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陕煤集团加快布局智能化发展新赛道——

从“系统智能化”迈向“智能系统化”

中国煤炭报 作者:梅方义 汪琳 2022-07-11 11:43:13

从2014年黄陵矿业公司建成首个成套国产装备智能化无人工作面,到如今陕煤集团所属38对矿井智能化产能已达到1.8亿吨/年,占总产能的93%,94%以上采煤工作面实现了智能化开采,成效斐然。近年来,陕煤集团加强关键核心技术攻关,加快新一代数字技术与煤炭产业融合创新,核心竞争力稳步提升。

以地质条件最为复杂的黄陵矿业公司所形成的智能化建设体系为蓝本,陕煤集团依据陕北、彬黄、关中矿区不同的地质赋存条件、地质灾害情况以及煤矿智能化建设基础等建设条件,对36对生产矿井划分三类,开展煤矿智能化建设,积极开展技术路径研究与重点科研任务攻关。各单位结合自身实际,持续加快智能化建设,有效解决冲击地压、高瓦斯、煤与瓦斯突出等灾害的智能预判预知,不断提升煤矿安全生产水平。

目前,陕煤集团实现了采煤、掘进、辅助、机器人、监测监控、智慧管理等多个方面的智能化。黄陵矿业公司发布了行业首个智能化无人综采工作面企业技术标准,陕煤集团累计发布智能化开采等2项行业标准、9项团体标准和8项企业标准,逐步形成了企业智能化建设技术标准和规范体系。

小保当公司一号矿实现了实时安全数据集成管理和分析

构建新的产业生态体系

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黄陵矿业一号煤矿1005工作面

2021年10月20日,全国煤炭行业“首个全矿井智能化运行”启动。张家峁矿业公司历经4年建成了信息基础设施、地质保障、采煤掘进、主煤流运输、通风管控等13个智能化系统和50个智能化子系统,实现了全矿井智能化。

他们根据王国法院士“煤矿智能化支撑的柔性生产供给体系”理论,打造了张家峁“智能工厂”全新生产模式。

这一模式即按照市场个性化需求,张家峁矿业公司通过安全生产智能化综合管控平台以人工智能方式,选取相应煤种工作面,配置原煤运输路径和启动顺序,定制化洗选、仓储、自动化装车,实现全生产链的可配置化,多煤种、多系统、多单元能够快速转换与协同生产。这一系列过程,辅助人机换系统智能巡检涉及多个设备群、830余台设备,每班减员43人。

“智能工厂是一种按需生产的先进生产方式,通过智能化打通了产业上下游的供给方式,给出了最优解。”张家峁矿业公司通风副总工程师、生产技术管理中心副主任范生军说。

数据对比显示,该公司一系列首创性创新成果,实现了安全生产,经营管理所有系统智能化作业占比80%以上,矿井累计减人345人。

这是陕煤集团致力于以现有产业链为基础,进行专业化整合,做好现有传统产业的全链条改造,推动主业结构优化,努力向产业链中高端延伸的生动实践。

近年来,陕煤集团以数字化转型为抓手,以智慧矿山、数字化车间、智能化工厂为切入点,通过机器换人、智能化改造,从点到线、从线到面、从面到网,不断整合重塑,持续推进,通过内部产业数据集成,构建新的产业生态体系。

目前,陕煤集团煤炭板块矿井13大类792项生产辅助系统全部实现了远程集中控制,自动化控制率由2018年的35%提高到100%,固定岗位减少3000余人;五大类智能机器人加速应用。

试点智慧矿区初步成型

早在“十三五”开局之年,打造智慧矿山就在陕煤集团达成了共识。经过“规划设计—实施建设—优化提升—基本成型”4个阶段,目前试点推进的小保当公司智慧矿区建设基本成型。

小保当公司的智慧矿区是如何做到的呢?智慧大脑发挥了决定性作用。

在小保当公司的智慧调度指挥中心,由智能化综合管控平台、网络传输平台、煤矿企业经营管理平台、云计算中心和安全决策中心的“三平台两中心”以及56个子系统构成了矿区会思考决策的智慧大脑。

“实现智慧矿区的前提是系统稳定运行和系统之间相互联动,数据统一是关键。由于数字化建设还处于起始阶段,相关技术规范标准尚不完善,导致在建设时标准不一,系统繁多,信息数据接口不一致,矿井与矿井之间形成了信息孤岛。这也是煤炭板块数字化转型过程中的痛点难点。”小保当公司二号煤矿副矿长李杰说。

为此,陕煤集团将标准规范建设列入重大科技攻关项目,联合院校企业协同合作,制定企业数字化、智能化建设的标准和技术规范,进而形成了完整的煤矿数字化、智能化技术标准规范体系。

“我们使用统一的数据标准、通信协议和统一的数据库,将各系统集成在智慧调度指挥中心,实现了智慧化示范矿井管理。”李杰说。

小保当公司智慧调度指挥中心的“三平台”实现了全方位监测、指挥矿井安全生产与经营管理;通过“两中心”实现了产供销数据与陕煤集团三网一平台实时对接,打通信息“高速公路”,承担起智慧决策分析的重任。

同时,小保当公司建成了全国首个450米智能化超长工作面,利用数学模型通过关键几个点的数据波动精准实现了断链保护。

“我们将数据传输到智能化综合管控平台,通过温度、振动、油脂数据快速精确定位煤机关键部件异常,及时提醒保养或维修,同时实现了三机的动载平衡。”李杰说,“随着煤机割煤速度快慢和煤量大小,转载机和运输机也会随着煤量大小智能调速,提高了设备运行效率和使用周期。利用设备群组协同智能化控制和5G视频拼接技术,用工人数也由原来的9人减少到3人至5人。”

450米超长工作面试验成功,使小保当公司二号煤矿扭亏为盈,同时解决了在中厚煤层开采无法实现安全高产高效的难题,产能提高了三倍以上。

智慧大脑聪明的地方还在于会算账。经营方面,辅助运输管理中通过车载终端利用“曹操快车系统”,在快速实现叫车用车的同时,还能对区队车辆使用、里程、结算、评价形成闭环管理,月底系统自动结算部室及区队车辆使用费用。利用历史数据分析,当行驶轨迹或公里数异常现象平台会预警,当车辆行驶异常或司机出现异常状态平台会报警。同时,EAM全生命周期系统对设备物资精细管理,当设备库存低于需求库存率的时候会提前预警通知补仓,易损件根据磨损周期会提前发出预警提示,提前3个月或半年报备件计划等。

智慧大脑更有助于安全生产。智能化综合管控平台中的安全综合预控系统将井下水、火、瓦斯、通风等集成,并通过数学模型做绿、橙、红三级预警,根据不同等级,发出提示和要求。当井下出现高等级隐患的时候系统会自动接警。

“如果井下某工作面发生火灾或透水事故,该系统将启动应急救援流程,快速分析出最安全的救援路线和撤离路线,通过短信和IP应急广播同时下发,同时按照标准的应急流程向各岗位值班领导进行报备。”李杰介绍,“区别于传统救援,我们只需3秒钟,平台就可根据井下实际情况提供初步的救援方案。”

下一步,陕煤集团将在煤炭板块各矿井推广矿区智慧管理模式。同时,该集团通过以“三网一平台”系统为基础研发的建设矿山生态修复时空大数据平台、智能矿井透明地质保障信息系统、井工煤矿综合评价体系等6个信息化平台,对所有业务领域进行数字化整合,实现全要素、全产业链、全价值链的全面连接,推动实现智能感知、网络协同、敏捷响应、高效决策、动态优化,初步完成“系统智能化”到“智能系统化”的跨越。

建立新的人才评价和激励机制

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职工在张家峁矿业公司智慧培训科技展厅体验

今年3月,技术研究院渭南陕煤启辰科技公司自主设计生产的矿用喷浆机器人成套装备顺利取得4个安标证书,标志着矿用喷浆机器人技术及装备研发项目取得重大进展,具备市场推广条件。

近年来,启辰科技公司先后参与包括国家重大专项在内的省部级项目10项,获得授权专利113项,获得“国际先进”以上成果12项,先后获得省部级以上奖项7项。

启辰科技公司是陕西煤业化工技术研究院旗下的。之所以该公司在科研方面取得了丰硕成果,和该技术研究院建立的以能力和贡献为导向的人才评价和激励机制分不开。该技术研究院采用包括科研项目激励、经营业绩激励、任期目标激励等基于工资总额内差异化分配的现金激励方式,并试点实施股权激励模式,激发科研人员的创新热情。

据了解,该技术研究院仅2021年兑现任期目标激励就达119.25万元、经营业绩激励200.46万元;科研项目创新激励228.53万元,研发团队人均13.44万元。

此外,该技术研究院采取高校和企业合作创新人才培养模式,发起设立了30亿元的陕煤—秦岭协同创新资金,打造高水平经纪人队伍、“科学家+工程师”队伍和“新双创”队伍,与国内顶尖高校缔结了校企联盟,将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装备等新一代信息技术与现代煤炭开采深度融合。

智能化时代对人才素质也有了新的要求。陕煤集团党委书记、董事长杨照乾多次谈到,要在盘活人力资源存量的基础上,构建人才智库,形成“蓄水池”,招才引智;充分利用各类创新平台,内培外引与柔性使用相结合,建立一支数量充足、结构合理、素质优良的创新人才队伍。

陕煤集团坚持每年智能化建设“投入20亿元以上+3亿元科技引导资金+100亿元转型基金”的资金保障机制,以5G应用+智能装备为基础,加大与科研院所、高技术企业的跨界合作和技术融合力度,开展核心技术和关键装备的攻关,力争在煤矿精准地质透明探测、井下精确定位与数据高效连续传输、智能机器人协同作业、智能无人化采掘和驾驶、设备全生命智能管理系统等领域取得突破,强化智能装备、管理理念、运营模式的创新应用,搭建煤炭工业互联网新生态圈,打造煤炭工业互联网示范标杆企业。

近3年,陕煤集团煤炭板块实施重点智能化项目215项,完成投入61亿元,为数字化转型建设顺利推进提供了资金保障。此外,根据企业智能化发展目标等,陕煤集团科学审定和配置人力资源,优化定编定员方案,制定各岗位任职资格配套管理办法和标准。同时,积极与中煤科工集团、华为公司以及科研院校等开展跨界合作,鼓励支持职工立足岗位微创新,形成“人人都是创客,事事皆可创新”的浓厚氛围。

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