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“5+4”智慧工程,让开采更聪明

来源:中国煤炭网 作者:郝志强 2020-12-15 10:55:13 字体大小【

  山西焦煤集团西山煤电马兰矿地处吕梁山东翼、汾河之滨,位于我国最大主焦煤生产基地——山西省古交市,是国家“七五”期间建设的国有特大型现代化矿井。马兰矿于1983年11月开工建设,1990年6月正式投产,设计生产能力400万吨/年,服务年限107年。

  马兰矿提出,以“物联网整合,互联网传输,数字化集成,可视化保障,程序化操作”为核心目标,实施“5+4”智慧工程,通过“大胆淘汰、大力升级、大方引进”,将设备、工艺与系统、平台同步设计、同步攻关、同步发力、同步推进。

  “5+4”智慧工程中的“5”是指“五个统一”,即统一的网络平台、统一的接口标准、统一的数据平台、统一的编码标准、统一的“一张图”管控一体化平台;“4”是指建立安全管控系统、生产调度系统、辅助生产系统以及企业资源计划系统(ERP)四大子系统。“5+4”智慧工程,架构智能化,利用“数智化”,让煤矿开采更聪明。

  打造数字化智慧体

  “五个统一”的目的是建立基于空间和时间的四维地理信息、泛在网、云计算、大数据、虚拟化、计算机软件以及各种网络,集成应用各类传感感知、数据通信、自动控制、智能决策等技术,建成精准适时采集、高可靠网络化传输、规范化信息集成、实时可视化展现、生产环节自动化运行,为各类决策提供智能化服务的数字化智慧体,使整个矿井具有自我学习、分析和决策的能力。

  一是统一的网络平台。

  马兰矿构建统一的网络平台,采用宽带光纤网+4G无线宽带网+窄带传输,打造煤矿高速通信的异构网,建立数字化矿山高速信息传输通道(煤矿信息高速公路)。同时,建设统一的网络平台,增强数据的安全性和私密性,实现井下语音通话、数据通信、无线视频、设备集控等。

  马兰矿在升级了井下工业环网的基础上新建了一个环网,实现了视频信号与数据信号的分开传输、互不干扰;建成了覆盖地面、井下大巷以及南五下组煤盘区的4G无线网络,并配置部分手持终端,为多系统的无线接入奠定了网络基础;地面构筑了办公网、云数据中心等。

  未来,马兰矿将在井下主干采用24芯矿用铠装光缆重新布线,服务器、操作系统、交换机、网管软件、辅材全套配备;在调度中心引进4G核心网,布置地面基站、井下基站等,配置手持终端,实现井下4G全覆盖、人员随时通信;不断提高通信带宽,将原有的人员定位系统、车辆定位系统等通过4G无线接入到数据中心,减少井下线缆铺设和维护量,同时使矿山设备、人员、车辆、工艺在统一的宽带网络平台上运行。

  二是统一的接口标准。

  目前,马兰矿各系统的开发相对独立,对智慧矿山数据传输造成了障碍。根据接口系统特点,马兰矿拟采用分布式、模块化、跨平台的开放体系结构和基于标准MODBUS RTU通信协议,支持Modbus-TCP/IP通信机制,兼顾有线、无线接口的接入,并为分布式系统及终端提供多种自动化接口模式。

  未来五年,马兰矿将统一规划、统筹建立现有各系统的交换标准接口,将企业各种信息系统、应用资源有效整合到一起,实现信息共享。

  三是统一的数据平台。

  马兰矿依托大数据、云计算技术,将构建集数据采集、数据整合、数据存储、数据分析利用于一体的云数据平台。近期,马兰矿将引进云数据设备,对现有机房进行升级改造和网络优化,通过统一的接口将现有各系统数据迁至云数据中心,利用虚拟化平台实现众多应用的集中部署、资源共享,从而建立智能分析与决策系统模型。

  四是统一的编码标准。

  在设备、物资的管理上,马兰矿将创建统一的编码系统,提高信息交换和数据共享能力。一方面建立点检设备的编码体系,另一方面建立物资管理的编码体系,使库存信息分享更及时,实现财务账和实物账的统一。

  五是统一的“一张图”管控一体化平台。

  马兰矿的调度中心对人员定位系统、监测监控系统、部分视频监控系统进行了集中管理,但该矿的绝大多数系统没有数据接入,因此调度管理较为滞后。

  未来五年,马兰矿将建立GIS的分布式协同“一张图”信息支持系统,将调度室打造为全矿的集控中心,并开发包括安全监测、人员定位、视频监控、移动指挥、应急避险等功能为一体的移动智能终端,从而实现高效、准确指挥。配套建设数据中心、云平台配置服务器、节点交换机、可视化管理平台等智能设备,人、机、环各因素实现全面感知。

  升级现有系统和装备

  马兰矿的智慧矿山建设尚处于起步阶段。2019年,马兰矿打造了一个智能化工作面,在井下部分区域配套跟进智能系统,实现了一键启停、记忆割煤、自动跟机、视频监控的智能开采。未来,马兰矿将大力淘汰老旧设备,升级现有系统和装备,引进智能设施和高精技术,建立安全管控系统、生产调度系统、辅助生产系统、企业资源计划系统(ERP)四大应用主系统。

  一是安全管控系统。

  马兰矿的安全管控系统已完成55%。我们通过升级KJ90X监测监控系统,引进千米定向钻机,完成了地面各个风机房、抽采泵站以及井下所有盘区的改造。引进履带式全液压坑道机,健全了矿井水文动态观测系统,加设分站和监测点,智能监测矿井水文动态。安设束管防灭火监测系统,从井下延伸至各个采区、大巷,对各种气体含量实现连续循环监测,对煤层自然发火进行预测预报。引进音频服务器、调度主机等,其中井下广播系统实现了双向通话。

  下一步,我们将进一步优化矿井生产布局,加快构成大采区,加快盾构机、110工法等新装备、新工艺的推广。拟建立安全管理信息系统和重大危险源评价模型和指标体系库,对重大危险源分类、重大危险源等级、应急预案等数据进行维护。通过更新改造高低压开关柜及综合保护、电力系统集中监控后台等,实现抽采泵站智能化管理。拟建立应急救援资源及管理信息数据库,建成应急处置、指挥以及演练综合性平台。

  二是生产调度系统。

  生产调度系统主要分为两方面。一方面是淘汰老旧设施、升级现有系统、引进智能装备。另一方面是配套建立12项子系统,实现智能系统与技术的智能管控。

  我们引进了多功能岩巷快速掘进复合式凿岩钻车与爆破技术、TBM盾构机,实现了岩巷全断面掘进、自动化操作。推广使用超前支架,引进井下监控中心、采煤机控制系统等,建成了18509智能工作面及配套的工作面智能监控系统。

  同时,马兰矿将持续引进先进的采煤机、支架电控、刮板输送机等,配套建立采、掘、开工作面的监控系统,与集控中心实现无缝传输。

  关于智慧调度方面,我们于2018年完成了地面工业区视频监控系统的初级升级。未来,马兰矿将围绕智能监控建设,二次升级工业视频监控系统,并将其并入集控中心,实现统一管理。

  三是辅助生产系统。

  马兰矿现有的辅助生产系统部分实现了智能化。井下现有2座自动化充电硐室,蓄电池电机车实现了辅助驾驶,井下12部固定带式输送机进行了系统改造,对变频器、集控装置等进行了改造。升级井下排水系统,对各变电所、配电点内设备以及保护装备进行了智慧改造,井下8个变电所、8个排水泵房已实现无人值守。按照规划,辅助生产系统预计2022年底投入使用。

  四是企业资源计划系统(ERP)。

  马兰矿于2018年引进契约化管理系统平台。该系统具备报表分析、预算管理、内部市场化管理、奖罚考核管理四大功能,数据可以通过手机APP查询进行互通。下一步,该矿将建立企业地面单位管理系统,即企业资源计划系统(ERP)。(作者系山西焦煤集团西山煤电马兰矿矿长)

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