準能集團：奮力向全麵智能化邁進
有人這樣形容：露天礦與井工礦因開采設備、采煤工藝、作業環境等不同，是兩個不同的行業。
在智能化建設上，露天礦有何規劃和方向？建設重難點有哪些？已取得哪些成效？帶著這些問題，記者走進我國露天礦的代表性企業——國家能源準能集團，探訪露天礦智能化建設現狀。
建成多個信息係統和數據共享中心
在位於內蒙古準格爾旗的黑岱溝露天礦礦坑上，一輛經改造的無人駕駛礦車正沿著特定軌跡運行。它的到來解放了卡車司機魏軍勤的雙手雙腳。如若今年底能試驗成功，魏軍勤們的工作量則可以大幅減少。
無人駕駛礦車是準能集團智能化建設的項目之一。準能集團黨委委員、副總經理曹勇告訴記者，在全麵推進智能礦山建設的過程中，準能人通過調研、係統03manbetx 國內外露天礦智能化采礦的重難點，開展了兩項智能煤礦示範項目，其中一項為“露天煤礦礦用自卸車無人駕駛係統”，即上述已在試驗階段的無人駕駛礦車。
“由於露天礦對運輸作業環境的安全性、開放性有要求，所以我們選擇無人駕駛礦車作為智能化建設的一個突破點。現在，我們已經形成一套運行係統，正在做調試。”曹勇說。
作為國家能源集團露天板塊的示範工程——準能集團“數字礦山”項目曆經３年，建成了６０多個信息係統和共享的數據中心，在露天礦的穿爆、采掘、運輸、排棄各環節建設了自動采集、檢測、監控和智能調度係統，實現生產、安全、經營、機電、技術等各個管理領域的信息化全覆蓋。
準能集團“數字準能”一體化智能運營平台
“數字礦山”的背後，是準能人通過技術及管理的優化創新，實現生產和管理的自動化、智能化目標的行動。
“準能集團露天礦的建設起點比較高，主要體現在工藝和設備上。但隨著技術的發展，我們仍以人工管理為主，管理水平與國際同行業相比還有一定差距，發展受到一定限製。之前，我們有很多大大小小的獨立係統，如高台階邊坡監測係統、卡車防撞預警係統等，基本沒有互聯，容易產生信息孤島。”準能集團信息中心經理霍文向記者介紹。
按照國家能源集團“一個目標、三型五化、七個一流”戰略要求，結合《國家能源集團智能礦山建設實施方案》，準能集團結合生產經營管理現狀和降本增效需求，構建了準能“數字礦山”總體架構。該架構分為五層，經營管理層由國家能源集團負責統一建設。準能集團以生產控製層、生產執行層、設備層和決策支持層為重點，對係統進行建設、改造和整合，以滿足需求。
目前，準能集團形成了獨有的“一體兩翼、一個基礎、一個中心、四大板塊”的應用架構。“一體兩翼”即以生產管理和安全管理為主體，以技術管理、機電管理、經營管理、其他管理為兩翼；“一個基礎”指覆蓋了準能集團１０００多個班組的班組信息管理平台；“一個中心”指統一的“生產實時數據庫”；“四大板塊”是煤炭、鐵路、電力和化工四大板塊的基礎生產指揮和控製係統。
通過統一的數據中心，準能集團整合采礦設計、原煤生產、洗選裝車以及應急指揮、決策支持等業務，對業務主數據進行了統一編碼，對指標和業務數據進行了統一定義，統一了接口標準。借助大數據03manbetx 係統，各級管理人員可及時掌握破碎站、設備維修以及爆破作業區影響作業的情況等。如露天礦出現煤炭生產欠量，可橫向03manbetx 選煤廠、維修中心、炸藥廠的關聯影響，縱向03manbetx 露天礦內部各環節的影響。
“我們建設了煤炭全產業鏈生產聯動及決策支持係統，實現了煤炭生產、洗選裝車、鐵路運輸的一體化智能聯動管理，便於集團管理決策，為全麵完成生產經營指標提供了大數據支撐。”霍文表示。
智能化建設滲透到采運排各工藝環節
霍文表示，準能集團露天礦智能化建設離不開先進的采礦設備和工藝的更新，更貫穿於采、運、排各個工藝環節。
準能集團技術人員使用3D建模軟件設計采礦方案
對於露天礦來說，前期的采礦設計環節必不可少。黑岱溝露天礦生產技術部綜合組技術主管趙鑫璐告訴記者，自２０１８年用上澳大利亞的測繪軟件後，礦山開采更加可視化了。他們應用了無人機正射投影、三維激光掃描儀等技術，建立了與真實礦山相對應的三維數字礦山模型。他們借助模型進行采礦、運輸係統以及排土設計，使采礦設計環節更高效。
“以前，我們需要去礦坑裏測量數據，效率低，還不安全。通過可視化軟件，我們對采集的數據進行動態演示，分析采掘位置或排土場等區域發生了哪些變化，監測排土層實際位移速度，有利於邊坡安全管理。現在，效率提高了，還保證了安全。”趙鑫璐說。
爆破是露天礦采礦過程中的重要環節。黑岱溝露天礦應用了北鬥衛星精準定位、孔深智能測量、智能裝藥以及數碼雷管精準起爆等技術，建成智能爆破設計係統、智能布孔係統、炸藥混裝車智能裝藥係統等，實現了穿爆作業全流程的智能化；在采掘、運輸、排棄工藝管理環節，全麵推廣卡車智能調度，車鏟匹配效率明顯提升。
今年３月，在黑岱溝露天礦爆破區，“履帶車機械臂協作機器人”上崗了。這個１米高的測孔機器人，可以在露天礦采剝平盤的炮孔之間來回穿梭。其主要工作為測量炮孔的孔深、溫度以及水深，並將收集的數據上傳至服務器，服務器再將數據傳到炸藥混裝車，最終實現自動精準裝藥。
此外，準能集團在黑岱溝露天礦和哈爾烏素露天礦１７１台卡車上，安裝了新的集成終端及輪胎健康監測係統，在１０２６條輪胎上安裝了胎內傳感器等。輪胎在線監測係統、燃油監控係統通過對輪胎胎心和燃油的提油、加油、消耗環節的自動化監控，實現對露天礦消耗的全過程監控和管理。據估算，輪胎在線監測係統可以降低點檢人員８０％的勞動強度，整體延長１０％至１５％輪胎使用壽命；燃油監控係統每年可節約３％的燃油管理成本，提高５％至８％的燃油利用率。兩套係統帶來的設備效率提升，可節省生產成本約６０００萬元。
安全管理方麵，準能集團在主要生產現場安裝了３０００多個高清攝像機，實現了“人、機、環、管”風險預控和標準化作業管理，做到所有生產單位和作業係統的“一張圖”管理及可視化在線監控。
作為核心工藝環節的一部分，運輸的安全係數決定著煤礦的管理水平。準能集團的露天礦主要運輸設備——大型礦用卡車上，加裝了卡車防撞預警、毫米波雷達自動刹車、司機疲勞狀態監測、超速預警“四位一體”的自主保安智能化係統。
“一旦司機打盹兒，疲勞狀態監測係統會自動報警，我們可以及時提醒司機注意安全。”黑岱溝露天礦安監員劉鵬說。
在設備管理和降本增效上，準能集團通過ＰＭ設備管理模塊，實現了價值近３００億元機電設備的全生命周期管理；通過實時采集露天礦卡車、電鏟、油槽車等大型設備的燃油、輪胎、電量等現場數據，對主要設備能耗進行精準管理。
“我們在二級單位層麵開發了班組管理信息係統，實現了準能集團１０００多個班組的管理與料、工、費的核算。目前，我們已經實現了‘單機核算’或‘班組核算’。以露天礦為例，可以實現從車間、區隊到各班組及上班工人的物料消耗、工器具使用、工時消耗以及維修成本的統計與管理。”霍文認為，班組作為準能集團的最小細胞，其管理水平的高低代表了企業的整體管理水平。
此外，準能集團將選煤廠作為試點單位，針對選煤廠關鍵工藝環節，係統開展了智能幹選、智能輸送、智能裝車、智能跳汰洗選、智能淺槽重介質洗選以及智能煤泥處理、管帶機智能巡檢機器人等項目的研發工作。其中，智能幹選項目成果已成功推廣應用。
“通過實施‘數字礦山’項目，準能集團有效提升了煤礦的生產設計、計劃編製、調度指揮、作業管理的效率和水平，實現以效益為中心的煤炭生產科學化管理，基本達到了降本、增效、減人、保安的目的。”霍文表示，經初步測算，準能集團已實現每年降低直接成本９９８２．２６萬元；主采設備可動率提升４．５４％，實動率提升２．２９％（其中黑岱溝露天礦吊鬥鏟的可動率提高４．２２％，實動率提高７．７６％）；轉崗分流４１０名職工。
發力地麵生產係統和輔助係統遠程監控
“我們在智能化建設道路上仍在摸索，結合露天礦的自身特點，梳理發展思路和路徑。可以說，我們目前已經處於自動化、信息化階段，正向智能化方向發展。”曹勇表示。
履帶車機械臂協作機器人在進行鑽孔深度探測
據介紹，作為與井工礦開采設備、采煤工藝、作業環境不同的露天礦，其建設重點更偏向於大型設備的智能化改造、爆破和運輸等核心工藝要求的智能化提升、複雜工況條件下的安全性保障等。
在準能集團２０２０年年中工作會上，該集團黨委書記、董事長楊榮明表示，要全力推進礦用卡車無人駕駛技術的研發與應用，力爭實現１８台３００噸級智能無人駕駛卡車全部投入生產；加快智能化相配套５Ｇ網絡建設工作，完成可行性方案設計及立項；製訂中長期高端開發實施方案，進一步加快高端開發速度，提升煤炭裝備國產化率。
如今，無人駕駛卡車已在黑岱溝露天礦的試驗場地運行了一段時間。２０１８年５月，準能集團“露天煤礦礦用自卸車無人駕駛係統”科技創新項目由國家能源集團批準立項。２０１９年，準能集團與航天重型工程裝備有限公司等達成合作意向。
據航天重工自動駕駛係統項目經理丁國徐介紹，無人駕駛礦車通過建設一套包括地麵控製中心係統、車地無線通信係統、車載控製係統等在內的無人駕駛控製係統，實現礦用自卸卡車裝、運、卸作業過程的完全無人自主運行，並與鑽機、電鏟、推土機、平路機等露天礦作業關鍵設備配合工作。
今年６月，準能集團的礦用卡車實施現場改造，已先後完成整車線控化改造、無人駕駛車載傳感器安裝、作業區域地圖采集與製作、無人駕駛循跡行駛測試、機群係統與無人礦用卡車協同作業調試等工作。目前，改造車輛已在全程３．６公裏的測試區域內實現前進、後退、轉彎、上下坡、裝載和卸載等無人駕駛。下一步，研發團隊的目標是讓它精準識別障礙物。
此外，正在建設中的礦山設備預測性大數據分析係統，通過實時采集礦用卡車柴油機功率、輪胎壓力、電傳信號等數據建立數據模型，並通過大數據分析實現對卡車柴油機、稱重係統、輪胎係統、電傳動係統和液壓係統方麵的預測性診斷，減少維修時間、延長大修間隔、降低能耗。
“‘數字礦山’的建設，改變了礦山的生產方式，在礦山設計、開采、安全、管理、可持續發展、土地利用以及科學決策等方麵產生社會和經濟效益，促進準能集團轉型升級。”曹勇表示，下一步，準能集團將加快應用智能傳感器、物聯網、５Ｇ等先進技術，重點建設卡車、電鏟、鑽機等礦用大型設備的無人駕駛、皮帶巡檢智能機器人等項目，最終實現全部地麵生產係統和生產輔助係統的遠程監控。
（本版圖片由通訊員崔龍提供）
