运输等OT系统、 IT系统的数据集中采集入湖，消除了数据孤岛现 象，大幅降低了应用厂家获取数据的难度，减少重 复投资20%；基于工业互联平台，搭建红柳林矿业 矿业设备模型库，实现“数字模型拖拉拽，智能系 统上线快，采掘机运通，场景随心配”，开发效率 提升30%。智能作业管理系统，实现了无纸化、电子化办公，提升生产作业效率，每天帮助一线人员减负1 h (主要节省班前会的任务口头派发环节，作业中和班后会的纸质表填写环节) 。通过井下、井上作业协同能力，有效解决了设备维修专家资源不足的问题。智能采煤系统实现了单个综采工作面生产班减少设备操作人员2~3人，以前生产班平均出勤人数约13人，现在出勤5~8人即可满足生产需求。
智能化建设强化管理水平
建成智能化综合管控平台，立足公司管理现状，通过工业互联网平台将矿井生产调度、安全管理、机电运输等48个子系统的数据采集入湖，沉淀煤炭行业数据模型和接口规范， 打破数据孤岛壁垒，支撑业务快速迭代，实现了“一屏管全矿”的目标。智慧园区管理系统通过管理对象的全联接、数据的全融合，将孤立的周界、门禁、测温、车辆、广播、大屏联动、灌溉、智慧灯杆、机器人、雷达测速等业务子系统统一接入、汇聚、建模，达到综合分析展示、集成联动和统一服务的能力。形成安全管理、人员管理、车辆管理、设施管理、资产管理和能效管理等智能应用系统，实现了园区可视、可管、可控。智能作业辅助系统结合智能化建设整体规划，统一承接各业务部门现场作业工单和任务的执行管理，实现综采、掘进、机电、运输、通防、选运等各生产队井下和地面的检修、生产、巡检、专项审批、涉危操作等场景的岗位作业标准化、作业管理数字化、人员评价在线化。
智能化建设优秀案例
工业互联网平台
在“双碳”目标下，加快煤矿智能化建设，已成为实现行业高质量发展的必由之路，煤矿行业智能化建设也已进入“加速跑”阶段。智能矿山的本质是工业互联网，而构建统一标准、统一架构的工业互联网平台是智能矿山建设的关键。红柳林矿业公司智能矿山建设以工业互联网建构为基础，将人工智能、云计算、大数据、 5G、机器人等新兴技术与红柳林矿业公司生产经 营深度融合，构建数据驱动的矿山工业互联网平 台，将生产调度、安全管理、机电运输等多源数据 采集入湖，沉淀煤炭行业数据模型和接口规范，打 破数据孤岛壁垒，支撑应用系统快速建设，实现跨 系统的融合联动。整体技术架构如图4所示。
图4 基于工业互联网架构的智能矿山建设架构
(1)设备物联层
井下设备来自不同厂商，拥有各自的接口、 数据库及操作系统，导致系统间的互通、对接、协 同变得非常繁琐复杂。基于云平台IOT的边缘数据 采集，可为井下各类设备、传感器提供统一设备 通信协议，标准化设备协议规范，实现智能煤矿 设备数据融合联动，让井下各种不同的设备互联互通。
(2)下一代工业承载网层
通过万兆工业环网、 5G 专网等网络基础设 施，实现了智能矿山建设中人员定位、融合通信、 智能供电、智能排水等各子系统数据的统一承载， 保证了数据传输的快速性、稳定性。
(3)工业互联网平台层
煤矿智能化建设并非各个子系统的智能化拼 凑，需要基于云计算构建统一架构、统一标准的工 业互联网平台，将网络、云计算、大数据和人工智能等新一代ICT技术与煤矿生产工艺、装备、应用系统等进行有机融合。
(4)矿山应用层
矿山应用层是指以综合管控平台为核心的各 类智能应用，面向矿井生产、安全、经营管理的各 类智能子系统，通过综合管控平台对数据进行融合 分析，实现井下智能系统的动态联动，做到用数据 管理、用数据决策、用数据服务。
智能综合管控平台
(1)行业领先的3D GIS统一调度中心
基于矿山工业互联网平台，采用统一风格对 红柳林矿业公司全场景建模映射，对接“采、掘、 机、运、通”综合监控系统、经营管理、辅助生产 等数据，结合井下作业流程实现各生产环节、井下 环境监测、人员位置等信息的统一可视化管控，根 据监测与分析计算结果，实现统一调度、预报警闭 环处置、跨系统联动控制、融合通信以及经营决 策分析。综合管控平台人员定位和告警监控如图5 所示。
图5 综合管控平台人员定位和告警监控
解决了监测数据分散、分析数据单一不足以 支撑决策分析的问题。洞察矿井态势，及时预测、 发现、减少矿井生产安全事故，实现了矿井各系统 的自主分析、自主决策和联动控制。
对接井下人员定位数据，知悉今日带班领导，监测当前下井人员，掌握人员位置及入井时长 等信息，统计采掘工作面、变电所、避难硐室等重 点区域当前人员数量，支撑在场景中实时定位人员 位置分布，实现对人员详情的查看；支持查询下井 人员的历史轨迹信息，可结合场景对人员下井轨迹 进行绘制，直观掌握历史行动轨迹；结合调度室大 屏、人员定位、与井下人员实现远程语音、视频通 话功能，属于国内煤矿行业首创。综合管控平台全 景态势监控如图6所示。
实现了对井下报警事件的统一接入，支持事 件按不同的处理状态分类罗列事件清单，及时发现 待处理事件，掌握报警事件原因、报警时间、报警 地点等信息。在场景中定位事件位置，直观掌握事 件所在地，并对接智能作业辅助系统派单，实现事 件的闭环处理。提供对报警事件的多维度分析统 计，掌握报警事件趋势、报警类别及累计报警数量 等。告警工单自动派发属于国内煤炭矿行业首创。
图6 综合管控平台全景态势监控
图7 全场景综采工作面界面
(2)首创全场景数字孪生底座
基于统一的地理空间数据设计，提升矿井数 字孪生表现能力，实现矿山总貌展示，完成巷道、综采工作面、通风机、煤流等的场景3D呈现。全场景综采工作面界面如图7所示。对44208、25212、 15217这3个综采工作面的数据进行全量接入，采用“一屏三采面”的整体设计思路，结合采煤机、液压支架、乳化泵、转载机、破碎机、输送带运输、环境监测、视频等监测数据，对采煤工作面产量、自动跟机率、液压支架推移量及压力、采煤机运行、采煤工作面瓦斯等环境数据实时监测，实现对开采工作安全运行的全方位监控。结合孪生场景实现对采煤机、液压支架、刮板输送机等设备以及采煤工艺过程的孪生映射，实现对设备列车的场景孪生还原。全场景综采工作面“三机”联动界面、全场景设备列车显示界面分别如图8、图9所示。
图8 全场景综采工作面“三机”联动界面
图9 全场景设备列车显示界面
(3)首创矿山宏图-数智工坊
搭建红柳林矿业公司设备模型、设备系统组件库，组件支持“拖拉拽”功能， 对接数字底座的设备数据，可快速实现丰富的矿山智能应用编排和新场景的应用搭建，实现“数字模型拖拉拽，智能系统上线快，采掘机运通，场景随心配”，大幅提升了井下业务变动带来的应用平台变化的开发效率，以及煤矿上层业务应用的编排上线能力。矿山宏图-数智工坊界面、矿山宏图-数智工坊煤仓场景 搭建界面分别如图10、图11所示。
图10 矿山宏图-数智工坊界面
图11 矿山宏图-数智工坊煤仓场景搭建界面
国内首创的煤矿智能作业管理系统
将红柳林矿业公司的作业标准管理经验与技术厂家在ICT领域的项目管理及现场作业数字化能力结合，联合孵化出全国首创的煤矿智能作业管理系统。
围绕生产现场作业的“人、机、环、管”， 解决数字化作业“最后一公里”的问题。以人为 本，落实安全生产主体责任， 将任务作业流程中的 纯靠手工记录模式，向线上作业状态实时可视变 革。基于任务管理、问题管理和风险管理，实现任 务自动派发，问题实时上报， 多方视频协同快速处理问题；人工智能和智能终端提高无感采集效率，自动生成数据报告，实现现场作业数字化，作业人 员减负1 h/d。通过井下、井上作业协同能力，有 效解决了设备维修专家资源不足的问题。通过生产 作业过程的问题分析，沉淀作业知识，并对作业人 员业务技能、安全知识等方面提供有针对性的在线学习管理。智能作业辅助系统架构如图12所示。
图12 智能作业辅助系统架构
结 语
近年来，红柳林矿业公司紧紧围绕陕煤集团打造“世界一流能源集团”愿景目标，着力以“红柳文化”为引领，始终坚定红色信仰，秉承绿色希望，深入推进“931”高质量发展战略目标，按照“1+1+1+N”建设思路，集中优势力量进行顶层设 计和总体规划，形成智能感知、智能决策、自动执 行的煤矿智能化体系，为管理、决策提供数据支 持，为矿井生产创造不间断的价值赋能。未来，红柳林矿业公司将继续践行智能矿山建设的责任担当，不断完善管理机构体系，提升创新管理水平， 激发青年人才动能，早日实现“行业第一、世界一 流”现代化煤炭企业的目标。
