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陕煤曹家滩:智慧矿山的领跑者

时间:2020/11/4 22:52:59

       
    在陕北榆林毛乌素沙漠腹地,一座现代化的大型矿山企业,以智慧化矿山的崭新面貌展现在人们的面前,成为绿色矿山建设中一个突出亮点。
    2017年9月份开始,榆北煤业曹家滩公司与重庆梅安森科技股份公司联合,共同实施智慧矿山建设的研究与开发工作,以《“十三五”国家信息化规划》为纲领,以陕煤集团信息化总体规划为指导,采取顶层设计、分布实施策略,通过与校、企合作,围绕安全、生产和经营管理,按照“116”建设思路构建一个云中心、一个管控平台与六大功能中心,实现生产系统智慧化运行,安全隐患超前预测预知,经营决策智能化分析,最终将建成安全、高效、智能、绿色的智慧矿山,助推煤炭工业向中高端转变,向高质量发展。
    一、智能化矿山系统的管控平台
    1.顶层设计,统一标准,统一规范
    智能化建设初期,通过矿井智能化建设的顶层设计,保证了各子系统的标准化、系统间的互联互通、系统与智能管控平台的融合。通过我们建设的云数据中心统一标准,统一规范,实现信息基础资源互通共享,打通信息壁垒、铲除信息烟囱,消除信息孤岛,满足了各职能部门间的协同工作、数据共享和交换,实现了科学决策,趋势预测,提高了工作效率。
    2.优化管理架构,创新经营管理模式
    为适应智慧矿山新形势下的生产经营管理,曹家滩公司首先在组织经营管理架构上进行了探索,采取高效的扁平化经营管理模式,减少了经营管理层级,形成了高效的协同管理体系。
    3.全国首提无人值守九大原则
    根据曹家滩的实际现场情况,用战略思维提出了曹家滩无人值守九大原则,为自动化类子系统的建设指明了方向、制定了标准,从根本上保证了子系统的智能化,为矿井智慧化奠定了基础。
    4.智能化同步建设,运维跟进
    在智能化建设过程中,榆北公司专门成立了信息化运维分公司,与厂家同步研讨与学习,达到了同步运维的效果。
    5.互联互通,全域覆盖
    首先建设矿区信息高速公路,通过将万兆工业环网、地面WIFI、井下4G相融合,实现三网合一,全域覆盖。将井下有线电话、智能防爆手机、车辆通信、应急广播的全面融合,实现了人与人、人与物、物与物互联互通。
    6.集成融合,智能运行
    通过从综采面到快速装车系统的纵向贯通,安全监测、人员定位、智能物流、矿井通风等系统的横向集成,通过融合创新、智能联动,实现生产系统智能化控制,管理系统信息化监管的目标。
    二、管控平台下软件开发应用
    1.工作理念及方式的转变
    随着四化建设推进,每个岗位工作方式都发生了巨大转变,由传统的纸质办公升级成电子化协同办公,由传统的人工操作升级成自动化控制,我们在老带新、传帮带的传统培育模式基础上,通过采用三维模拟仿真培训技术,一方面促使广大员工的学习兴趣和积极性得到提升,另一方面也大大提升了培训效果。使各个岗位的人员逐步适应新工作方式。
    2.业务培训不放松
    在智能化建设过程中,公司领导层英明决策,制定奖惩制度,组织各部门相关技术岗位的职工为主要对象,外出参加综采智能化、PLC技术交流等各种培训,进行了多次的专项岗位大比武,为各个专业积累了矿井智能化建设、应用、运维等多个方面的人才及知识储备。在以后的智能化建设进程中,我们将继续加大培训力度:对内,加强与一线实践的深入结合;对外,加强对新一代信息化技术的消化吸收。力争将新技术应用于公司的采掘实际,解决生产过程中遇到的疑难问题。
    3.减人增效降费
    通过综采智能化系统的建设,使工作面生产人员减半,成倍提升一线岗位的工效,大幅降低了一线职工的劳动强度,改善了职工的作业环境,每年可节约百余万人工费用。
    4.智能化建设任重而道远
    目前矿井智能化建设着重于生产系统和辅助系统的融合联动,以及生产经营的电子化和无纸化。未来的发展方向将是生产、辅助、运销、内部大市场、财务、人力、经营、销售等矿井各个系统全方位整体化的融合,实现从采煤端至燃煤用煤端的全链联动。
    三、三维可视化展示平台
    矿井二三维一张图管理平台基于地理信息系统、协同管理、数据库、工作流、大数据分析等技术,提供生产专业协同设计、数据和信息集成融合、协同管理以及智能决策分析等专业应用。实现了基于“一张图”位置服务可清晰掌握矿井上下生产运输、安全监控、目标定位、视频监控等系统运行情况;基于“一张图”协同设计打通业务之间的数据共享和协作;基于“一张图”集成融合实现对全矿井所有生产数据的位置关联;基于“一张图”协同管理实现对矿井生产与安全各个方面进行综合管理;基于“一张图”决策分析实现对矿井生产与安全各类数据进行综合分析,为管理者决策提供支持。
    四、子系统的关联性和融合性;
    1.综采放顶煤智能开采(综采面融合)
    为了解决井下安全、用工荒、招工难等问题,曹家滩公司122109综放工作面以人员识别系统、顶板压力监测系统、设备故障诊断预警系统、安全监测监控系统、智能降尘喷雾系统和工作面视频在线监控系统为保障,依托千兆以太网络、大数据分析和处理,实现采煤机程序自动割煤、支架跟机自动移架、刮板输送机自动调直、井下设备集控、地面远控操作、视频自动跟机切换等功能,目前已实现综放工作面智能化系统常态化运行。
    2.全国首创大断面智能快掘系统(掘进面融合)
    为解决厚煤层大断面智能快速掘进问题,曹家滩公司与铁建重工合作设计了大断面智能快速掘进系统,通过与现场多次的调试沟通,结合现场情况,提出80余条个性化需求,在前两代的基础上设计了第三代快掘系统,构建了“井下-地面-云端”多级节点共存与交互的煤矿智能装备大数据交互系统。实现了单日最高进尺91m,单月最高进尺2020m的好成绩。
    3.智能煤流一键启停(主运输系统融合)
    曹家滩主运输系统常由多台带式输送机组成,担负着原煤运输重要任务。为解决长距离皮带运输中启动时多部设备长期空载运行的问题,曹家滩公司展开了顺煤流一键启动技术的研究。通过煤流与采掘系统、通讯联络、人员定位、应急广播等系统的融合分析,实现了一键从工作面到上仓皮带的顺逆启停车,达到整个煤流系统自动调速、智能联动、节能降耗目标。
    4.全过程闭环管理智能运销系统(运销系统融合)
    为了发挥煤炭企业营销、生产的最大能力,使企业实现对煤炭生产、运输、销售等关键环节的有效管控,曹家滩公司按照集团公司“管理制度化、制度流程化、流程表单化、表单信息化”的四化标准管理要求,开展了智能运销技术应用研究,实现了煤炭运销业务流程从预定计划、客户合同签订到进矿、出矿、调运提煤单电子化等环节的标准化“大闭环管理”,实现无人化自动装车、自动称重,达到进场无人化,出厂无人化。实现了装运时间由原来的5分钟减少到3分钟,当班岗位员工销售效率提高40%,日销售由原来的5万吨提高到6.5万吨,减少了人员投入,提升了销售效率。
    5.无人值守,机器人巡检(无人值守融合)
   曹家滩公司通过监测监控类子系统的上线运行,中央变、盘区变、中央水泵房、主扇房等机房硐室成功实现了无人值守,有人巡检。为解决人工巡查浪费人力、效率低下,并且恶劣条件对人身安全存在威胁的问题,我们开展了机器人代替人工巡检技术的应用研究,在矿井主排水泵房、变电所、大巷皮带等主要岗位安装了巡检机器人,通过系统的融合联动、智能分析决策,实现了无人值守,机器人巡检。达到彻底的无人化,可有效降低工作风险,提高安全系数,达到智能预知、超前预防的效果。
    6.智能辅助,安全高效(通风、排水、供电系统融合)
    矿井生产,安全大于天,智能通风、排水、供电等辅助系统是井下安全生产的基石。智能通风系统通过在线通风解算、分析所有巷道风量变化情况,调度指挥中心人员结合生产现场实际情况,远程调整主通风机、局扇、风门等设备设施。智能排水系统结合GIS、水文地质报告、水文监测系统和气象数据,预测矿井涌水量,根据水仓的有效容积和电价差异自动调整主排水泵的启动时间和数量,使设备达到最佳工作状态,从而达到有效地节约能源、降低劳动强度、降低运行成本和延长设备使用寿命等目的。智能电力系统运用先进的传感与测量技术、先进的设备与控制方法以及决策支持系统,结合大数据、云计算等高新技术手段实现了在线诊断、趋势分析、提前预警等融合分析功能,从而达到了全矿电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。
    7.全国首创“井下”网约车(人车定位辅助运输融合)
    曹家滩矿井智能化建设平台井下约车系统通过4G融合通信技术(4G+WiFi)全覆盖,通过UWB精确定位技术实时定位人员和车辆,同时运用了物联网,GIS、云计算等新技术提供后台系统支撑,基于“一张图”的人员、车辆等位置服务以及应用融合通信的“网约”功能,实现乘客下井、运送物资一键预约,司机实时接单,到达目的地系统自动结单,乘客当日下井费用及司机当日工资自动结算。这种大数据支撑下的“井下”网约车系统,有效降低了煤矿运行成本,实现了煤矿人员运输的智慧与高效。
    8.基于2D/3D GIS“一张图”管理平台(三维融合)
    矿井二三维一张图管理平台基于地理信息系统、协同管理、数据库、工作流、大数据分析等技术,提供生产专业协同设计、数据和信息集成融合、协同管理以及智能决策分析等专业应用。实现了基于“一张图”位置服务可清晰掌握矿井上下生产运输、安全监控、目标定位、视频监控等系统运行情况;基于“一张图”协同设计打通业务之间的数据共享和协作;基于“一张图”集成融合实现对全矿井所有生产数据的位置关联;基于“一张图”协同管理实现对矿井生产与安全各个方面进行综合管理;基于“一张图”决策分析实现对矿井生产与安全各类数据进行综合分析,为管理者决策提供支持。
    9.建立个性化动态规则库(大型设备动态诊断融合)
    矿井智能化的核心就是整合矿区信息流、数据流,运用大数据分析手段,对全矿井近5万点数据实时扫描,将各个子系统的实时监测数据进行深度的融合分析。随着不同的开采地质条件、开采面变换、设备参数的不同而变化,动态规则库根据开采经验不断成熟及对各种地质条件的适应,从而实现对整个矿井的设备故障、隐患、灾害进行预知、预警和预控,为公司的安全生产经营管理提供科学决策,帮助企业做出更符合实际情况、更为个性化的控制决策。
    10.智慧园区,助力管理升级(智慧园区融合)
    在国家部署实施制造强国战略布局的背景下,基于自身对于高效生产、安全生产的内部动力,曹家滩智慧园区利用现代IT技术物联网、云计算、大数据、数据可视化、人工智能、移动应用等新型数字化技术为基础,整合园区的消防、安防、停车、访客、会议管理、考勤、购物、餐厅等业务系统,建立智慧园区管理平台,实现园区数字化、一体化、精细化管理和精准化运营。(榆林市地质矿业协会)   

作者:不详 来源:网络
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