智能化礦山建設(shè)思路和建設(shè)方案探析

智能化礦山建設(shè)思路和建設(shè)方案探析摘要：煤炭資源開(kāi)采過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的灰色生產(chǎn)過(guò)程，礦井作業(yè)場(chǎng)所空間受限、環(huán)境惡劣，瓦斯爆炸、頂板冒落、水災(zāi)、火災(zāi)等嚴(yán)重制約著煤炭工業(yè)高效發(fā)展。為了提高煤礦生產(chǎn)效能與安全管理水平，煤炭行業(yè)提出了“智能提效、無(wú)人則安”的安全生產(chǎn)理念，依靠“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人、信息化管人、智能化無(wú)人”等科技手段提高安全生產(chǎn)管控能力。隨著近年來(lái)煤炭行業(yè)“兩化深度融合”的推進(jìn)，機(jī)械設(shè)備可靠性和穩(wěn)定性的不斷提升，環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)、安全生產(chǎn)信息化系統(tǒng)的建設(shè)，進(jìn)一步提高了礦山機(jī)械化、信息化、數(shù)字化管理水平。關(guān)鍵詞：智能化礦山；建設(shè)；方案

引言近年來(lái)，我國(guó)在礦山智能化建設(shè)方面已經(jīng)取得較為明顯的成果，按信息化建設(shè)目標(biāo)可分為：①以企業(yè)辦公流轉(zhuǎn)、項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)管理為主的協(xié)同信息系統(tǒng)；②以生產(chǎn)任務(wù)調(diào)控、運(yùn)維服務(wù)管理為主的作業(yè)管控系統(tǒng)；③以讀取裝備運(yùn)行參數(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)為主的智能化裝備輔助系統(tǒng)；④以動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)、數(shù)字孿生應(yīng)用為主的三維視覺(jué)研發(fā)系統(tǒng)；⑤以實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、分析生產(chǎn)環(huán)境為主的風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)。隨著礦山智能化發(fā)展與系統(tǒng)信息化需求的提升、信號(hào)傳輸范圍覆蓋面積的擴(kuò)大與系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用功能的多樣化，要求信息系統(tǒng)、礦山數(shù)據(jù)與功能流程形成高效聯(lián)通的有機(jī)整體。以往的礦山信息化建設(shè)僅關(guān)注單一功能目標(biāo)的建設(shè)或垂直系統(tǒng)研發(fā)，造成系統(tǒng)框架布局無(wú)法擴(kuò)展、信息流程無(wú)法靈活變更、數(shù)據(jù)讀取無(wú)法相互調(diào)用等問(wèn)題，阻礙了系統(tǒng)間的協(xié)作與調(diào)用。1智能化建設(shè)規(guī)劃基本思路智能礦山規(guī)劃是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，要全面根據(jù)自身的實(shí)際情況，進(jìn)行合理地優(yōu)化與建設(shè)，以此有效提升傳統(tǒng)生產(chǎn)力，保證生產(chǎn)的連續(xù)性與安全性。智能化建設(shè)是當(dāng)前最為熱門(mén)的課題，可以說(shuō)，多數(shù)配套服務(wù)廠商把智能化當(dāng)成升級(jí)的總方向，進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)也加入了信息化集成元素，進(jìn)行科學(xué)的統(tǒng)籌規(guī)劃，這種是當(dāng)前最為重要的方向。不同的角度對(duì)智能化的建設(shè)方向不同，各煤機(jī)應(yīng)用及制造企業(yè)重點(diǎn)放在發(fā)展單機(jī)裝備智能化上，通過(guò)單機(jī)設(shè)計(jì)的智能化改進(jìn)為突破口，全面提高全鏈條生產(chǎn)效率，使復(fù)雜環(huán)節(jié)變得更加安全簡(jiǎn)便。但是，這種方式雖然對(duì)設(shè)備進(jìn)行了環(huán)節(jié)優(yōu)化，而銜接并不合理、能效匹配缺乏，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，就容易出現(xiàn)子系統(tǒng)間、工藝銜接間、上下游設(shè)備間的不協(xié)調(diào)，運(yùn)行起來(lái)就會(huì)出現(xiàn)各自為營(yíng)的不利局面，使生產(chǎn)安全質(zhì)量得不到保障。企業(yè)進(jìn)行優(yōu)化規(guī)劃時(shí)，往往是缺少全盤(pán)的考慮，沒(méi)有統(tǒng)籌好設(shè)備、工藝規(guī)劃方案，就會(huì)導(dǎo)致重復(fù)性投入，造成資金的浪費(fèi)，同時(shí)也很容易出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈條的斷裂。要全面突破子系統(tǒng)之間的“視野局限”，使不同的系統(tǒng)形成協(xié)調(diào)的運(yùn)行，就要納入整體規(guī)劃方案中。所以說(shuō)，智能化建設(shè)必須要針對(duì)智能化升級(jí)改造進(jìn)行創(chuàng)新，以提高設(shè)備運(yùn)行效率為重點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)以子系統(tǒng)或單機(jī)裝備為代表的獨(dú)立生產(chǎn)單元智能化，以此提高生產(chǎn)速度，保證質(zhì)量；或者是將各關(guān)聯(lián)工藝子系統(tǒng)間、上下游設(shè)備間進(jìn)行科學(xué)的銜接，使多機(jī)裝備形成智能化運(yùn)行，保證多機(jī)的協(xié)同聯(lián)動(dòng)，通過(guò)對(duì)環(huán)節(jié)鏈條地改進(jìn)，最后實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的智能改進(jìn)，保證智能化決策的正確方向。2智能化礦山建設(shè)思路和建設(shè)方案2.1安全生產(chǎn)時(shí)序數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)通過(guò)安全生產(chǎn)時(shí)序數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)對(duì)時(shí)序數(shù)據(jù)規(guī)律性進(jìn)行分析，掌握未來(lái)一定周期內(nèi)的安全生產(chǎn)狀況變化趨勢(shì)，對(duì)異常情況進(jìn)行提前預(yù)防。實(shí)時(shí)指標(biāo)增量計(jì)算模型及流式事件序列識(shí)別方法是時(shí)序數(shù)據(jù)挖掘分析的核心要點(diǎn)。實(shí)時(shí)指標(biāo)增量計(jì)算模型按照增量關(guān)系定時(shí)讀取一定時(shí)間周期內(nèi)的時(shí)序數(shù)據(jù)，采用定量裝箱算法進(jìn)行時(shí)序數(shù)據(jù)分組排序裝箱，完成實(shí)時(shí)指標(biāo)增量計(jì)算，解決數(shù)據(jù)亂序到達(dá)造成指標(biāo)結(jié)果偏差的問(wèn)題。流式事件序列識(shí)別方法從各種假設(shè)報(bào)警、故障等始發(fā)事件開(kāi)始，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地接收時(shí)序數(shù)據(jù)，按照事件中時(shí)序數(shù)據(jù)特征規(guī)律，分析未來(lái)可能存在的某一種動(dòng)作及后果，從而實(shí)現(xiàn)一定周期內(nèi)可能發(fā)生事件的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)。2.2智能管理協(xié)同與產(chǎn)能價(jià)值提升礦山環(huán)境中的作業(yè)裝備由于工作環(huán)境較差、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，如果運(yùn)行中斷將嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)程，甚至引發(fā)生產(chǎn)事故。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，裝備維護(hù)服務(wù)及備品備件采購(gòu)約占到礦山生產(chǎn)企業(yè)總采購(gòu)額度的4.7%，但在該方面耗費(fèi)的溝通時(shí)間卻高達(dá)約67%，DIMS可以為用戶(hù)敏捷搭建以個(gè)性化需求為導(dǎo)向、快速響應(yīng)為目標(biāo)、精準(zhǔn)維修為配套的智能服務(wù)管理閉環(huán)，從源頭降低非計(jì)劃停機(jī)頻率、減少運(yùn)維投入費(fèi)用、延長(zhǎng)礦用裝備的服務(wù)時(shí)長(zhǎng)、提升備品備件的管理成本。DIMS根據(jù)對(duì)礦區(qū)內(nèi)接入裝備的運(yùn)行信息提前判斷整機(jī)及相關(guān)部件的損耗程度，根據(jù)備件更換周期提前向終端用戶(hù)發(fā)出提示信息，并將DIMS中已接入相應(yīng)產(chǎn)品和服務(wù)的企業(yè)按照產(chǎn)品價(jià)格、好評(píng)度、服務(wù)響應(yīng)時(shí)間等因素進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排列，為用戶(hù)推送相應(yīng)的供應(yīng)商信息；用戶(hù)確認(rèn)后系統(tǒng)將自動(dòng)保存所選擇的供應(yīng)商優(yōu)先級(jí)，推進(jìn)供應(yīng)鏈上各節(jié)點(diǎn)企業(yè)間的合作關(guān)系，最大程度滿(mǎn)足個(gè)性化訂單占比，提高企業(yè)間的協(xié)同效率，降低礦內(nèi)生產(chǎn)的供給剛需儲(chǔ)備在庫(kù)存占用與資金消耗的占比，實(shí)現(xiàn)以礦用產(chǎn)業(yè)鏈為核心的智能化企業(yè)協(xié)同發(fā)展。2.3無(wú)人駕駛基于“5G+邊緣計(jì)算技術(shù)”，車(chē)載控制器將依據(jù)毫米波雷達(dá)的視頻采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)急情況進(jìn)行本地處理;由于5G通信技術(shù)低時(shí)延的特性，將采集到的數(shù)據(jù)同步上傳至云端控制中心，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析、路線和定位修正，將車(chē)輛的行駛方向誤差和橫向誤差限制在厘米級(jí)別，且不會(huì)受大風(fēng)、雨、霧等惡劣天氣影響。同時(shí)，經(jīng)過(guò)改裝后，自動(dòng)駕駛車(chē)輛的行駛速度和人工駕駛相當(dāng)，在保證生產(chǎn)效率的同時(shí)，提高車(chē)輛行駛安全性，有效降低油耗和車(chē)輛損耗，降低人工成本和人為誤操作造成的安全事故的發(fā)生。2.4加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)當(dāng)前，我國(guó)大部分能源型企業(yè)都?xì)v經(jīng)了1次自動(dòng)化、數(shù)字化升級(jí)改造，但是我國(guó)能源企業(yè)多數(shù)還較為傳統(tǒng)，各個(gè)崗位用人量相對(duì)較大，要想全面提高智能化建設(shè)水平，則需要一個(gè)過(guò)程，通過(guò)智能化、無(wú)人化或少人化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，全面推動(dòng)企業(yè)進(jìn)行一次真正的新工業(yè)技術(shù)革命。為了更加有效保證智能化建設(shè)的實(shí)現(xiàn)，企業(yè)就要根據(jù)自身的發(fā)展水平，從日常的、基礎(chǔ)性的工作著手，立足長(zhǎng)遠(yuǎn)、統(tǒng)籌謀劃，關(guān)注前沿技術(shù)，抓好細(xì)節(jié)、打牢基礎(chǔ)。一是投入與產(chǎn)出同步。要有整體性的戰(zhàn)略規(guī)劃，從強(qiáng)化目標(biāo)入手，做好整體規(guī)劃引領(lǐng)，優(yōu)化智慧礦山建設(shè)投資結(jié)構(gòu)比例，全面轉(zhuǎn)變建設(shè)理念、系統(tǒng)架構(gòu)、綜合管理、智能技術(shù)與裝備研發(fā)各項(xiàng)工作，以自身的條件，先建立示范煤礦，凝練出可復(fù)制的智能化技術(shù)改進(jìn)方式，總結(jié)好智能裝備、生產(chǎn)模式、管理方法等經(jīng)驗(yàn)，然后再不斷進(jìn)行推廣。二是堅(jiān)持宏觀與微觀并重。不斷強(qiáng)化科技含量，推動(dòng)技術(shù)改進(jìn)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)效率變革。煤炭企業(yè)要全面把握好市場(chǎng)導(dǎo)向，著力補(bǔ)短板、強(qiáng)弱項(xiàng)，制定煤礦智能化發(fā)展行動(dòng)方向、實(shí)施路徑和政策措施，有效促進(jìn)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，提高煤礦智能化水平。三是供給和需求并舉。引進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)、AI技術(shù)、5G技術(shù)等，全面發(fā)揮現(xiàn)代技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在煤炭工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用，不斷創(chuàng)新發(fā)展智能煤礦。結(jié)語(yǔ)通過(guò)引入5G通信技術(shù)助力煤礦智能化無(wú)人開(kāi)采進(jìn)一步發(fā)展，大幅縮短了遠(yuǎn)程操作過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)延遲，擁有更廣的覆蓋范圍、更高的傳輸速度，有效提升智能無(wú)人礦山生產(chǎn)力、增強(qiáng)安全性并降低運(yùn)營(yíng)成本，為采礦行業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化、無(wú)人化、