“5+4”智慧工程，讓開采更聰明

山西焦煤集團西山煤電馬蘭礦地處呂梁山東翼、汾河之濱，位於我國最大主焦煤生產基地——山西省古交市，是國家“七五”期間建設的國有特大型現代化礦井。馬蘭礦於1983年11月開工建設，1990年6月正式投產，設計生產能力400萬噸/年，服務年限107年。

馬蘭礦提出，以“物聯網整合，互聯網傳輸，數字化集成，可視化保障，程序化操作”為核心目標，實施“5+4”智慧工程，通過“大膽淘汰、大力升級、大方引進”，將設備、工藝與係統、平台同步設計、同步攻關、同步發力、同步推進。

“5+4”智慧工程中的“5”是指“五個統一”，即統一的網絡平台、統一的接口標準、統一的數據平台、統一的編碼標準、統一的“一張圖”管控一體化平台；“4”是指建立安全管控係統、生產調度係統、輔助生產係統以及企業資源計劃係統（ERP）四大子係統。“5+4”智慧工程，架構智能化，利用“數智化”，讓煤礦開采更聰明。

打造數字化智慧體

“五個統一”的目的是建立基於空間和時間的四維地理信息、泛在網、雲計算、大數據、虛擬化、計算機軟件以及各種網絡，集成應用各類傳感感知、數據通信、自動控製、智能決策等技術，建成精準適時采集、高可靠網絡化傳輸、規範化信息集成、實時可視化展現、生產環節自動化運行，為各類決策提供智能化服務的數字化智慧體，使整個礦井具有自我學習、03manbetx 和決策的能力。

一是統一的網絡平台。

馬蘭礦構建統一的網絡平台，采用寬帶光纖網+4G無線寬帶網+窄帶傳輸，打造煤礦高速通信的異構網，建立數字化礦山高速信息傳輸通道（煤礦信息高速公路）。同時，建設統一的網絡平台，增強數據的安全性和私密性，實現井下語音通話、數據通信、無線視頻、設備集控等。

馬蘭礦在升級了井下工業環網的基礎上新建了一個環網，實現了視頻信號與數據信號的分開傳輸、互不幹擾；建成了覆蓋地麵、井下大巷以及南五下組煤盤區的4G無線網絡，並配置部分手持終端，為多係統的無線接入奠定了網絡基礎；地麵構築了辦公網、雲數據中心等。

未來，馬蘭礦將在井下主幹采用24芯礦用鎧裝光纜重新布線，服務器、操作係統、交換機、網管軟件、輔材全套配備；在調度中心引進4G核心網，布置地麵基站、井下基站等，配置手持終端，實現井下4G全覆蓋、人員隨時通信；不斷提高通信帶寬，將原有的人員定位係統、車輛定位係統等通過4G無線接入到數據中心，減少井下線纜鋪設和維護量，同時使礦山設備、人員、車輛、工藝在統一的寬帶網絡平台上運行。

二是統一的接口標準。

目前，馬蘭礦各係統的開發相對獨立，對智慧礦山數據傳輸造成了障礙。根據接口係統特點，馬蘭礦擬采用分布式、模塊化、跨平台的開放體係結構和基於標準MODBUS RTU通信協議，支持Modbus-TCP/IP通信機製，兼顧有線、無線接口的接入，並為分布式係統及終端提供多種自動化接口模式。

未來五年，馬蘭礦將統一規劃、統籌建立現有各係統的交換標準接口，將企業各種信息係統、應用資源有效整合到一起，實現信息共享。

三是統一的數據平台。

馬蘭礦依托大數據、雲計算技術，將構建集數據采集、數據整合、數據存儲、數據03manbetx 利用於一體的雲數據平台。近期，馬蘭礦將引進雲數據設備，對現有機房進行升級改造和網絡優化，通過統一的接口將現有各係統數據遷至雲數據中心，利用虛擬化平台實現眾多應用的集中部署、資源共享，從而建立智能03manbetx 與決策係統模型。

四是統一的編碼標準。

在設備、物資的管理上，馬蘭礦將創建統一的編碼係統，提高信息交換和數據共享能力。一方麵建立點檢設備的編碼體係，另一方麵建立物資管理的編碼體係，使庫存信息分享更及時，實現財務賬和實物賬的統一。

五是統一的“一張圖”管控一體化平台。

馬蘭礦的調度中心對人員定位係統、監測監控係統、部分視頻監控係統進行了集中管理，但該礦的絕大多數係統沒有數據接入，因此調度管理較為滯後。

未來五年，馬蘭礦將建立GIS的分布式協同“一張圖”信息支持係統，將調度室打造為全礦的集控中心，並開發包括安全監測、人員定位、視頻監控、移動指揮、應急避險等功能為一體的移動智能終端，從而實現高效、準確指揮。配套建設數據中心、雲平台配置服務器、節點交換機、可視化管理平台等智能設備，人、機、環各因素實現全麵感知。

升級現有係統和裝備

馬蘭礦的智慧礦山建設尚處於起步階段。2019年，馬蘭礦打造了一個智能化工作麵，在井下部分區域配套跟進智能係統，實現了一鍵啟停、記憶割煤、自動跟機、視頻監控的智能開采。未來，馬蘭礦將大力淘汰老舊設備，升級現有係統和裝備，引進智能設施和高精技術，建立安全管控係統、生產調度係統、輔助生產係統、企業資源計劃係統（ERP）四大應用主係統。

一是安全管控係統。

馬蘭礦的安全管控係統已完成55%。我們通過升級KJ90X監測監控係統，引進千米定向鑽機，完成了地麵各個風機房、抽采泵站以及井下所有盤區的改造。引進履帶式全液壓坑道機，健全了礦井水文動態觀測係統，加設分站和監測點，智能監測礦井水文動態。安設束管防滅火監測係統，從井下延伸至各個采區、大巷，對各種氣體含量實現連續循環監測，對煤層自然發火進行預測預報。引進音頻服務器、調度主機等，其中井下廣播係統實現了雙向通話。

下一步，我們將進一步優化礦井生產布局，加快構成大采區，加快盾構機、110工法等新裝備、新工藝的推廣。擬建立安全管理信息係統和重大危險源評價模型和指標體係庫，對重大危險源分類、重大危險源等級、應急預案等數據進行維護。通過更新改造高低壓開關櫃及綜合保護、電力係統集中監控後台等，實現抽采泵站智能化管理。擬建立應急救援資源及管理信息數據庫，建成應急處置、指揮以及演練綜合性平台。

二是生產調度係統。

生產調度係統主要分為兩方麵。一方麵是淘汰老舊設施、升級現有係統、引進智能裝備。另一方麵是配套建立12項子係統，實現智能係統與技術的智能管控。

我們引進了多功能岩巷快速掘進複合式鑿岩鑽車與爆破技術、TBM盾構機，實現了岩巷全斷麵掘進、自動化操作。推廣使用超前支架，引進井下監控中心、采煤機控製係統等，建成了18509智能工作麵及配套的工作麵智能監控係統。

同時，馬蘭礦將持續引進先進的采煤機、支架電控、刮板輸送機等，配套建立采、掘、開工作麵的監控係統，與集控中心實現無縫傳輸。

關於智慧調度方麵，我們於2018年完成了地麵工業區視頻監控係統的初級升級。未來，馬蘭礦將圍繞智能監控建設，二次升級工業視頻監控係統，並將其並入集控中心，實現統一管理。

三是輔助生產係統。

馬蘭礦現有的輔助生產係統部分實現了智能化。井下現有2座自動化充電硐室，蓄電池電機車實現了輔助駕駛，井下12部固定帶式輸送機進行了係統改造，對變頻器、集控裝置等進行了改造。升級井下排水係統，對各變電所、配電點內設備以及保護裝備進行了智慧改造，井下8個變電所、8個排水泵房已實現無人值守。按照規劃，輔助生產係統預計2022年底投入使用。

四是企業資源計劃係統（ERP)。

馬蘭礦於2018年引進契約化管理係統平台。該係統具備報表03manbetx 、預算管理、內部市場化管理、獎罰考核管理四大功能，數據可以通過手機APP查詢進行互通。下一步，該礦將建立企業地麵單位管理係統，即企業資源計劃係統（ERP）。

（作者係山西焦煤集團西山煤電馬蘭礦礦長）