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      一座煤礦的智能化蝶變

      發布時間 2023-09-27  來源:

      一座煤礦的智能化蝶變

      河北日報

      8月31日,在開灤集團錢家營礦業公司集中控制中心,調度員正在觀察井下設備運行情況。 河北日報客戶端記者 王育民攝

      安全帽內的芯片,讓煤礦工人在井下實現“厘米級”精準定位;坐在井下的集中控制倉內按動按鈕,便能實現工作面破巖、運輸等成套設備的“一鍵啟?!?;打開“一張圖”,礦井運行的實時數據和運行趨勢盡數掌握……

      8月18日,記者走進國家首批智能化示范煤礦開灤集團錢家營礦業公司(以下稱“錢礦公司”),發現越來越多智能化設備和創新手段融入煤礦建設發展全領域、全過程。隨著“智慧”與礦山相遇,現代化場景不斷“上新”,煤礦正在向智能化蝶變。

      引進高端設備,塑造多煤層智能開采新場景

      “各項設備一切正常,現在啟動系統?!?月18日,在錢礦公司2027西工作面,綜采四隊集控司機康凱在井下的集中控制倉內按下“一鍵啟動”按鈕。不遠處,破碎機、轉載機、溜子、割煤機組等一個個大型機械順序啟動,投入生產。

      與此同時,地面的調度指揮中心開始無延時“直播”采煤作業過程:采煤機記憶截割、液壓支架自動跟機、刮板輸送機自動推移,“三機設備”默契配合,智能聯動;割落的“烏金”,通過膠帶輸送機源源不斷運往主井……大屏幕上,井下的智能化煤炭開采流程一覽無余。

      從出大力、流大汗的人力挖煤,到機械化、自動化割煤,再到遠程操控采煤,錢礦公司大步邁向智能化新階段。

      對此,今年47歲、在此工作了21年的康凱感觸很深:“原來,即便采煤有了自動化設備,我們也得在機器跟前操作,煤灰多,口罩可得戴好?,F在,坐在控制倉里進行遠程操控,盯著電子屏幕看就行了。煤灰都接觸不著,口罩再也不用戴了?!?/p>

      改變的背后,是一系列高端裝備技術的應用。

      5臺智能化采煤機、6套智能化控制系統、1套單軌吊,以及雙臂液壓錨桿鉆車、掘錨一體機……互相協作的智能化設備,推動錢礦公司逐步形成了回采智能化、掘進自動化,開拓連續運轉機械化作業模式。在率先建成省內第一個薄煤層智能化工作面的基礎上,他們把智能傳感、變頻控制、無線遙控、自動截割、集中控制和遠程監控等技術在中厚工作面應用,開創了智能開采全覆蓋的應用場景。

      重金投入建設的智能化采煤系統,為錢礦公司帶來了什么?

      “生產效率更高,人員投入更少?!本C采四隊技術副隊長白銀澤不假思索地回答。通過智能化建設,工作面設備開機率、運行效率和自動跟機率均達到70%以上,智能化生產效率提升30%。他們班組的下井人數減少了一半,全員效率達到15.6噸/工。

      下井人數減少的同時,人員的結構和工作內容也因時而變。

      在錢礦公司,有一支大學生采煤隊。他們下井時攜帶的檢修工具包早已從錘子、扳子、改錐“老三樣”變為熔纖機和智能化手持終端,工作內容也從采煤設備的維護變為可視化設備、光纜通信線路等智能設備的維護。他們要讓智能系統時刻保持健康運轉。

      作為一名大學生,白銀澤從2017年入職開始,便與同事一起積極開展自主創新,不斷在實踐中探索提升智能化設備與現場作業的匹配度。如今,他正在鉆研一項新課題,在面對地質構造出現變化時,如何讓液壓支架實現高度的自我調節。

      目前,錢礦公司高技能人才比例達到42%,擁有國家級和行業級大師工作室5個,國家級專利技術9個,培育了一批全國技術能手。

      開發功能應用,塑造智能“雙控”管理新場景

      換棉質衣服、領取安全帽、排隊過安檢閘機……每個班組下井前,都要走這樣一套看似簡單的流程。

      “別看流程簡單,卻是保障生產安全的關鍵?!痹摴景踩芾聿恐魅喂こ處煾呱秸f,棉質衣服是為防止產生靜電引起火花,配置了各種傳感器、控制器的安檢閘機,能夠實時監控礦工進出井口的情況,檢測是否攜帶危險物品或違禁品。

      看似普通的安全帽,內里卻大有乾坤。由頭盔、礦燈、攝像頭、存儲卡、人員定位卡等部件組成的安全帽,不僅能夠連續拍攝12個小時,還能以清晰的畫質和音質準確記錄管理人員和操作人員工作行為等信息。尤其是對井下人員位置的實時上傳,更能在有突發事件發生時助力實現快速救援。

      安全是煤礦的生命線。煤炭行業屬于高危行業,生產過程中伴隨著水害、火災、瓦斯等災害隱患。

      讓安全生產更有保障,讓安全管理更加高效。以更大“含智量”建設“雙控”系統,把職工從危險的環境中解放出來,錢礦公司智能雙控安全管理信息平臺于2020年5月正式投運。

      “手持機可是我們‘雙控’平臺的一大利器?!备呱浇榻B,每次下井,安檢員們都會隨身攜帶手持機。手持機能夠實現圖像抓拍、數據實時上傳、隱患治理驗收等功能?!坝辛怂?,現場查出的問題可以及時錄入系統,已經錄入的任意隱患,治理完成的可以驗收,未完成的現場就能督辦?!?/p>

      扔掉以紙筆記錄的風險管控臺賬,迎來依托手持機等智能設備建設的“雙控”系統,錢礦公司風險管控率由從前的85%提高到當前的100%,隱患排查按期整改率由約82%提高到98.6%。

      作為安全部門負責人,高山時常感到身上有千鈞之重,須臾不敢放松。以前每年年底召開的風險辨識評估會議,是他的重要工作之一。

      一場評估會議,要召集各專業上百名管理人員提出建議,形成涉及200多個區域的1萬余條風險清單,再由專職人員進行分類整理。高山說:“這樣靠經驗建立的風險清單,既費時費力,又極容易出現風險辨識不全?!?/p>

      如今,曾困擾高山的難題有了新的解決方案。通過在智能“雙控”系統中建立風險區域庫、危險源庫、風險庫,年度風險辨識評估時可將3個數據庫進行關聯,形成年度風險清單。系統自動將風險清單按風險等級推送到不同崗位人員的手持機,他們在現場就能對照風險清單進行逐一排查。

      高山說:“這樣一來,風險識別更全面,風險隱患還能預防,安全網更結實了?!?/p>

      打通數字壁壘,塑造“一張圖”信息集成新場景

      在錢礦公司集中控制中心,調度指揮與集中控制兩塊大屏幕相對而設;每位工作人員面前擺放著多臺電腦,各環節的視頻和傳輸信號可隨時調取,所有數據連點成圖、分類呈現。

      “丁零零……”調度員吳樹峰接起電話。

      “風道風力弱,盡快調試?!彪娫捘穷^說。

      在進行簡單確認后,吳樹峰將問題轉交給身后的集中控制工作人員。后者通過電腦上的風道控制系統界面,能夠看到哪條風道出現了問題,并在集中控制系統內進行了參數修正,幾分鐘的時間便解決了這個問題。

      調度員不僅能夠解決井下人員上報的問題,還能通過實時視頻畫面和各類傳輸信號,第一時間發現問題,通知井下人員盡快排查和解決。吳樹峰說:“300多個視頻點,幾乎能夠讓井下的情況一覽無余。我們對井下運行情況掌握更全面,不容易遺漏問題,調度效率也大大提升?!?/p>

      效率的提升,得益于調度指揮系統的搭建。

      這套調度系統以地理信息系統為服務引擎,涵蓋水文監測、火情監測、人員定位、視頻監控等安全監測系統,以及采、掘、機、運、通、排等生產系統,綜合形成了多層級、多維度的GIS信息化集成圖,達到分系統、分煤層對全礦安全、生產等進行三維“一張圖”式的展示和管理,為礦井安全生產協同調度、集中管控及科學決策提供了依據。

      “一張圖”的有效運行,也對企業的硬件和軟件建設提出了更高要求。

      “有了萬兆工業以太環網和井下WiFi無線通信系統的混合架構網絡,我們的信號傳輸達到了秒級,建成了智能化礦山的數字傳輸高速公路?!痹摴拘畔⒖聘笨崎L張大光介紹,他們還為各個子系統接入管控平臺提供統一數據接口,統一數據倉儲格式,實現了多系統數據的安全、穩定、高效傳輸。

      此外,錢礦公司還建成了基于企業私有云的現代化數據中心,配備了23臺超融合服務器,統一接入礦井各類智能化系統,將所有數據遷至云平臺運行,實現主要系統虛擬化以及服務器資源的池化管理。

      云上儲存、云上計算,“一朵云”讓“一張圖”的運行更加安全可靠。

      依托數據分析,塑造物聯網動態預警新場景

      保障礦井生產的安全,往往要防患于未然,預警功能成為智能化改造的重點。

      一個智能化煤礦的背后,需要幾百臺設備的有序運轉。在不借助人力的情況下,能否實現設備的自我“體檢”?錢礦公司建設的智能綜合管控平臺,專門設置了設備健康診斷模塊。

      打開600泵房的數據界面,既有水泵的流量、壓力、泵軸溫度等實時數據,又有數據的趨勢圖,水泵的吸水管內徑、排水高度、礦水密度等設備信息一目了然。在報警信息記錄上,還能看到幾號泵因何種原因被報警。工作人員在收到報警信息后,只有完善處理才能消除警報。

      大型固定設備健康度能夠實現自我診斷和提前預警,靠什么支撐?

      “靠的是無數個傳感器組成的物聯網?!睆埓蠊庹f。比如,為檢測皮帶的運行狀態,他們安裝了巡檢機器人。機器人通過紅外線傳感器監測軌道的溫度,測算出皮帶的實時運行狀態。通過預測模型的數據,還能分析出一段時間內皮帶的運行狀態,對可能出現的問題進行提前預警。

      物聯網搭建后,能否與AI分析模型結合,發揮出更大作用?

      在井下,一條作業中的皮帶出現跑偏,高清視頻監控系統抓拍到這一畫面,照片回傳到監控中心。工作人員通過照片和數據信號比對,馬上對皮帶參數進行了調整。

      目前,系統已搭建了異物及大塊煤、人群密度等7種視頻AI分析模型。他們還在進一步梳理需求,計劃開發出更多的分析模型,讓各項監測和分析更全面。


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