張新義

（內(nèi)蒙古蒙泰不連溝煤業(yè)有限責(zé)任公司， 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

0 引言

煤炭企業(yè)作為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要支撐，隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字礦山、智能礦山等智能化技術(shù)礦山的建設(shè)已然成為當(dāng)今煤炭行業(yè)的潮流。選煤廠作為煤炭加工的重要場所，也在從新工藝、新技術(shù)、新裝備上著手，在自動化、智能化逐步變革的道路上迅速進步。建設(shè)智能化選煤廠，發(fā)展選煤過程智能化，高效利用能源，是迎合新時代發(fā)展對選煤需求的重要舉措，是推動煤炭企業(yè)實現(xiàn)升級轉(zhuǎn)型的必然選擇，具有重要戰(zhàn)略意義。

1 智能化選煤的內(nèi)涵

智能化選煤是以云計算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)為手段，依托標(biāo)準(zhǔn)化選煤大數(shù)據(jù)系統(tǒng)與選煤專家知識庫，以集成和利用全流程信息資源為起點，依靠智能控制、智能管理、智能裝備而形成的一套獨特體系。其通過決策模型的構(gòu)建，展開自動化的分析評價，完成生產(chǎn)系統(tǒng)的智能控制，生產(chǎn)經(jīng)營的智能管理，設(shè)備全生命周期的智能檢測與評估，產(chǎn)品的智能定量配裝銷售，生產(chǎn)全過程的智能分析評價，供配電系統(tǒng)的智能操作，生產(chǎn)現(xiàn)場事故、異常事件的智能報警等工作，最終實現(xiàn)企業(yè)狀態(tài)與效益最優(yōu)的目的。智能化選煤廠能夠利用信息化的方式充分發(fā)揮數(shù)據(jù)價值，優(yōu)化工藝生產(chǎn)控制的模式，替代人工決策的方法，在日常管理過程中，借助先進的技術(shù)形式，使得生產(chǎn)、維護、控制等特殊化的流程盡可能的簡單化、精準(zhǔn)化、精細(xì)化，從而提高工作效率，增加產(chǎn)品產(chǎn)率，提高經(jīng)濟效益，實現(xiàn)降本增效的目標(biāo)。

2 智能化選煤廠建設(shè)的框架

智能化，是數(shù)字技術(shù)、物理技術(shù)、生物技術(shù)的有機融合，是自動化、數(shù)字化、信息化的升級變革。智能選煤是科學(xué)利用大數(shù)據(jù)平臺，對生產(chǎn)過程實時分析、模擬、預(yù)測，采用智能控制實現(xiàn)各系統(tǒng)環(huán)節(jié)精準(zhǔn)高效生產(chǎn)，通過智能管理實現(xiàn)全過程的安全精細(xì)管控，依靠智能裝備保障與提升生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性與智能程度，創(chuàng)造更多價值的一種煤炭生產(chǎn)加工技術(shù)。智能化選煤廠建設(shè)要以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以各種技術(shù)作為支撐?，F(xiàn)階段，我國選煤廠基本上已實現(xiàn)了自動化，其PLC 遠程在線控制、數(shù)據(jù)采集處理、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)然A(chǔ)平臺已經(jīng)為智能化建設(shè)提供了一定基礎(chǔ)支撐。實現(xiàn)自動化到智能化選煤廠的過渡，不僅要切實做好自身裝備與工藝技術(shù)的革新，更要做好物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云平臺、大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能技術(shù)的不斷滲透與深度融合，形成智慧大腦。智能化選煤廠的基本框架可以劃分為4個方面，分別為基礎(chǔ)平臺層、數(shù)據(jù)層、控制管理層、分析決策層，見圖1。

圖1 智能化選煤廠基本框架圖

平臺層是各要素和模塊的載體，是智能化建設(shè)的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)層是智能控制、智能管理、智能裝備系統(tǒng)的共同“數(shù)據(jù)源頭”，控制管理層是利用大數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)智能選煤的手段，分析決策層是對生產(chǎn)過程與技術(shù)要素的綜合分析和評價，是對全系統(tǒng)工作的反饋。4 個層面相互支撐、相互銜接，相互閉合。

2.1 智能選煤大數(shù)據(jù)平臺

智能選煤大數(shù)據(jù)平臺是在數(shù)據(jù)定義、來源指向、數(shù)據(jù)的邏輯與存儲結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)內(nèi)涵與特征、整理方法及輸出方式等都規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，是全方位、無死角、動態(tài)無縫對選煤過程智能化相關(guān)各種數(shù)據(jù)的融合與集成，是選煤廠智能化建設(shè)的核心，大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)的是否合理、規(guī)范決定著智能化建設(shè)的成敗。在智能化選煤廠建設(shè)中，基礎(chǔ)平臺體系基本功能結(jié)構(gòu)可分為4 層：數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)訪問層、服務(wù)層、展現(xiàn)層，見圖2?；A(chǔ)平臺的搭建應(yīng)主要遵循先進性、成熟性、實用性、可靠性、高效性、實時性、完整性、安全性、可擴展性、可維護性等原則。

圖2 基礎(chǔ)平臺體系功能結(jié)構(gòu)圖

選煤廠通過智能平臺對經(jīng)營、生產(chǎn)運行等相關(guān)信息收集，實時掌握企業(yè)的原料供應(yīng)、運行管理、生產(chǎn)執(zhí)行、生產(chǎn)統(tǒng)計、設(shè)備管控、成本等情況，利用先進的分析、優(yōu)化軟件進行數(shù)據(jù)分析、處理，指導(dǎo)企業(yè)優(yōu)化工藝參數(shù)、調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)管理模式，解決生產(chǎn)中的問題，促使企業(yè)最大效益化運轉(zhuǎn)。如密度自動控制，生產(chǎn)過程與經(jīng)營管理分析評價，設(shè)備全生命周期在線檢測、故障分析，事故、異常事件智能報警，自動化采制樣分析、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品質(zhì)量分析等智能系統(tǒng)。

2.2 智能選煤核心體系

智能選煤核心體系包括智能控制、智能管理及智能裝備。選煤過程智能控制指在無人干預(yù)的情況下，系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品指標(biāo)等條件，通過自主實時分析和優(yōu)化決策，自動調(diào)節(jié)操作參數(shù)，實現(xiàn)目標(biāo)控制，是一種超越人工操作的控制方式。

選煤智能管理就是利用大數(shù)據(jù)平臺及選煤專業(yè)知識，通過計算機技術(shù)、人工智能技術(shù)、科學(xué)算法，將選煤廠生產(chǎn)和經(jīng)營管理工作中的各種信息進行分析整理，挖掘規(guī)律和知識，對生產(chǎn)系統(tǒng)、經(jīng)營過程進行預(yù)測、優(yōu)化、評價等，為生產(chǎn)提供決策支持，實現(xiàn)管理過程的智能化[1]。智能管理是涵蓋安全、機電、物資、銷售、設(shè)備、生產(chǎn)技術(shù)、分析評價等多個方面，需要相互聯(lián)系、相互閉合。

3 智能化選煤廠建設(shè)現(xiàn)狀及困境

3.1 生產(chǎn)設(shè)備及工藝系統(tǒng)方面

現(xiàn)如今，大部分選煤廠基本實現(xiàn)了自動化與集中控制，且越來越多的選煤廠通過集中控制等多種方式，逐步向精細(xì)化方向邁進。一部分選煤廠已實現(xiàn)密度在線檢測、煤泥處理設(shè)備自動控制、汽車裝車自動識別、設(shè)備溫度及振動等參數(shù)在線檢測等，但整個生產(chǎn)系統(tǒng)中還有大部分環(huán)節(jié)仍處于弱自動化階段，其在日常生產(chǎn)經(jīng)營管理過程中還存在很多需要升級完善的問題。例如閘板、閥門的人為控制，煤樣的人工采制、人工化驗，重介密度的半自動調(diào)控、人工加介，人工高低壓停送電，人工選矸、選雜等工作環(huán)節(jié)。其次，在智能化選煤廠建設(shè)中，采集足夠多的數(shù)據(jù)是智能化實現(xiàn)的基礎(chǔ)，而目前投入使用的智能采集設(shè)備或是傳感裝置精度、標(biāo)準(zhǔn)參差不齊，采集到的信息價值低，不能夠滿足智能化建設(shè)的需求。結(jié)合自動化、智能化及數(shù)據(jù)處理分析程度，初步對選煤系統(tǒng)工業(yè)現(xiàn)狀分析如圖3 所示。

圖3 選煤系統(tǒng)工業(yè)現(xiàn)狀分析圖

3.2 大數(shù)據(jù)平臺方面

標(biāo)準(zhǔn)化選煤大數(shù)據(jù)系統(tǒng)立足服務(wù)整個選煤過程，為選煤智能化提供最基礎(chǔ)、最標(biāo)準(zhǔn)、最全面的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集與收集之后，需要通過大數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的綜合分析、評價與決策支持，如生產(chǎn)全過程的分析評價、設(shè)備故障診斷與智能修復(fù)、狀態(tài)性檢修工單下發(fā)，產(chǎn)品質(zhì)量及成本分析評價，生產(chǎn)經(jīng)營管理評價等，實現(xiàn)整個過程的智能閉合管理，進而促進生產(chǎn)全過程智能化。目前很多選煤廠在智能化建設(shè)過程中涉及面廣，研究的多，投入的也多，部分系統(tǒng)都有自己的狀態(tài)信息，但利用率不高，過程分析評價、技術(shù)分析、綜合評價系統(tǒng)不完善或是分析評價不夠，大量信息沒有集成，在智能管理方面取得的效果不是很好。數(shù)據(jù)的采集儲備非常重要，智能化數(shù)據(jù)平臺需要的數(shù)據(jù)內(nèi)容多，數(shù)據(jù)量大，目前，數(shù)據(jù)積累遠沒有達到“大”，我們還需要加快數(shù)據(jù)的沉淀，加快大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)。

3.3 網(wǎng)絡(luò)傳輸及通訊方面

在智能化選煤廠建設(shè)過程中，大量的數(shù)據(jù)傳輸以及信息交換是必不可少的。如何實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的快速交換和傳輸，是智能化建設(shè)中需要考慮的關(guān)鍵問題[2]。網(wǎng)絡(luò)通信平臺及工業(yè)以太網(wǎng)是重要的基礎(chǔ)，一方面需要考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量問題，另一方面還需考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣葐栴}。而對于無線傳輸，因其都存在著極限傳輸速率，在進行大數(shù)據(jù)傳輸時，很可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)質(zhì)量問題或是影響傳輸速率，降低整個系統(tǒng)的工作效率。目前，智能化選煤廠建設(shè)在無線傳輸方面還需依賴于正在發(fā)展的5G 傳輸技術(shù)[2]。

4 智能化選煤廠建設(shè)的建議

智能化選煤廠建設(shè)應(yīng)充分考慮選煤相關(guān)管理與控制過程的智能化建設(shè)，提高選煤設(shè)計規(guī)范對智能化要求的適應(yīng)性，在工程設(shè)計時應(yīng)充分考慮智能化建設(shè)的需求，給各種檢測儀器儀表留出足夠的安裝空間。

智能化選煤廠建設(shè)迫切需要重點研制新型精準(zhǔn)無源測灰儀、在線快速采制化設(shè)備、粒度分析儀、在線傳感檢測等高精度智能檢測裝備，提高現(xiàn)有檢測設(shè)備的精度及性能，為高效、高精準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集打好基礎(chǔ)，提升智能化生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠度。

全面重點建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化選煤大數(shù)據(jù)系統(tǒng)這個核心，數(shù)據(jù)處理必須緊跟時代的潮流，采用最新、最有效的算法，保障數(shù)據(jù)處理速度及質(zhì)量。重視專家知識數(shù)字化，發(fā)揮不同專業(yè)的協(xié)同，開展核心業(yè)務(wù)深度智能化的研究，包括但不限于自主學(xué)習(xí)智能算法、技術(shù)分析、綜合分析評價以及如何將這些智能算法、評價分析應(yīng)用到實際生產(chǎn)決策中。

5 展望及結(jié)語

目前，智能化選煤廠建設(shè)項目已在煤炭行業(yè)廣泛展開，在各項過程智能控制方面都有研究與推進，但選煤專業(yè)核心的內(nèi)容研究進展還很緩慢，“瓶頸”還未完全解決，智能化選煤廠建設(shè)還處于探索階段，還沒有比較成熟的實施案例，需要相關(guān)的行業(yè)、技術(shù)專家共商、共建、共享。