王龍洛 付陽(yáng) 臨沂會(huì)寶嶺鐵礦有限公司

隨著“中國(guó)制造2025”和“互聯(lián)網(wǎng)+”的強(qiáng)國(guó)政策深入實(shí)施，對(duì)于能源型企業(yè)來(lái)說(shuō)，信息化與工業(yè)化的深度融合、促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，勢(shì)在必行。聚焦國(guó)家及地方政策導(dǎo)向，加快煤礦智能化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)智能化、無(wú)人化運(yùn)行，是煤炭企業(yè)未來(lái)的發(fā)展目標(biāo)。

一、智能礦山概述

智能礦山以信息化建設(shè)為基礎(chǔ)，以自動(dòng)化建設(shè)為手段，融合5G 通信、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、智能傳感、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，最大程度地減少井下作業(yè)人數(shù)，改善礦井員工作業(yè)環(huán)境，提高工作效率，并打造跨系統(tǒng)多維度的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，為管理層制定礦井發(fā)展方向與決策提供可靠數(shù)據(jù)支持。智能礦山建設(shè)技術(shù)架構(gòu)，其包括感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、平臺(tái)支撐層和應(yīng)用層。感知層將前端感知的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)自動(dòng)化數(shù)據(jù)等通過(guò)串口、網(wǎng)關(guān)、PLC、綜合分站、移動(dòng)設(shè)備等進(jìn)行集中采集。傳輸層利用井上下工業(yè)環(huán)網(wǎng)、視頻專網(wǎng)、4G/5G 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等對(duì)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。數(shù)據(jù)層按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)感知層數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)。平臺(tái)支撐層基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)需求進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)可視化、大數(shù)據(jù)分析等，提供基礎(chǔ)技術(shù)支撐服務(wù)、數(shù)據(jù)管理支撐服務(wù)、數(shù)據(jù)共享與交換服務(wù)、應(yīng)用與分析支撐服務(wù)。應(yīng)用層提供面向業(yè)務(wù)應(yīng)用的服務(wù)，主要包括基于時(shí)空GIS“一張圖”的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于時(shí)空GIS“一張圖”的生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)及綜合決策大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，并通過(guò)調(diào)度大屏、PC 應(yīng)用端、門戶網(wǎng)站、移動(dòng)APP 等方式進(jìn)行展示，PC 應(yīng)用端、門戶網(wǎng)站和移動(dòng)APP 均可基于權(quán)限控制實(shí)現(xiàn)煤礦不同用戶需求。

二、智能化建設(shè)規(guī)劃基本思路

（一）單機(jī)裝備的智能化建設(shè)

整個(gè)工藝鏈條是由若干獨(dú)立生產(chǎn)單元組成，而針對(duì)每個(gè)獨(dú)立生產(chǎn)單元又是諸多功能設(shè)備的組合體，因此若實(shí)現(xiàn)整體智能化藍(lán)圖，則單機(jī)裝備的智能化就是先行基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)單機(jī)裝備的智能化，理論上智能煤機(jī)應(yīng)該具備以下特征：

1）具備深度感知能力。實(shí)現(xiàn)智能，感知是基礎(chǔ)。不但要做到其本身狀態(tài)的實(shí)時(shí)自檢、實(shí)現(xiàn)功能的質(zhì)檢，還應(yīng)與上游關(guān)聯(lián)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、物料或介質(zhì)流瞬變信息等，形成一定的工業(yè)預(yù)判或建立起數(shù)據(jù)共享機(jī)制。

2）具備記憶與思維能力。針對(duì)記憶的設(shè)計(jì)需區(qū)分設(shè)備本身數(shù)據(jù)積累和實(shí)現(xiàn)功能質(zhì)量數(shù)據(jù)積累2 個(gè)主要部分，設(shè)備自身運(yùn)行與狀態(tài)數(shù)據(jù)是為設(shè)備全壽命周期管理和故障診斷預(yù)判體系服務(wù)的；實(shí)現(xiàn)功能質(zhì)量數(shù)據(jù)則是為工藝調(diào)整的智能決策服務(wù)的。針對(duì)思維能力，則是最基本的預(yù)判分析能力，也是核心需求。不但要預(yù)判設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及故障并分析應(yīng)對(duì)的處置策略，還要提前預(yù)判上游物料及介質(zhì)流變化并分析應(yīng)對(duì)的生產(chǎn)策略。

3）具備行為決策能力。對(duì)于基本的思維預(yù)判分析結(jié)果，在充分驗(yàn)證復(fù)核后，必須得實(shí)際解決問(wèn)題。針對(duì)設(shè)備本身的運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)偏差，必須采取對(duì)應(yīng)閉環(huán)糾偏調(diào)節(jié)；針對(duì)設(shè)備本身故障，得按照故障等級(jí)采取對(duì)應(yīng)的緊急保障措施；針對(duì)上游物料及介質(zhì)流變化，得提前調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)保證功能質(zhì)量。在行動(dòng)方案得到有效決策后，對(duì)應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該快速有效的得到監(jiān)督執(zhí)行，進(jìn)而才能達(dá)到預(yù)期效果。

4）具備自學(xué)與自適應(yīng)能力。設(shè)備的固定功能容易實(shí)現(xiàn)，但后期的特殊情況則較為復(fù)雜。在智能化實(shí)現(xiàn)之前基本都是人為決策，雖然過(guò)程控制不一定精準(zhǔn)，但也不易出現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)量等其他問(wèn)題，智能化實(shí)現(xiàn)之后在無(wú)須人為干預(yù)的情況下，如出現(xiàn)特殊情況就必須得要求其實(shí)現(xiàn)類人腦功能，自動(dòng)修改工藝參數(shù)以改進(jìn)過(guò)程控制，使得質(zhì)量控制范圍達(dá)到最佳或至少是容許范圍內(nèi)，并做到設(shè)備安全可控，甚至在該類似問(wèn)題再次發(fā)生時(shí)必須自動(dòng)識(shí)別并有效從容應(yīng)對(duì)。

（二）多機(jī)裝備的智能化協(xié)同

在單機(jī)裝備實(shí)現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)上，需進(jìn)一步有效開展獨(dú)立生產(chǎn)單元的集成整合，因此建立健全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系、開發(fā)智能一體化管控平臺(tái)等相關(guān)工作，將是實(shí)現(xiàn)多機(jī)裝備智能化協(xié)同的宏觀要求。當(dāng)然，受單機(jī)裝備智能化升級(jí)進(jìn)程的制約，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立和智能一體化管控平臺(tái)的開發(fā)等相關(guān)工作，一般將會(huì)與其同步開展并配合實(shí)施。在平臺(tái)建立、智能單機(jī)裝備之間形成互聯(lián)互通關(guān)系的同時(shí)，關(guān)鍵問(wèn)題是怎么協(xié)同，這里就涉及了“智能決策”的問(wèn)題，只有真正意義上的智能決策或智能輔助分析決策有效應(yīng)用的情況下，才能真正做到一鍵智能化生產(chǎn)的終極目標(biāo)。

三、智能礦山建設(shè)需攻堅(jiān)的關(guān)鍵技術(shù)

（1）采煤機(jī)自主割煤技術(shù)，特別是煤巖識(shí)別、采煤機(jī)與液壓支架數(shù)據(jù)交互、機(jī)器人巡檢等技術(shù)。

（2）連采機(jī)自主割煤技術(shù)。特別是連采機(jī)定姿定位技術(shù)需進(jìn)一步優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)連采機(jī)自主生產(chǎn)，提升巷道掘進(jìn)工程質(zhì)量和掘進(jìn)效率。

（3）移動(dòng)設(shè)備人員接近探測(cè)技術(shù)。在掘進(jìn)工作面移動(dòng)設(shè)備上加裝360°全景影像輔助識(shí)別設(shè)備，當(dāng)監(jiān)測(cè)到掘進(jìn)設(shè)備周圍有人員接近時(shí)發(fā)出警報(bào)，避免人員傷害。

（4）無(wú)線傳感技術(shù)。如設(shè)備無(wú)線溫度、振動(dòng)等狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，工作面環(huán)境無(wú)線監(jiān)測(cè)技術(shù)等，以減少人員工作量，保證現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全。

（5）智能油脂集中潤(rùn)滑、集中加油技術(shù)。根據(jù)油位、油壓、油質(zhì)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加油或注油，減輕現(xiàn)場(chǎng)工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（6）井口智能安檢技術(shù)。通過(guò)建設(shè)安檢系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人員和車輛管控、車輛重點(diǎn)部位識(shí)別、下井人員和車輛記錄、車輛闖紅燈拍照記錄等功能。

（7）梭車無(wú)人駕駛技術(shù)。在梭車上方安裝激光雷達(dá)，基于先進(jìn)算法，實(shí)現(xiàn)梭車自動(dòng)定位、自主建圖、路徑規(guī)劃。中央控制器不斷采集角度傳感器、速度傳感器、堆煤傳感器、人體感應(yīng)傳感器數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后發(fā)出控制指令至執(zhí)行系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)梭車接煤、運(yùn)煤、卸煤各環(huán)節(jié)自動(dòng)運(yùn)行。