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从时间线,看神华智慧矿山组织先行 课题牵引 成果推广科创之路

时间:2023/11/22 10:45:12

    智慧矿山建设的主要目标是推进采矿工程往“智能化、少人化”的方向发展,这也是我国矿业高质量发展必由之路。
    相比于上一篇《从海螺水泥8年智慧矿山建设时间线,看传统行业转型升级中的科技创新路径。》文章研究的水泥矿山,煤矿的智慧矿山的发展可以说是引领我国智慧矿山建设。
    下面我们以神华集团的智慧矿山建设为例,研究煤炭行业如何引入每个时代的新技术。

    2000年-2010年
    2000年,中国神华集团开始了自动化改造。
    2001年9月,神东煤炭公司成立信息中心,2003年,神东提出了建设“数字矿区”的目标,2004年确立了建设“六型矿区”,打造“数字型”企业的愿景,2005年提出了进行“IT战略规划”项目的实施,2006年制订神东信息化规划建设。
    2006年,锦界煤矿建成并试产。
    2008年,根据科技部《关于推进产业技术创新战略联盟构建的指导意见》精神,原神华集团、中煤集团、中国矿业大学和煤炭科学研究总院等产学研单位发起成立智慧矿山联盟,加大智慧矿山关键技术攻关力度,建设智慧矿山示范工程,实现矿山本质安全、高产高效和绿色环保。
    2010年,神华集团开始探索建设数字矿山,分别建成锦界煤矿和黑岱沟露天矿数字化示范项目。

    2011年-2016年
    2011年,神华集团承担了“数字矿山关键技术及应用研究”课题的研究,神华集团将首个数字矿山示范矿井建设选在了锦界煤矿,历经3年的科研攻关及基本建设,于2013年12月建成国内首座数字矿山示范矿井(锦界煤矿)。并于    2014年在神华锦界煤矿召开煤炭行业两化融合现场会。
    2012年8月,锦届“数字矿山”建设已达到国际领先水平。
    2013年,神东集团和宁煤集团等矿井井下供电、通风、排水等岗位以及地面主通风机、供电、压风、供暖等固定岗位实现了可视化远程集中控制+有人巡视+无人值守。
    2013年,国家能源集团在示范矿井建设了万兆宽带信息网,自主研发了生产控制和生产管理一体化平台。神东集团全部13个矿井、宁煤集团部分矿井已实现4G+万兆网络全覆盖,正在积极推进一体化平台升级改造及5G+万兆网络应用。
    2014年3月,神华集团启动了神东区域中央自动化控制项目,建立了亿吨级区域中央生产控制指挥中心,实现了多个矿井所有系统的集中控制、关联分析、故障诊断与决策管理,建立了专业调度体系。
    2015年9月28号,神华在神东召开“神华智能矿山再提升合作研发项目”启动会。会议指出《智慧矿山建设关键技术与示范工程》获得2014年度中国煤炭工业协会科学技术特等奖。标志着煤炭行业“两化”融合进程的进一步推进,神华集团信息化建设在“两化”融合方面为,煤炭行业树立了典范,引导了行业信息化建设方向。
    2016年7月,神华神东锦界煤矿31112自动综采工作面就开始采用全自动化割煤,到2017年年初该工作已经实现采煤机自动记忆割煤12步循环割煤,支架自动跟机拉架、自动收打护帮板、自动推遛全部实现。

    2017年
    2017年2月,神华宁煤集团金家渠智慧矿山建设项目完成招标,该项目由神华宁夏煤业集团有限公司、中煤科工集团重庆研究院有限公司、煤炭科学技术研究院有限公司和宁夏世纪潮通信科技有限公司共同参与建设,该项目建设成功后,将在煤炭行业起到积极的示范作用,更好的促进整个煤炭行业智能矿山转型升级,产生良好的社会规模效益。
    2017年初,无人操作的智能采煤工作面技术研究项目获得了国家科技进步二等奖,到2017年底该研究项目成果已在全国近40个煤矿推广应用。
    2017年9月,由神华集团提出组织的“煤炭行业智能矿山”研究中心成立。
    2017年12月14日,山东华鼎伟业能源科技股份有限公司与神华集团合作研发的煤矿井下智能照明节能控制系统研究与示范工程示范项目在北京通过国家科技部专家组论证,验收合格,该项目作为数字化矿山建设项目的延伸项目,完善了智慧矿山的深入研究。

     2018年
     2018年3月,国家能源集团的神东煤炭集团(中国神华能源股份公司控股子公司)上湾煤矿国内外首套8.8米特厚煤层一次采全高大采高设备投入使用。
     2018年7月,神东集团大柳塔煤矿实现了主运输无人值守,神东集团其余矿井和宁煤集团部分矿井主运系统已具备无人值守条件,正在积极推进其他煤矿智能生产辅助系统建设。
     2018年9月,榆家梁煤矿开展基于精确定位的三维数字模型自主割煤自动化新技术研究与试点建设。
     2018年12月,中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天矿发布了“矿用自卸车无人驾驶系统”项目招标公告,该项目为期一年,包含对地面控制系统研究、车地无线通信系统研究、车载系统研究和基于人工智能的高振动、高低温、高尘等恶劣环境适应等关键技术的研究。
    2018年,准能公司建成了露天煤矿数字矿山示范工程,打造了一体化生产控制、管理平台,正在对300吨级矿卡进行无人驾驶改造,已完成封闭场所测试,2020年10月份开始重载测试。
    2019年
    2019年6月初,神华准能集团首席专家刘玉福、副总工程师徐志平带队,公司机电管理部、科学技术研究院和哈尔乌素露天煤矿有关领导组成调研组,赴包钢集团公司白云鄂博铁矿和巴润公司就大型矿用卡车无人驾驶技术在矿区推广应用取得的阶段性成果进行考察调研,在今年8月,包钢集团与北京踏歌智行公司合作,将一台在用的北方股份MT3600矿卡进行了无人化升级改造,实现了在白云鄂博铁矿第一台无人驾驶矿卡的实测和试运营,9月27日,包钢集团与踏歌智行、北方股份、北京航空航天大学、中国移动内蒙公司、华为集团签订合作协议,共同开展“5G网络条件下无人驾驶及操作的智慧矿山技术的开发及应用”项目,该项目涵盖了矿车无人驾驶管理系统、智能防撞、外来人员车辆管理、灾害预防与控制、生产运营管理等子模块,该项目计划在明年9月份实现白云矿主矿和东矿两个采场所有矿车的整体无人驾驶。
     2019年7月26日,华洋通信科技股份有限公司董事长钱建生教授应邀为神华新疆能源有限责任公司做智能矿山建设报告(神华新疆公司是神华集团的控股子公司)。
     2019年8月,神宝公司在封闭区域对2台100吨级矿卡进行了无人驾驶测试,正在对220吨级矿卡进行无人驾驶改造,已完成封闭场所测试,2020年10月份开始汇编重载测试。
     2019年9月份,国家能源集团发布了选煤厂智能化建设技术标准要求。
     2019年10月,在第十八届北京国际煤炭展会上,榆家梁煤矿薄煤层工作面自主割煤新技术、上湾智能化选煤厂和区域集中自动化控制三项技术进行了现场演示,获得了国内主流媒体的集中关注,从不同视角展示了神东智能化建设丰硕成果。
     2019年,神东“智能矿山”建设全面推进,建成了上湾煤矿8.8米“智能”超大采高综采工作面;建成了榆家梁煤矿基于自主割煤的薄煤层“智能化”工作面;建成了上湾“智能化”选煤厂;开展了补连塔和上湾煤矿“智慧矿山”建设;推进了大柳塔矿“智能”自动化掘进、布尔台矿“智能”变电站建设,矿井5G全“智能”新技术应用研究;承办了集团“智能矿山”推进会;“智能矿山”建设成果获得国家科技进步奖1项、煤炭协会奖1项、集团奖3项。
     2019年,准能集团与株洲中车时代电气股份有限公司达成合作,进行矿用卡车的无人驾驶系统研制,并在哈尔乌露天煤矿开展工业实验。

    2020年
    2020年,神东将深入贯彻落实国家能源集团智能矿山建设方案,探索人工智能、大数据等先进技术与煤炭行业的深度融合,集聚发展新功能,同时积极推进补连塔、上湾和锦界3个智能矿山示范项目的建设。
    2020年初,神华准东露天煤矿和天池能源南煤矿积极开展智慧矿山建设工作,引入5G无人驾驶技术,到2020年底,神华准东露天煤矿已建设5座5G基站覆盖范围约4平方千米,配1台斗容4立方米液压挖掘机和6台无人卡车组成一个编组进行生产作业,天池能源南煤矿已建设4座5G基站覆盖范围约3平方千米,配1台斗容4立方米液压挖掘机和4台无人卡车组成一个编组进行生产作业。
    2020年2月,宁煤集团所属10个选煤厂全部实现了“无人值守,有人巡视”。准能集团、包头矿业等公司以及神东集团其余选煤厂正在进行智能化改造和建设。
    2020年3月,国家八部委联合印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,明确了煤矿智能化建设目标任务,为煤矿智能化发展指明了方向。
    2020年3月20日,智能矿山示范单位的神东煤炭集团补连塔煤矿召开补连塔智慧矿山启动大会,同时成立矿井智慧化项目组,从3月21日到12月31日,分五个阶段完成智能矿山建设,最终建成2个自动化综采工作面和2个自动化掘进工作面。
    2020年4月,黑岱沟露天煤矿无人驾驶项目立项,以准能集团(神华集团子公司)建设方针为指导,由准能集团、航天重工和慧拓智能共同负责研制,8月,已发展至10台无人驾驶矿用卡车。
    2020年4月20日,神东煤炭集团上湾煤矿自动化采煤试点工作面—12煤三盘区12306综采工作面完成安装调试工作并顺利投产,标志着神东煤炭集团智能矿山建设又迈上一个新的台阶,同时力求在2021年前将上湾煤矿建设成国家首批智能化示范煤矿。
    2020年4月22日,锦界煤矿下发《智能矿山示范工程建设方案》,标志着锦界煤矿智能矿山示范工程建设项目的全面启动。
    2020年5月,“世界首个极寒工况露天煤矿5G+无人驾驶矿卡编组安全示范工程”正式启动,该项目由国家能源集团大雁公司(宝日希勒能源)联合湖北航天重工共同创新研发,内蒙古移动为该项目量身打造矿山5G网络建设服务,青岛慧拓智能机器有限公司提供无人驾驶技术支持。
    2020年7月,神华新疆能源有限责任公司准东露天煤矿和新疆电信昌吉分公司、北京易控智驾科技有限公司合作开始了“5G+无人驾驶矿车”的现场实验。
    2020年,神东除了补连塔、上湾和锦界3个智能矿山示范项目的建设外,还推广建设了10个智能综采工作面、4个智能化选煤厂、2套智能掘进成套装备和8类机器人等智能化项目应用。

    2021年
    2021年9月15日,极寒复杂气候环境露天煤矿无人驾驶卡车编组安全示范工程在宝日希勒露天煤矿通过验收,专家组一致认为,该技术达到了国际先进水平。8月31日,神东煤炭集团(神东煤炭集团是中国神华的核心煤炭生产企业)与华为煤矿军团签订战略合作协议,以联合创新中心为载体,引入鸿蒙。数据中心、AI等领先的ICT技术,加速矿山智能化水平提升。9月2日,国家能源集团准能集团公司(准能集团)和中国电信签订露天煤矿5G智慧矿山创新示范项目,通过创建“5G+智慧矿山联合创新实验室”,共同实现矿场工作区5G全覆盖,打造全国示范标杆项目,实现国内最大型5G露天煤矿智慧化转型。
    2021年1月,新疆准东开发区神华准东露天煤矿和天池能源南露天煤矿5G+智慧化矿卡无人驾驶技术成功调试运行,标志着全疆5G+智慧矿山无人驾驶技术率先在准东开发区诞生。
    2021年3月,准能集团无人驾驶卡车混编运行全面开启,哈尔乌露天煤矿的无人矿车通过了第一阶段的测试验证。
    2021年1月底,国家能源集团16个智能化煤矿示范工程已开工建设;智能化采煤工作面已建成25个,计划年底建成65个;智能化掘进工作面已建成10个,计划年底建成43个;智能化选煤厂已建成5个,计划年底建成19个;5个露天煤矿已开展无人驾驶矿用卡车现场测试,1个露天煤矿已实现5台220吨无人驾驶矿用卡车编组重载运行;已研发应用5类21种煤矿机器人。目前,国家能源集团在神东矿区建成了全国首个亿吨矿区中央智能生产控制指挥中心,实现了对五矿六井全部系统的集中控制、关联分析、故障诊断与决策管理,集中控制范围达620平方公里,打造了国内首个亿吨级智能矿区。准能集团利用数字矿山项目新建或整合了60多个信息系统,形成了集中统一的“数据中心”,做到了数据的共享和高效利用,实现了公司生产、安全、经营、机电、技术等各个管理领域的信息化全覆盖。
    国家能源集团还建立了露天煤矿数据标准化体系,通过统一的数据中心,将采矿设计、原煤生产、洗选装车以及应急指挥、决策支持等业务整合,实现一体化数据管理。管理人员使用大数据分析系统,纵向分析露天煤矿内部各生产环节的影响,横向分析煤炭洗选、设备维修等环节的关联影响,可以做到快速准确地决策与处置。同时,以每天铁路运输的要车计划为依据,指导煤炭洗选、仓储和装车,以及原煤生产环节的实时调整,实现了煤炭全产业链一体化联动管理。国家能源集团首次在国内外工业企业成功应用智能云端技术,实现了生产集控系统操作站、视频监控、安全监测、电子计量系统、原煤自动给配煤系统、现场生产设备运行数据等在云端服务器上的有机整合应用,做到生产状态综合实时监测,智能手机终端可随时随地查看现场生产情况,实现了管理和现场的无缝连接。
    截至目前,国家能源集团已开展大柳塔等9个国家首批智能化示范煤矿、补连塔等10个集团生产智能化示范煤矿、保德等4个集团安全智能化示范煤矿建设。未来,国家能源集团还将打造高效智能神东示范矿区、安全智能宁东示范矿区、绿色智能准能示范矿区。到2025年,该集团各煤矿全部实现智能化,推动煤矿安全生产治理体系和治理能力现代化,2025年力争煤矿智能化技术引领行业水平,实现少人高效生产。
    2021年8月中旬,由神东煤炭牵头研发的,国内首台智能连采机在国家能源集团神东大柳塔煤矿投入试运行超两月,标志着国家能源集团神东煤炭智能矿山建设取得又一重大突破,为实现“少人则安、无人则安”智慧矿山建设跨出实质性的一步。
    2021年底,神延煤炭220吨级无人驾驶矿卡顺利通过国家级权威质检认证,是国内首个矿山级规模无人驾驶批量应用项目。
    2021年,国家能源集团与华为煤矿军团达成战略共识,以神东煤炭为试点围绕智能化建设要解决的自主可控、安全可信、智能互联的关键核心技术问题,将煤矿深厚的安全生产经营管理经验与先进的信息技术融合创新,弥补国内自主可控的工业级操作系统的缺失,解决矿山智能化建设需要统一数据标准,打破信息孤岛的问题,为煤矿量身定做矿鸿操作系统,攻坚煤炭企业发展智能化难题,推动煤炭行业安全、高效、绿色、智能发展。

    2022年
    2022年2月8日,国家能源集团研发的首套智能型井下在线自清洗综合供水净化站在神东煤炭补连塔煤矿22407综采工作面投入运行,净化站管路水压、流速、导电率等数据实现了远程监测和智能分析,反冲洗指令实现了自动调节,泵站和支架的自动化、智能化运行效率也得到大幅提高,井下水处理实现了全自动运行和无人值守。
    2022年3月,踏歌智行在国家能源、国家电投旗下多个煤矿以及鄂尔多斯永顺煤矿,实现了矿卡/矿用宽体车的24小时“常态化去安全员作业”,开启了我国矿山无人驾驶规模化商用时代。
    2022年7月7日,我国首套钻锚一体化智能快掘成套装备下线,此装备将煤矿掘进设备的自动化、智能化水平推向了新高度,标志着我国煤炭行业快速掘进技术与装备水平迈上新台阶。
    2022年7月21日,神华北电胜利能源有限公司(中国神华能源股份有限公司控股子公司)发布了氢燃料电池无人驾驶重型矿用自卸卡车研制与应用项目招标公告,开展氢燃料电池矿用自卸卡车研究能够解决大型矿卡电动化的需求,通过加氢可以实现快速补充能源,同时,打造无人驾驶氢燃料电池矿用自卸卡车,助力矿山装备零碳化、无人化、智能化发展。
    2022年9月28日,国家能源集团与中车集团签订协议,致力于推动拓展现代物流、智能矿山装备制造、智慧运维、绿色能源及环保等战略性产业发展。

     2023年
     2023年1月5日,国家能源集团中国神华能源股份有限公司发布的“神东矿区智能化煤矿建设关键技术研究与示范工程课题3子课题神东矿区透明地质保障系统建设项目”被龙软科技中标成功。
     2023年2月16日,神延煤炭西湾露天煤矿顺利通过国家首批智能化示范煤矿验收,这是国家能源集团第一座国家级智能化示范露天煤矿,标志着国家能源集团在露天煤矿智能化建设方面领跑全国,同时专家组一致认为西湾露天煤矿智能化建设达到中级智能化示范煤矿,选煤厂达到了中级智能化选煤厂。此次通过国家级智能化煤矿建设验收,标志着神延煤炭乃至国际能源集团在露天煤矿智能化建设取得重大突破。
    2023年5月8日,神延煤炭西湾露天煤矿顺利通过国家能源集团煤矿智能化建设验收,胜利能源机电信息中心书记霍燕斌带领集团专家组对智能穿爆、智能采剥、灾害预警三个子项目进行现场验收,集团公司煤炭运输部相关负责人参加验收。
    2023年7月中旬,国能北电胜利能源有限公司(中国神华能源股份有限公司控股子公司)矿用卡车无人驾驶技术应用项目通过终验,该项目由矿区无人驾驶头部企业踏歌智行承建,是国能集团首个完成终验的无人重型矿卡项目,开启了矿区无人运输高效运行新局面。
    2023年8月,在中国算力大会上,曙光网络科技有限公司与中国电信联合煤炭科学技术研究院、国家能源集团有限责任公司、中国矿业大学、中国中煤能源集团有限公司等多家单位一起成立智慧矿山联盟,将依托“曙睿工业智能底座”,实现矿山开采的数字化转型,该联盟旨在推动智慧矿山“产学研用”协同创新,低碳赋能绿色未来。曙睿工业智能底座是目前国内为数不多的具备从工业实时计算硬件、实时操作系统、工业编程平台、工业软件中间件到工业云PAAS全栈解决方案的技术体系。同时中国信息通信研究院、国家能源集团宁夏电力有限公司、中科曙光、中国电信股份有限公司宁夏分公司联合启动了“新一代分布式绿能智算融合部署课题”,在该课题中,曙光将提供包括“曙睿 SugonRI™”在内的核心算力设施解决方案,承担起底层液冷计算设备,以及算力平台搭建等工作,最终实现绿色算力的互联互通,达成高端计算、算网高效运营、绿色节能的三重目标,该课题,将进行国家级课题申报。
    2023年8月24日,国家能源集团在陕西榆林国能神延西湾露天煤矿举行露天卡车无人驾驶现场推进会。装备了中车“天工”矿卡无人驾驶系统的国能神延西湾露天煤矿获得国家能源集团高度认可,被大会总结评价为矿卡无人驾驶的“后起之秀”,并在2023年聚力通过了国家级智能化示范煤矿验收,成为国家首批、国能首座智能化示范露天煤矿。
    2023年10月,由国家能源集团数智科技公司承建的首个综采工作面数字孪生系统在三道沟煤矿智控中心正式上线,标志着集团数字孪生技术在智能矿山建设领域取得新的突破。目前,综采数字孪生系统已实现模型与监控虚实结合、系统远程控制设备,可有效提高设备生产运转效率和控制能力,提升矿山信息化建设水平和核心竞争力,为后续集团矿山数字孪生工程化应用提供理论指导和关键技术支撑。
    2023年11月4日,国家能源集团组织召开关于进一步提升露天卡车无人驾驶应用水平专题研讨会,路凯智行CTO那崇宁博士、COO蒋先尧博士一行应邀出席,并分享了矿区无人驾驶落地难点与解决思路,会上蒋先尧博士,结合路凯智行团队十余年海外智慧矿山运营落地经验认为,矿山无人驾驶目标是保障安全、控制成本和提升效率,关键是商业化落地。此次研讨会的成功召开,意味着国能集团正在加速驱动无人驾驶更全面、深入的落地应用。国能集团已启动煤矿智能化建设三年行动计划(2023~2025)。按照计划,国能集团将在3年内建成一批高质量智能化煤矿。
    从上面看下来,我们会发现神华集团的智能矿山建设还处于初级阶段,整体的建设水平比较低,目前仅有少量矿山实现了局部生产环节的智能化和无人化,距离智慧矿山的目标甚远,但是在国家政策和技术支持下,呈现出加速发展的趋势,未来成长空间巨大。
    由以上时间线可以看出,煤炭行业的智能化建设具有“组织先行,课题牵引,成果推广”的显著特点。即在确定智能化建设战略后,集团内部会成立相应的组织来确保战略的实现;随之而来的是基于内部生产实际需求的课题项目和经费预算,通过项目的实施来完成第一批的试点工作;在试点工作取得初步成果后,集团内部会进行大力推广;从而形成正向的科技创新循环。   ( 张志伟 知行产研 2023-11-19)

作者:不详 来源:网络
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