準(zhǔn)能集團(tuán)：奮力向全面智能化邁進(jìn)

有人這樣形容：露天礦與井工礦因開采設(shè)備、采煤工藝、作業(yè)環(huán)境等不同，是兩個(gè)不同的行業(yè)。

在智能化建設(shè)上，露天礦有何規(guī)劃和方向？建設(shè)重難點(diǎn)有哪些？已取得哪些成效？帶著這些問(wèn)題，記者走進(jìn)我國(guó)露天礦的代表性企業(yè)——國(guó)家能源準(zhǔn)能集團(tuán)，探訪露天礦智能化建設(shè)現(xiàn)狀。

建成多個(gè)信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)共享中心

在位于內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗的黑岱溝露天礦礦坑上，一輛經(jīng)改造的無(wú)人駕駛礦車正沿著特定軌跡運(yùn)行。它的到來(lái)解放了卡車司機(jī)魏軍勤的雙手雙腳。如若今年底能試驗(yàn)成功，魏軍勤們的工作量則可以大幅減少。

無(wú)人駕駛礦車是準(zhǔn)能集團(tuán)智能化建設(shè)的項(xiàng)目之一。準(zhǔn)能集團(tuán)黨委委員、副總經(jīng)理曹勇告訴記者，在全面推進(jìn)智能礦山建設(shè)的過(guò)程中，準(zhǔn)能人通過(guò)調(diào)研、系統(tǒng)分析國(guó)內(nèi)外露天礦智能化采礦的重難點(diǎn)，開展了兩項(xiàng)智能煤礦示范項(xiàng)目，其中一項(xiàng)為“露天煤礦礦用自卸車無(wú)人駕駛系統(tǒng)”，即上述已在試驗(yàn)階段的無(wú)人駕駛礦車。

“由于露天礦對(duì)運(yùn)輸作業(yè)環(huán)境的安全性、開放性有要求，所以我們選擇無(wú)人駕駛礦車作為智能化建設(shè)的一個(gè)突破點(diǎn)。現(xiàn)在，我們已經(jīng)形成一套運(yùn)行系統(tǒng)，正在做調(diào)試?！辈苡抡f(shuō)。

作為國(guó)家能源集團(tuán)露天板塊的示范工程——準(zhǔn)能集團(tuán)“數(shù)字礦山”項(xiàng)目歷經(jīng)３年，建成了６０多個(gè)信息系統(tǒng)和共享的數(shù)據(jù)中心，在露天礦的穿爆、采掘、運(yùn)輸、排棄各環(huán)節(jié)建設(shè)了自動(dòng)采集、檢測(cè)、監(jiān)控和智能調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、安全、經(jīng)營(yíng)、機(jī)電、技術(shù)等各個(gè)管理領(lǐng)域的信息化全覆蓋。

準(zhǔn)能集團(tuán)“數(shù)字準(zhǔn)能”一體化智能運(yùn)營(yíng)平臺(tái)

“數(shù)字礦山”的背后，是準(zhǔn)能人通過(guò)技術(shù)及管理的優(yōu)化創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和管理的自動(dòng)化、智能化目標(biāo)的行動(dòng)。

“準(zhǔn)能集團(tuán)露天礦的建設(shè)起點(diǎn)比較高，主要體現(xiàn)在工藝和設(shè)備上。但隨著技術(shù)的發(fā)展，我們?nèi)砸匀斯?a href=http://m.getpedicuristjobs.com/mkgl/ target=_blank class=infotextkey>管理為主，管理水平與國(guó)際同行業(yè)相比還有一定差距，發(fā)展受到一定限制。之前，我們有很多大大小小的獨(dú)立系統(tǒng)，如高臺(tái)階邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、卡車防撞預(yù)警系統(tǒng)等，基本沒有互聯(lián)，容易產(chǎn)生信息孤島?！睖?zhǔn)能集團(tuán)信息中心經(jīng)理霍文向記者介紹。

按照國(guó)家能源集團(tuán)“一個(gè)目標(biāo)、三型五化、七個(gè)一流”戰(zhàn)略要求，結(jié)合《國(guó)家能源集團(tuán)智能礦山建設(shè)實(shí)施方案》，準(zhǔn)能集團(tuán)結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理現(xiàn)狀和降本增效需求，構(gòu)建了準(zhǔn)能“數(shù)字礦山”總體架構(gòu)。該架構(gòu)分為五層，經(jīng)營(yíng)管理層由國(guó)家能源集團(tuán)負(fù)責(zé)統(tǒng)一建設(shè)。準(zhǔn)能集團(tuán)以生產(chǎn)控制層、生產(chǎn)執(zhí)行層、設(shè)備層和決策支持層為重點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)、改造和整合，以滿足需求。

目前，準(zhǔn)能集團(tuán)形成了獨(dú)有的“一體兩翼、一個(gè)基礎(chǔ)、一個(gè)中心、四大板塊”的應(yīng)用架構(gòu)?！耙惑w兩翼”即以生產(chǎn)管理和安全管理為主體，以技術(shù)管理、機(jī)電管理、經(jīng)營(yíng)管理、其他管理為兩翼；“一個(gè)基礎(chǔ)”指覆蓋了準(zhǔn)能集團(tuán)１０００多個(gè)班組的班組信息管理平臺(tái)；“一個(gè)中心”指統(tǒng)一的“生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”；“四大板塊”是煤炭、鐵路、電力和化工四大板塊的基礎(chǔ)生產(chǎn)指揮和控制系統(tǒng)。

通過(guò)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，準(zhǔn)能集團(tuán)整合采礦設(shè)計(jì)、原煤生產(chǎn)、洗選裝車以及應(yīng)急指揮、決策支持等業(yè)務(wù)，對(duì)業(yè)務(wù)主數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)一編碼，對(duì)指標(biāo)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)一定義，統(tǒng)一了接口標(biāo)準(zhǔn)。借助大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，各級(jí)管理人員可及時(shí)掌握破碎站、設(shè)備維修以及爆破作業(yè)區(qū)影響作業(yè)的情況等。如露天礦出現(xiàn)煤炭生產(chǎn)欠量，可橫向分析選煤廠、維修中心、炸藥廠的關(guān)聯(lián)影響，縱向分析露天礦內(nèi)部各環(huán)節(jié)的影響。

“我們建設(shè)了煤炭全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)及決策支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了煤炭生產(chǎn)、洗選裝車、鐵路運(yùn)輸?shù)囊惑w化智能聯(lián)動(dòng)管理，便于集團(tuán)管理決策，為全面完成生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)指標(biāo)提供了大數(shù)據(jù)支撐?！被粑谋硎尽?/p>

智能化建設(shè)滲透到采運(yùn)排各工藝環(huán)節(jié)

霍文表示，準(zhǔn)能集團(tuán)露天礦智能化建設(shè)離不開先進(jìn)的采礦設(shè)備和工藝的更新，更貫穿于采、運(yùn)、排各個(gè)工藝環(huán)節(jié)。

準(zhǔn)能集團(tuán)技術(shù)人員使用3D建模軟件設(shè)計(jì)采礦方案

對(duì)于露天礦來(lái)說(shuō)，前期的采礦設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)必不可少。黑岱溝露天礦生產(chǎn)技術(shù)部綜合組技術(shù)主管趙鑫璐告訴記者，自２０１８年用上澳大利亞的測(cè)繪軟件后，礦山開采更加可視化了。他們應(yīng)用了無(wú)人機(jī)正射投影、三維激光掃描儀等技術(shù)，建立了與真實(shí)礦山相對(duì)應(yīng)的三維數(shù)字礦山模型。他們借助模型進(jìn)行采礦、運(yùn)輸系統(tǒng)以及排土設(shè)計(jì)，使采礦設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)更高效。

“以前，我們需要去礦坑里測(cè)量數(shù)據(jù)，效率低，還不安全。通過(guò)可視化軟件，我們對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示，分析采掘位置或排土場(chǎng)等區(qū)域發(fā)生了哪些變化，監(jiān)測(cè)排土層實(shí)際位移速度，有利于邊坡安全管理。現(xiàn)在，效率提高了，還保證了安全?！壁w鑫璐說(shuō)。

爆破是露天礦采礦過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。黑岱溝露天礦應(yīng)用了北斗衛(wèi)星精準(zhǔn)定位、孔深智能測(cè)量、智能裝藥以及數(shù)碼雷管精準(zhǔn)起爆等技術(shù)，建成智能爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)、智能布孔系統(tǒng)、炸藥混裝車智能裝藥系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)了穿爆作業(yè)全流程的智能化；在采掘、運(yùn)輸、排棄工藝管理環(huán)節(jié)，全面推廣卡車智能調(diào)度，車鏟匹配效率明顯提升。

今年３月，在黑岱溝露天礦爆破區(qū)，“履帶車機(jī)械臂協(xié)作機(jī)器人”上崗了。這個(gè)１米高的測(cè)孔機(jī)器人，可以在露天礦采剝平盤的炮孔之間來(lái)回穿梭。其主要工作為測(cè)量炮孔的孔深、溫度以及水深，并將收集的數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，服務(wù)器再將數(shù)據(jù)傳到炸藥混裝車，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)精準(zhǔn)裝藥。

此外，準(zhǔn)能集團(tuán)在黑岱溝露天礦和哈爾烏素露天礦１７１臺(tái)卡車上，安裝了新的集成終端及輪胎健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在１０２６條輪胎上安裝了胎內(nèi)傳感器等。輪胎在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、燃油監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)輪胎胎心和燃油的提油、加油、消耗環(huán)節(jié)的自動(dòng)化監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)露天礦消耗的全過(guò)程監(jiān)控和管理。據(jù)估算，輪胎在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以降低點(diǎn)檢人員８０％的勞動(dòng)強(qiáng)度，整體延長(zhǎng)１０％至１５％輪胎使用壽命；燃油監(jiān)控系統(tǒng)每年可節(jié)約３％的燃油管理成本，提高５％至８％的燃油利用率。兩套系統(tǒng)帶來(lái)的設(shè)備效率提升，可節(jié)省生產(chǎn)成本約６０００萬(wàn)元。

安全管理方面，準(zhǔn)能集團(tuán)在主要生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安裝了３０００多個(gè)高清攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)了“人、機(jī)、環(huán)、管”風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控和標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)管理，做到所有生產(chǎn)單位和作業(yè)系統(tǒng)的“一張圖”管理及可視化在線監(jiān)控。

作為核心工藝環(huán)節(jié)的一部分，運(yùn)輸?shù)陌踩禂?shù)決定著煤礦的管理水平。準(zhǔn)能集團(tuán)的露天礦主要運(yùn)輸設(shè)備——大型礦用卡車上，加裝了卡車防撞預(yù)警、毫米波雷達(dá)自動(dòng)剎車、司機(jī)疲勞狀態(tài)監(jiān)測(cè)、超速預(yù)警“四位一體”的自主保安智能化系統(tǒng)。

“一旦司機(jī)打盹兒，疲勞狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，我們可以及時(shí)提醒司機(jī)注意安全?！焙卺窚下短斓V安監(jiān)員劉鵬說(shuō)。

在設(shè)備管理和降本增效上，準(zhǔn)能集團(tuán)通過(guò)ＰＭ設(shè)備管理模塊，實(shí)現(xiàn)了價(jià)值近３００億元機(jī)電設(shè)備的全生命周期管理；通過(guò)實(shí)時(shí)采集露天礦卡車、電鏟、油槽車等大型設(shè)備的燃油、輪胎、電量等現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)主要設(shè)備能耗進(jìn)行精準(zhǔn)管理。

“我們?cè)诙?jí)單位層面開發(fā)了班組管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)能集團(tuán)１０００多個(gè)班組的管理與料、工、費(fèi)的核算。目前，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了‘單機(jī)核算’或‘班組核算’。以露天礦為例，可以實(shí)現(xiàn)從車間、區(qū)隊(duì)到各班組及上班工人的物料消耗、工器具使用、工時(shí)消耗以及維修成本的統(tǒng)計(jì)與管理。”霍文認(rèn)為，班組作為準(zhǔn)能集團(tuán)的最小細(xì)胞，其管理水平的高低代表了企業(yè)的整體管理水平。

此外，準(zhǔn)能集團(tuán)將選煤廠作為試點(diǎn)單位，針對(duì)選煤廠關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)，系統(tǒng)開展了智能干選、智能輸送、智能裝車、智能跳汰洗選、智能淺槽重介質(zhì)洗選以及智能煤泥處理、管帶機(jī)智能巡檢機(jī)器人等項(xiàng)目的研發(fā)工作。其中，智能干選項(xiàng)目成果已成功推廣應(yīng)用。

“通過(guò)實(shí)施‘?dāng)?shù)字礦山’項(xiàng)目，準(zhǔn)能集團(tuán)有效提升了煤礦的生產(chǎn)設(shè)計(jì)、計(jì)劃編制、調(diào)度指揮、作業(yè)管理的效率和水平，實(shí)現(xiàn)以效益為中心的煤炭生產(chǎn)科學(xué)化管理，基本達(dá)到了降本、增效、減人、保安的目的?！被粑谋硎?，經(jīng)初步測(cè)算，準(zhǔn)能集團(tuán)已實(shí)現(xiàn)每年降低直接成本９９８２．２６萬(wàn)元；主采設(shè)備可動(dòng)率提升４．５４％，實(shí)動(dòng)率提升２．２９％（其中黑岱溝露天礦吊斗鏟的可動(dòng)率提高４．２２％，實(shí)動(dòng)率提高７．７６％）；轉(zhuǎn)崗分流４１０名職工。

發(fā)力地面生產(chǎn)系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控

“我們?cè)谥悄芑ㄔO(shè)道路上仍在摸索，結(jié)合露天礦的自身特點(diǎn)，梳理發(fā)展思路和路徑?？梢哉f(shuō)，我們目前已經(jīng)處于自動(dòng)化、信息化階段，正向智能化方向發(fā)展?！辈苡卤硎?。

履帶車機(jī)械臂協(xié)作機(jī)器人在進(jìn)行鉆孔深度探測(cè)

據(jù)介紹，作為與井工礦開采設(shè)備、采煤工藝、作業(yè)環(huán)境不同的露天礦，其建設(shè)重點(diǎn)更偏向于大型設(shè)備的智能化改造、爆破和運(yùn)輸?shù)群诵墓に囈蟮闹悄芑嵘?、?fù)雜工況條件下的安全性保障等。

在準(zhǔn)能集團(tuán)２０２０年年中工作會(huì)上，該集團(tuán)黨委書記、董事長(zhǎng)楊榮明表示，要全力推進(jìn)礦用卡車無(wú)人駕駛技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)１８臺(tái)３００噸級(jí)智能無(wú)人駕駛卡車全部投入生產(chǎn)；加快智能化相配套５Ｇ網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作，完成可行性方案設(shè)計(jì)及立項(xiàng)；制訂中長(zhǎng)期高端開發(fā)實(shí)施方案，進(jìn)一步加快高端開發(fā)速度，提升煤炭裝備國(guó)產(chǎn)化率。

如今，無(wú)人駕駛卡車已在黑岱溝露天礦的試驗(yàn)場(chǎng)地運(yùn)行了一段時(shí)間。２０１８年５月，準(zhǔn)能集團(tuán)“露天煤礦礦用自卸車無(wú)人駕駛系統(tǒng)”科技創(chuàng)新項(xiàng)目由國(guó)家能源集團(tuán)批準(zhǔn)立項(xiàng)。２０１９年，準(zhǔn)能集團(tuán)與航天重型工程裝備有限公司等達(dá)成合作意向。

據(jù)航天重工自動(dòng)駕駛系統(tǒng)項(xiàng)目經(jīng)理丁國(guó)徐介紹，無(wú)人駕駛礦車通過(guò)建設(shè)一套包括地面控制中心系統(tǒng)、車地?zé)o線通信系統(tǒng)、車載控制系統(tǒng)等在內(nèi)的無(wú)人駕駛控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦用自卸卡車裝、運(yùn)、卸作業(yè)過(guò)程的完全無(wú)人自主運(yùn)行，并與鉆機(jī)、電鏟、推土機(jī)、平路機(jī)等露天礦作業(yè)關(guān)鍵設(shè)備配合工作。

今年６月，準(zhǔn)能集團(tuán)的礦用卡車實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)改造，已先后完成整車線控化改造、無(wú)人駕駛車載傳感器安裝、作業(yè)區(qū)域地圖采集與制作、無(wú)人駕駛循跡行駛測(cè)試、機(jī)群系統(tǒng)與無(wú)人礦用卡車協(xié)同作業(yè)調(diào)試等工作。目前，改造車輛已在全程３．６公里的測(cè)試區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、上下坡、裝載和卸載等無(wú)人駕駛。下一步，研發(fā)團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是讓它精準(zhǔn)識(shí)別障礙物。

此外，正在建設(shè)中的礦山設(shè)備預(yù)測(cè)性大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)采集礦用卡車柴油機(jī)功率、輪胎壓力、電傳信號(hào)等數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)模型，并通過(guò)大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)對(duì)卡車柴油機(jī)、稱重系統(tǒng)、輪胎系統(tǒng)、電傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)方面的預(yù)測(cè)性診斷，減少維修時(shí)間、延長(zhǎng)大修間隔、降低能耗。

“‘?dāng)?shù)字礦山’的建設(shè)，改變了礦山的生產(chǎn)方式，在礦山設(shè)計(jì)、開采、安全、管理、可持續(xù)發(fā)展、土地利用以及科學(xué)決策等方面產(chǎn)生社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)準(zhǔn)能集團(tuán)轉(zhuǎn)型升級(jí)?！辈苡卤硎?，下一步，準(zhǔn)能集團(tuán)將加快應(yīng)用智能傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、５Ｇ等先進(jìn)技術(shù)，重點(diǎn)建設(shè)卡車、電鏟、鉆機(jī)等礦用大型設(shè)備的無(wú)人駕駛、皮帶巡檢智能機(jī)器人等項(xiàng)目，最終實(shí)現(xiàn)全部地面生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)輔助系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

（本版圖片由通訊員崔龍?zhí)峁?/p>