吳勁松

(內(nèi)蒙古智能煤炭有限責(zé)任公司麻地梁煤礦，內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市，017000)

0 引言

習(xí)近平總書記在慶祝改革開放40周年大會上的重要講話中指出：“我們要著力解決人民群眾所需所急所盼，讓人民共享經(jīng)濟(jì)、政治、文化、社會、生態(tài)等各方面發(fā)展成果，有更多、更直接、更實(shí)在的獲得感、幸福感、安全感”?！叭小笔菍θ嗣袢罕娮铌P(guān)心最直接最現(xiàn)實(shí)利益問題的集中反映和形象表達(dá)[1]。

而在煤礦生產(chǎn)一線，由于歷史原因而存在如下情形：煤礦生產(chǎn)實(shí)行“三班倒”“連軸轉(zhuǎn)”，晚上工作，白天休息，休閑時(shí)間短，生活質(zhì)量低；煤礦工作條件艱苦，工人工作崗位危險(xiǎn)性程度較高，目前煤礦一線工人平均年齡達(dá)到45歲以上，煤礦企業(yè)最大的危機(jī)是年輕人不愿意到煤礦就業(yè)。

煤礦的工作環(huán)境、生活環(huán)境與總書記的殷切希望還有較大差距，需要不斷提高煤礦工人的獲得感、幸福感、安全感，煤礦改革任務(wù)任重而道遠(yuǎn)，改革動力強(qiáng)勁。基于此，皖北煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司(以下簡稱皖北煤電)開始了以智慧化礦井建設(shè)為煤礦工人謀幸福之路。

1 智慧礦山建設(shè)的探索

黨的“十九大”報(bào)告提出了建設(shè)數(shù)字中國、智慧社會的新思路，為煤炭行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展指明了方向?；谝陨系恼J(rèn)識與思考，10多年來，皖北煤電開啟了用信息化、數(shù)字化和智能化路徑解決煤礦建設(shè)和運(yùn)營存在問題的探索之路。

1.1 第一階段(2011-2015)

2011年，皖北煤電開啟了智慧礦山的探索，首先在皖北煤電昌恒煤焦有限公司開展了系統(tǒng)的建設(shè)改革，主要成果有：一是井下重點(diǎn)工作區(qū)域覆蓋視頻監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)地面視頻調(diào)度；二是取消井下煤倉，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)集中控制；三是采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)等大型設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能保安；四是工作面實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離供電供液，取消設(shè)備列車；五是建設(shè)企業(yè)千兆環(huán)網(wǎng)。

該階段探索取得如下成效：

(1)礦井投資少。建設(shè)投資由設(shè)計(jì)的13億元，降低至實(shí)際的11億元，噸煤投資僅為260元；

(2)建設(shè)周期短。2011年9月開工，2013年9月竣工，用時(shí)2 a；

(3)礦井用工少。全礦職工不足600人。

1.2 第二階段(2015-2016)

2015年，皖北煤電進(jìn)入第二階段的建設(shè)探索，在皖北煤電錢營孜煤礦開展了以數(shù)字化升級管理運(yùn)營為核心的建設(shè)，主要內(nèi)容包括：一是對傳統(tǒng)“一井兩面、兩翼開采”煤礦進(jìn)行“一井一面”的生產(chǎn)開拓布局，優(yōu)化井下生產(chǎn)系統(tǒng)；二是對全礦區(qū)重型裝備及運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行智能保安；三是打破信息孤島，整合礦井千兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)；四是重點(diǎn)區(qū)域視頻監(jiān)控升級為視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控；五是機(jī)電檢修工彈性工作制；六是物聯(lián)網(wǎng)+倉儲供應(yīng)及集裝箱快遞配送系統(tǒng)。

該階段探索取得如下成效：

(1)井下作業(yè)人員少。2016年井下作業(yè)人員由每天1300人降至每天700人，其中夜班作業(yè)人員不到100人；

(2)礦井生產(chǎn)產(chǎn)量高。礦井生產(chǎn)布局調(diào)整為“一井一面”，2016年煤炭產(chǎn)量為412萬t；

(3)商品煤成本降低。2016年商品煤成本較2015年下降126元/t，礦井實(shí)現(xiàn)年盈利6億元；

(4)2016年，原國家煤監(jiān)局在皖北煤電錢營孜煤礦召開了全國安全基礎(chǔ)管理現(xiàn)場會，物聯(lián)網(wǎng)+集裝箱快遞運(yùn)輸、視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控、夜班“瘦身”、“一井一面”等先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)向全國推廣。

1.3 第三階段(2017至今)

內(nèi)蒙古智能煤炭有限公司麻地梁煤礦(以下簡稱麻地梁煤礦)成立于2008年，是由皖北煤電控股的股份制企業(yè)。麻地梁井田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗境內(nèi)，井田面積為20.7 km2，地質(zhì)儲量為6.8億t，可采儲量為4.2億t，服務(wù)年限為61 a，設(shè)計(jì)生產(chǎn)、洗選能力為500萬t/a。

基于前2個(gè)階段探索道路的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合已有的技術(shù)成果，2017年麻地梁煤礦開啟了智慧礦山的建設(shè)道路。

2017年，升級千兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)，建成了萬兆環(huán)網(wǎng)的高速信息通道，實(shí)現(xiàn)了井上下無線網(wǎng)、4G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，搭建了礦井整體的智慧礦山網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺[2]。2018年，中國煤炭科工集團(tuán)、鄭州煤礦機(jī)械集團(tuán)等中標(biāo)企業(yè)根據(jù)麻地梁煤礦要求，實(shí)現(xiàn)所供設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、上傳等功能，在此基礎(chǔ)上建成了全企業(yè)的設(shè)備數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，為智慧礦山建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。2019年，建成以智能調(diào)度遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)[4]、智能交通安全管控系統(tǒng)、設(shè)備智能預(yù)警與遠(yuǎn)程會診系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)+智能倉儲快遞服務(wù)系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)+遠(yuǎn)程辦公系統(tǒng)[5]、無人值守一體化煤質(zhì)運(yùn)銷管控系統(tǒng)、智能帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)、智能采煤系統(tǒng)、智能掘進(jìn)系統(tǒng)等“十大系統(tǒng)”為核心的智慧礦山系統(tǒng)。2020年，麻地梁煤礦開始在礦井地面、井下進(jìn)行5G基站的部署與調(diào)試，加大5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)和應(yīng)用[6]，一是成功將5G基站部署到了井下工作面，完成全礦區(qū)地面井下5G通訊全覆蓋；二是實(shí)現(xiàn)了主井帶式輸送機(jī)巡檢機(jī)器人的5G數(shù)據(jù)傳輸控制[7]；三是實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)設(shè)備終端5G通信的組網(wǎng)與數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制調(diào)試；四是完成了無人駕駛車輛5G通訊組網(wǎng)調(diào)試運(yùn)行[8]。2021年，率先實(shí)現(xiàn)了5G在采煤機(jī)等移動設(shè)備終端的工業(yè)控制應(yīng)用，完成了如下建設(shè)目標(biāo)：一是5G網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)環(huán)網(wǎng)互聯(lián)互通；二是采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、無人駕駛膠輪車、巡檢機(jī)器人等5G工業(yè)應(yīng)用落地；三是智能通風(fēng)系統(tǒng)初步建成。

通過以上幾個(gè)階段的建設(shè)，麻地梁煤礦取得了顯著的經(jīng)濟(jì)技術(shù)成效：一是用工人數(shù)少，為690人，單班入井人數(shù)不超過80人；二是通過取消檢修班，進(jìn)而取消夜班，實(shí)現(xiàn)了煤礦工人不上夜班的夢想；三是原煤完全成本僅為83.31元/t，月度物資儲備資金約600萬元，為周邊同規(guī)模礦井的1/10；四是實(shí)現(xiàn)了低碳運(yùn)行，2020年噸煤電費(fèi)為3.5元；五是提高了生產(chǎn)效率，全礦井員工分為3個(gè)班，2班在礦生產(chǎn)，1班集中休班，員工每月休班10 d。麻地梁煤礦與周邊同類礦井噸煤成本對比見表1。

表1 麻地梁煤礦與周邊同類礦井噸煤成本對比

2 智慧礦山體系建設(shè)

2.1 頂層設(shè)計(jì)

麻地梁煤礦智慧礦山建設(shè)以頂層設(shè)計(jì)為綱領(lǐng)，制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與管理制度，指導(dǎo)和規(guī)范智慧礦山建設(shè)，推進(jìn)信息基礎(chǔ)設(shè)施快速發(fā)展，推動信息資源融合和應(yīng)用系統(tǒng)整合。智慧礦山建設(shè)要有先進(jìn)的理念引領(lǐng)，搞好頂層設(shè)計(jì)，麻地梁煤礦按照“要建就建實(shí)用型、要干就干高標(biāo)準(zhǔn)”的理念，緊扣“本質(zhì)安全、降本增效、綠色低碳、為煤礦工人謀幸福”目標(biāo)，通過“目標(biāo)引領(lǐng)、整體設(shè)計(jì)、分步實(shí)施、逐漸完善”原則，以“建設(shè)萬兆高速環(huán)網(wǎng)，建立全企業(yè)的設(shè)備數(shù)據(jù)庫”為基礎(chǔ)，建成了信息化、數(shù)據(jù)化、自動化的“十大系統(tǒng)”，為建設(shè)智慧礦山邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。麻地梁煤礦智慧礦山建設(shè)思路如圖1所示。

圖1 麻地梁煤礦智慧礦山建設(shè)思路

2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.2.1 優(yōu)化礦井開拓生產(chǎn)布局

優(yōu)化開拓布局是煤礦降本增效、智能化建設(shè)的基礎(chǔ)。麻地梁煤礦將皖北煤電已有的“一井三面”生產(chǎn)布局優(yōu)化為現(xiàn)在的“一井一面”布局，實(shí)現(xiàn)礦井的降本、增效。同時(shí)，取消井下煤倉，減少1條斜井，“一面三巷”變?yōu)椤耙幻鎯上铩?，使得系統(tǒng)更加順暢，在降低建設(shè)成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了礦井設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新。通過此次優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少了約2.5億元的基建投資。

2.2.2 優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)

(1)麻地梁煤礦自2020年3月聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)開始便取消了檢修班，設(shè)早班和中班2個(gè)生產(chǎn)班。每天23時(shí)前，必須下達(dá)所有下井人員升井的通知，每天0～7時(shí)，井下無作業(yè)人員，真正做到“無人則安”。

(2)通過設(shè)備全生命周期管理和各大系統(tǒng)預(yù)警、報(bào)警、故障信息，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中對設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測、及時(shí)保養(yǎng)維護(hù)和更換部件，變被動搶修為主動維護(hù)保養(yǎng)，大大降低了設(shè)備停機(jī)率。當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)、設(shè)備異常時(shí)，必須隨時(shí)處置，避免小毛病發(fā)展成大問題，提高工人維護(hù)設(shè)備的主動性、責(zé)任心。

(3)實(shí)現(xiàn)井下重要危險(xiǎn)源數(shù)據(jù)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)井巷、硐室視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控；變電所、水泵房內(nèi)的輔助設(shè)備地面一鍵遠(yuǎn)程控制；在智能監(jiān)測基礎(chǔ)上同步對原煤生產(chǎn)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、供排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)等進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。

2.2.3 綠色設(shè)計(jì)低碳運(yùn)行

(1)麻地梁煤礦通過綠色設(shè)計(jì)，取消了井下煤倉，實(shí)現(xiàn)了“一井一面”的生產(chǎn)布局，實(shí)現(xiàn)“以銷定產(chǎn)、產(chǎn)銷聯(lián)動”。

(2)實(shí)施灑水降塵的自動控制、感應(yīng)照明、礦井通風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)、主通風(fēng)機(jī)夜間降頻運(yùn)行、局部通風(fēng)機(jī)功率的自動調(diào)整、運(yùn)輸系統(tǒng)的順煤流啟動等措施降低能耗，實(shí)現(xiàn)礦井綠色低碳運(yùn)行。

2.3 管理創(chuàng)新

管理創(chuàng)新是智慧礦山正常運(yùn)行的根本保障，麻地梁煤礦以地面智能化監(jiān)測平臺為依托，創(chuàng)新了一套適應(yīng)智能礦山的管理模式。

(1)管理理念創(chuàng)新。從傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)管理(制度管理、責(zé)任管理、監(jiān)督管理、考核管理等)向單一的數(shù)據(jù)管理轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了由復(fù)雜管理向簡單管理的轉(zhuǎn)型。

(2)管理機(jī)制創(chuàng)新。取消煤礦檢修班，從管理機(jī)制上取消夜班。

(3)生產(chǎn)管理模式創(chuàng)新。踐行設(shè)備全生命周期管理理念，實(shí)踐“管設(shè)備就是管生產(chǎn)，管數(shù)據(jù)就是管設(shè)備”，實(shí)現(xiàn)了煤礦生產(chǎn)管理模式的創(chuàng)新。

(4)成本管控模式的創(chuàng)新。通過設(shè)備配件零庫存生產(chǎn)、商品煤零虧卡銷售，實(shí)現(xiàn)了成本管控模式的創(chuàng)新。

(5)銷售管理模式創(chuàng)新。以銷定產(chǎn)，產(chǎn)銷聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)煤、賣煤、不見煤的零庫存生產(chǎn)，從而實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)的綠色生產(chǎn)。

2.4 數(shù)據(jù)治理

智慧化的前提是數(shù)據(jù)化，礦山數(shù)據(jù)化是智慧礦山的核心，而數(shù)據(jù)的治理是關(guān)鍵。隨著煤礦智能化建設(shè)的加快，為了打破信息孤島，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)對接、融合，將海量的數(shù)據(jù)利用起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、集成之后的價(jià)值，麻地梁煤礦以現(xiàn)代信息技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫高度集成和共享為基礎(chǔ)，通過“金字塔”型的智慧礦山6個(gè)層級架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了信息采集全覆蓋、數(shù)據(jù)資源全共享、統(tǒng)計(jì)分析全自動、業(yè)務(wù)管理全透明、人機(jī)狀態(tài)全監(jiān)控、生產(chǎn)過程全控制的智慧礦山管控系統(tǒng)，解決了數(shù)據(jù)治理的難題。 “金字塔”型智慧礦山層級架構(gòu)如圖2所示[9]。

圖2 “金字塔”型智慧礦山層級架構(gòu)

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方式是先發(fā)現(xiàn)應(yīng)用報(bào)錯，井下工作人員通過查看錯誤日志定位到問題系統(tǒng)，然后對問題代碼進(jìn)行調(diào)試，定位到問題數(shù)據(jù)，最后解決問題。這套傳統(tǒng)的問題處理方案從發(fā)現(xiàn)問題到定位問題再到最后解決問題花費(fèi)大量的時(shí)間，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。麻地梁煤礦建成了特色的數(shù)據(jù)質(zhì)量規(guī)則體系，以數(shù)據(jù)的完整性、有效性、準(zhǔn)確性、唯一性、一致性和及時(shí)性6個(gè)角度作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，僅通過數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)質(zhì)量分析、數(shù)據(jù)源改進(jìn)和業(yè)務(wù)穩(wěn)定運(yùn)行就可解決問題，從而提高效率。數(shù)據(jù)質(zhì)量規(guī)則體系如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)質(zhì)量規(guī)則體系

(1)數(shù)據(jù)接入治理。規(guī)范子系統(tǒng)上傳接口協(xié)議，打破信息孤島，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)融合，打造企業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)庫。

(2)數(shù)據(jù)應(yīng)用治理。通過數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常分級報(bào)警推送以及各子系統(tǒng)的有機(jī)融合與智能聯(lián)動。

(3)數(shù)據(jù)分析治理。面對海量的數(shù)據(jù)，將原本依靠人力進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算、分析的方式升級為通過平臺和算法進(jìn)行智能分析，規(guī)避人為干預(yù)帶來的數(shù)據(jù)失真，提高數(shù)據(jù)分析效率與精準(zhǔn)度，更好地向各級管理層自動推送安全、生產(chǎn)、經(jīng)營等方面的決策建議，以實(shí)現(xiàn)真正意義上的礦井生產(chǎn)智能化。

麻地梁煤礦智慧礦山數(shù)據(jù)治理達(dá)到如下目標(biāo)：一是通過數(shù)據(jù)找到事物發(fā)展的規(guī)律和趨勢;二是為平臺展示和生產(chǎn)決策提供依據(jù);三是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)的有效利用;四是通過數(shù)據(jù)治理實(shí)現(xiàn)管設(shè)備就是管生產(chǎn)，管數(shù)據(jù)就是管設(shè)備。

3 5G+智慧礦山建設(shè)成果

3.1 礦井十大智慧系統(tǒng)

3.1.1 智能調(diào)度遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括全視頻調(diào)度監(jiān)控平臺、全視頻通訊平臺和全流程集控平臺。其中全視頻調(diào)度監(jiān)控平臺實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，變傳統(tǒng)的現(xiàn)場管理為視頻監(jiān)控管理。全視頻通訊平套實(shí)現(xiàn)了井下無線網(wǎng)、4G、5G通訊全覆蓋，使得煤礦工人下井不失聯(lián)。通過全流程集控平臺的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了礦山全流程集控，包括采煤、掘進(jìn)、機(jī)電、運(yùn)輸、選煤、通風(fēng)各專業(yè)系統(tǒng)全流程遠(yuǎn)程集控與固定車間無人值守。通過以上系統(tǒng)平臺的建設(shè)和配合，縮減了井下約50個(gè)固定崗位，大大減少了下井的工作人員，改善了職工的工作環(huán)境，并提高了職工的幸福感。智能調(diào)度遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)實(shí)景圖如圖4所示。

圖4 智能調(diào)度遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)實(shí)景圖

3.1.2 智能交通安全管控系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括門禁管控和運(yùn)行管控兩部分。門禁管控包括對入井車輛合法身份、安全性能、車輛“四超”管理的智能管控；運(yùn)行管控包括對運(yùn)行中的車輛進(jìn)行紅綠燈管控、全程測速、實(shí)時(shí)定位、失速抓捕的智能管控。智能交通安全管控系統(tǒng)由傳統(tǒng)人的管控變?yōu)橄到y(tǒng)管控，實(shí)現(xiàn)了輔助運(yùn)輸?shù)谋举|(zhì)安全。智能交通安全管控系統(tǒng)實(shí)景圖如圖5所示。

圖5 智能交通安全管控系統(tǒng)實(shí)景圖

3.1.3 設(shè)備智能預(yù)警與遠(yuǎn)程會診系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括設(shè)備智能預(yù)警檢修系統(tǒng)、設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)以及設(shè)備遠(yuǎn)程會診系統(tǒng)，該系統(tǒng)為全礦井取消檢修班提供了技術(shù)支撐。煤礦生產(chǎn)管理由復(fù)雜的生產(chǎn)管理變?yōu)楹唵蔚脑O(shè)備管理，管設(shè)備就是管生產(chǎn)[10]。設(shè)備智能預(yù)警與遠(yuǎn)程會診系統(tǒng)界面圖如圖6所示。

圖6 設(shè)備智能預(yù)警與遠(yuǎn)程會診系統(tǒng)界面圖

(1)設(shè)備智能預(yù)警檢修系統(tǒng)。通過在設(shè)備上安設(shè)大量的傳感器，對設(shè)備的關(guān)鍵運(yùn)行指標(biāo)及生命體征進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、上傳、后臺分析。在數(shù)據(jù)異常時(shí)，系統(tǒng)自動將異常信息劃分級別并推送至當(dāng)班巡檢工、班隊(duì)長甚至科區(qū)長及礦領(lǐng)導(dǎo)移動終端，然后進(jìn)行針對性的檢修。

(2)設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)。通過各生產(chǎn)單位制定的巡檢計(jì)劃，巡檢工攜帶移動終端有目的地對設(shè)備進(jìn)行動態(tài)巡檢檢修，通過針對性的、不漏項(xiàng)的設(shè)備巡檢，將傳統(tǒng)觀念的檢修班取消。

(3)設(shè)備遠(yuǎn)程會診系統(tǒng)。在系統(tǒng)出現(xiàn)處理不了的故障時(shí)，可通過系統(tǒng)要求廠家技術(shù)工程人員參與遠(yuǎn)程會診，共享設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場狀況及設(shè)備運(yùn)行參數(shù)信息。及時(shí)、有效地處理設(shè)備故障。

3.1.4 物聯(lián)網(wǎng)+智能倉儲快遞服務(wù)系統(tǒng)

該系統(tǒng)從計(jì)劃、審批到入庫、配送實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上運(yùn)行，減少了人為干預(yù)。機(jī)器人倉儲實(shí)現(xiàn)了庫房管理智能化，基于設(shè)備全生命周期管理系統(tǒng)與設(shè)備智能預(yù)警檢修系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸與分析，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備備配件的零庫存生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上下單、機(jī)器人出庫、集裝箱運(yùn)輸?shù)摹耙恍r(shí)”快遞服務(wù)圈，簡化了生產(chǎn)管理，降低了庫存成本。物聯(lián)網(wǎng)+智能倉儲快遞服務(wù)系統(tǒng)實(shí)景圖如圖7所示。

圖7 物聯(lián)網(wǎng)+智能倉儲快遞服務(wù)系統(tǒng)實(shí)景圖

3.1.5 互聯(lián)網(wǎng)+遠(yuǎn)程辦公系統(tǒng)

該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)PC端+手機(jī)端無紙化遠(yuǎn)程辦公，所有文件全流程線上審批，工作人員通過手機(jī)端視頻會議和遠(yuǎn)程居家辦公，實(shí)現(xiàn)了銷售、供應(yīng)、財(cái)務(wù)、煤質(zhì)等各項(xiàng)管理工作全線上運(yùn)行。2020年疫情期間，110名在崗人員完成了日產(chǎn)原煤1.8萬t的生產(chǎn)計(jì)劃，成效顯著。

3.1.6 無人值守一體化煤質(zhì)運(yùn)銷管控系統(tǒng)

該系統(tǒng)通過系統(tǒng)運(yùn)行無人值守、質(zhì)與量的在線監(jiān)測、自動分析、預(yù)警預(yù)報(bào)，從而實(shí)現(xiàn)了銷售量、合同量與生產(chǎn)量相匹配，地面運(yùn)輸流量和井下生產(chǎn)流量相匹配，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了零庫存生產(chǎn)、零庫存銷售、零虧卡銷售，實(shí)踐了“以銷定產(chǎn)、產(chǎn)銷聯(lián)動”的管理思路[11]。通過智能網(wǎng)上預(yù)約汽車排隊(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“運(yùn)輸計(jì)劃-派車計(jì)劃-派單-搶單-運(yùn)單碼-排隊(duì)號-裝煤”派車排隊(duì)功能的閉環(huán)，有效防止車輛超時(shí)到礦和插隊(duì)現(xiàn)象的發(fā)生，確保車輛在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)有序循環(huán)。借助網(wǎng)上預(yù)約汽車排隊(duì)系統(tǒng)，取得以下諸多良好效果：一是司機(jī)利用該系統(tǒng)定時(shí)入礦提高了裝車效率；二是采購商可控制派發(fā)車輛數(shù)量，防止車輛集中入礦；三是礦方根據(jù)生產(chǎn)和采購商需求分時(shí)段派發(fā)運(yùn)輸任務(wù)，避免車輛盲目到礦等待；四是車輛分時(shí)段入礦有效緩解了運(yùn)煤道路擁堵。一體化煤質(zhì)運(yùn)銷管控業(yè)務(wù)流程如圖8所示。

圖8 一體化煤質(zhì)運(yùn)銷管控業(yè)務(wù)流程

3.1.7 智能帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程集中控制、“順煤流”啟動以及根據(jù)煤量大小變頻動態(tài)調(diào)速等功能，此外，5G+主運(yùn)帶式輸送機(jī)機(jī)器人智能巡檢實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的智能診斷實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)安全、節(jié)能、降耗、減損[12]。

3.1.8 智能掘進(jìn)系統(tǒng)

(1)實(shí)現(xiàn)工作面掘、支、運(yùn)、輔等工序協(xié)調(diào)智能化控制，構(gòu)建“少人化、無人化”的自動化掘進(jìn)模式。

(2)實(shí)現(xiàn)自動定位、自動或記憶截割、工況在線監(jiān)測、故障自診斷、近地遙控及超視距可視操控等。

(3)支護(hù)裝備實(shí)現(xiàn)自動定位錨護(hù)位置、自動鋪網(wǎng)、自動鉆進(jìn)、自動安裝錨桿錨索(裝藥卷、上錨桿、緊固錨桿、錨桿連續(xù)供給)、錨固質(zhì)量自檢驗(yàn)等全套工序自動化。

(4)自移機(jī)尾裝置實(shí)現(xiàn)大行程自移，減少人員投入，提高作業(yè)效率。

(5)實(shí)現(xiàn)通風(fēng)、除塵、供電、帶式輸送機(jī)糾偏等自動化聯(lián)動運(yùn)行。

(6)建立“集控中心”,實(shí)現(xiàn)對掘進(jìn)工作面的人員、設(shè)備、環(huán)境的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)在線監(jiān)測、智能安全管理以及設(shè)備的遠(yuǎn)程可視集中控制[13]。

(7)在不降低掘進(jìn)月單進(jìn)水平的基礎(chǔ)上，減少人員30%以上，其中掘進(jìn)作業(yè)實(shí)現(xiàn)無人化，錨護(hù)作業(yè)實(shí)現(xiàn)少人化。在不增加作業(yè)人員的基礎(chǔ)上，月單進(jìn)水平達(dá)到2倍以上。

3.1.9 智能采煤系統(tǒng)

該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)采煤機(jī)地面精準(zhǔn)操控、記憶割煤、自動移架、半自動放煤，實(shí)現(xiàn)采煤工作面的本質(zhì)安全，同時(shí)正在研發(fā)煤巖識別自動放煤技術(shù)。

3.1.10 智能通風(fēng)系統(tǒng)

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“一通三防”管理的本質(zhì)安全。全礦井風(fēng)量自動調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了降噪、節(jié)能；局部通風(fēng)機(jī)使用變頻調(diào)風(fēng)，能夠根據(jù)不同瓦斯?jié)舛取⒉煌L(fēng)量和風(fēng)速要求設(shè)定局部通風(fēng)機(jī)功率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗[14]；智能瓦斯巡檢無線傳輸系統(tǒng)根據(jù)礦井瓦斯檢查點(diǎn)設(shè)置，布置無線多參數(shù)氣體監(jiān)測傳感器，實(shí)現(xiàn)多種氣體、溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并能自動生成臺賬、報(bào)表，使瓦斯管理更加可靠并減少了人員投入；粉塵在線監(jiān)測、自動噴霧系統(tǒng)在主要產(chǎn)塵巷道布置定時(shí)光控自動灑水裝置及粉塵濃度超限噴霧降塵裝置，實(shí)現(xiàn)了節(jié)水、降耗，凈化了井下作業(yè)環(huán)境[15]。

3.2 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用

(1)采煤機(jī)5G控制。2020年，完成采煤機(jī)5G通訊組網(wǎng)、控制試驗(yàn)、采煤機(jī)通訊模組升級和5G組網(wǎng)調(diào)試。實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)由傳統(tǒng)的有線工業(yè)網(wǎng)控制升級為5G控制并與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)冗余備用。2021年4月，完成工作面5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，實(shí)測平均時(shí)延15 ms、上行速率100 Mbps。

(2)綜掘機(jī)5G組網(wǎng)應(yīng)用。2020年12月，5G通訊部署至掘進(jìn)工作面。2021年4月，將5G通訊部署至掘進(jìn)工作面，通過綜掘機(jī)→CPE→5G網(wǎng)→MEC→工業(yè)網(wǎng)→掘進(jìn)遠(yuǎn)控主機(jī)的方式實(shí)現(xiàn)綜掘機(jī)5G通訊組網(wǎng)應(yīng)用。目前，基于5G通訊傳輸，通過綜掘機(jī)配套慣導(dǎo)+全站儀定位方式，實(shí)現(xiàn)了綜掘機(jī)的遠(yuǎn)程控制和記憶截割。

(3)帶式輸送機(jī)巡檢機(jī)器人5G控制。2020年8月，完成了主斜井帶式輸送機(jī)巡檢機(jī)器人的5G數(shù)據(jù)傳輸控制試驗(yàn)。2021年4月，完成了5G網(wǎng)絡(luò)與礦井工業(yè)環(huán)網(wǎng)對接，正在開展CPE模組升級與機(jī)器人升級改造。

(4)5G+無人駕駛。2020年10月，開展井下膠輪車無人駕駛技術(shù)研發(fā)，完成了車輛油門、剎車、檔位、轉(zhuǎn)向的線控改造并通過測試；2020年12月，完成了礦井井下巷道建模，并通過SLAM定位技術(shù)解決了無人駕駛膠輪車井下精確定位問題，完成了膠輪車5G通訊組網(wǎng)；2021年1月，通過車輛配備的多組激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、攝像儀，完成了車輛運(yùn)行控制算法編寫、優(yōu)化，并入井進(jìn)行運(yùn)行測試；正在開展無人駕駛膠輪車速度控制算法優(yōu)化及車輛地面遠(yuǎn)程控制。

4 結(jié)語

智慧礦山建設(shè)尚處于初級階段，需要煤礦企業(yè)和各級政府及煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察部門的共同努力推進(jìn)，要更多更充分地交流、學(xué)習(xí)和借鑒先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，深入探索，大膽實(shí)踐，走出一條安全生產(chǎn)的高質(zhì)量發(fā)展之路。智慧礦山創(chuàng)品牌、綠色礦山樹形象，麻地梁煤礦現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了“綠色、低碳、高效、智能”科學(xué)的運(yùn)營模式，堅(jiān)信城市遠(yuǎn)程采礦在不久的將來一定能夠?qū)崿F(xiàn)。