智慧升級，塔山煤礦越來越“聰明”
手持一部礦用本安型5G手機，點開應用程序，手指觸動屏幕的瞬間，晉能控股煤業集團塔山煤礦8303智能化工作麵的實時畫麵就出現在手機屏幕中。無論在哪個角落，隻需在5G環境下，利用自由交互式技術可實時提供井下生產的畫麵，並實現任意視角的自由監控。
這隻是塔山煤礦智能化建設的一個縮影。一大平台、十大係統、27個子係統，3個智能化綜采工作麵和1個智能化掘進工作麵，12個無人值守場所，塔山煤礦初步構建了全麵感知、5G傳輸、自主決策、協同控製的智能開采新模式。
工作麵有了指揮“大腦”
沒有飛揚的煤塵，也沒有機械的轟鳴，更沒有太多的采煤工人，監控屏幕上各類數據的跳動間，滾滾烏金便離開地底，不斷奔向地麵。這是筆者在塔山煤礦看到的特厚煤層工作麵——8222工作麵智能化開采的場景。
作為國家“十三五”資源領域重點研發計劃重點專項“千萬噸級特厚煤層智能化綜放開采關鍵技術研究及示範”項目工程，塔山煤礦8222工作麵配套的智能化綜放開采成套裝備由29家高等院校、科研院所、國內外先進礦山裝備研發和製造廠商共同完成整體設計、選型配套以及生產製造，廣泛應用了遠距離集中供液、液壓自移式設備列車等一係列科技含量高、安全係數高的新技術、新裝備。
走進塔山煤礦井下500多米深的巷道和工作麵，隻見這裏布滿了LED燈，亮如白晝。“這樣既方便員工行走，又提高了攝像儀器的清晰度。”塔山煤礦綜采三隊黨支部書記李珂指著支架頂梁上安裝的攝像儀說，“這是我們在井下的‘眼睛’，是視頻通信係統的重要組成部分，能夠清晰捕捉設備的每一個細微動作，觀察采煤機的運行位置，並通過網絡傳輸給‘大腦’——監控指揮中心。”
“這些就是係統的‘神經’，通過壓力、傾角等多種傳感器，實現液壓支架防傾倒、防片幫、防冒落等，可以自動完成工作麵跟機作業，精確控製推移油缸，減小了工作麵推進的誤差。”該礦監控指揮中心主任張慧指著支架上的傳感器說。每個支架控製器和攝像儀都是信息網絡的節點，它們自動采集、統計、03manbetx 和反饋設備當時運行的數據，通過光纖傳輸至監控指揮中心，增強了綜采的可靠性。
“現在開啟智能化采煤遠控模式。”在塔山煤礦調度指揮中心，操控人員通過5G可視通信設備發出指令，沒過幾秒，通信設備發出“嘀嘀”的響應聲，各部位巡視人員陸續通過井下5G通信電話向監控指揮中心確認後，隻見操控人員輕點鼠標，大屏幕上立刻出現了采煤機、運輸機、轉載機等井下綜采設備相繼開始聯動運轉的畫麵。
“數字化、信息化、自動化和智能化，是這個工作麵的安全生產核心。”塔山煤礦生產副總經理王寧說，“該項目通過建立工作麵實時工業以太網與無線網絡覆蓋，將各相關設備聯係在一起，實現了設備數據高速上傳和控製信息實時下達，控製延時不超過500毫秒，將人的視聽感官延伸到工作麵，降低了勞動強度，提高了安全係數。”
監控指揮中心具有智能采集03manbetx 信息、智能指揮機械采煤、智能修正操作等功能。王寧告訴筆者，采煤機不僅能按照預先設定的牽引速度和參數要求自動割煤，還可按照示範刀記錄的工作參數、滾筒高度軌跡進行智能化預算，形成記憶截割模板，在自動截割過程中不斷修正誤差。
在不斷推進特厚煤層智能化開采的同時，塔山煤礦還在綜采工作麵集成應用了眾多理論、裝備和監測等軟硬件研發技術。“我們研發了基於視頻識別的綜采設備防碰撞預警係統，運用頂煤軌跡追蹤儀，準確描繪頂煤放出軌跡，揭示了特厚煤層大尺度頂煤體運移規律，建立了群組放煤理論。”塔山煤礦總工程師張學峰介紹，“應用三維激光掃描儀，實現了頂煤放出量在線監測，結合基於衝擊振動與高光譜融合的煤矸識別裝置，實現了混矸率精準控製，為智能放煤提供有效支撐。”
集成先進理論、技術與裝備，建成後的8222特厚煤層智能化綜放工作麵年產量突破1500萬噸、頂煤回收率達90%、混矸率低於10%，實現了我國特厚煤層安全、高效、智能化開采。
解決問題更方便更精準
如果說智能化開采是實現煤炭安全與高效生產的必由之路，那麼借助大數據建成智能化礦山則是孕育智能化新動能的又一要素。為此，塔山煤礦建設了礦山雲圖智能決策大數據平台，解決製約智能化礦山建設的關鍵問題。
走進塔山煤礦調度指揮中心，涵蓋全礦井除生產以外的各類安全實時數據一目了然，采煤、掘進、機電、運輸、通風、地測防治水、安全預控、應急救援、地麵生產環節、綜合調度等27個底層子係統多維關聯。在礦山雲圖智能決策大數據平台的協助下，塔山煤礦建立了安全生產管理等重要環節“監、管、控一體化”的全流程數字化運行模式。
這27個子係統都很實用，礦上網約車是其中之一。基於UWB的高精度定位技術，將定位精度由原來的200米提升至30厘米，實現井下無軌膠輪車日常運行網上及移動端申請、車輛運行無人化自動調配、車輛數據統計03manbetx 、人員乘用及物料運輸車輛全麵數字化、智能化管控。“我們還配置了全自動輕型膠輪車運行性能在線監測係統，在線檢測車輛動力、製動、側滑等，由目測和經驗檢查變成了電腦檢測，大大提高無軌膠輪車輔助運輸效能。”塔山煤礦車隊隊長李俊傑說。
礦山雲圖智能決策大數據平台不僅服務於井上輔助運輸係統，還在井下大放異彩。
當井下作業人員需要用車時，員工可以通過候車點移動終端的車輛調度程序發出用車申請，礦山雲圖智能決策大數據平台就根據用車申請及申請用車人員的位置給離該位置較近的車輛發出用車指令。
“基於UWB的煤礦高精度定位技術，將定位精度提高了，可以更高效迅速地處理井下用車需求和突發狀況。”塔山煤礦研發中心主任劉宏傑說。精確的人車位置實時數據，確保了井下運力資源的就近自動化調配，發揮了運輸資源的最大效能。“24小時‘白+黑’作業，搭建了智慧井下交通網絡，不僅運輸效率比過去提高了20%以上，還減少了能耗和對環境的汙染。”劉宏傑說。
特厚煤層智能化開采，產量平衡時空預警係統和智能巡檢機器人……智能化在塔山煤礦的覆蓋麵越來越廣。“礦山雲圖智能決策大數據平台集中了煤礦開采的各項數據，實現了數據、網絡平台與應用係統的融合；精準探測地質信息係統相當於給礦井安全生產提供了一張高清的電子地質地圖，一分鍾就可以掌握井上井下礦井地質情況，實現地質資料的計算機處理和動態管理；通過礦井地質保障信息技術平台，智能工作麵三維地質數據全部都能實時調取出來。問題一目了然，解決問題更方便、更精準。”張慧說。
5G技術大幅度提高了數據傳輸速度，也為智能化礦山建設添磚加瓦。據了解，塔山煤礦在萬兆環網的基礎上，率先實現了地麵井下5G無線網絡的全覆蓋。“目前，我們實現了高清工業視頻、智能視頻03manbetx 平台、巡檢機器人、NB無線傳感器等5G+應用，5G+智慧礦山建設走在了行業前列。”塔山煤礦機電副總經理張興說。
打造一支智能化人才隊伍
“我今天要給大家講的是新改造成功的控製係統PLC冗餘技術，2個CPU模塊插在不同的2個機架上……”劉宏傑介紹說。
華燈初上，雖已是下班時間，塔山煤礦很多大學生圍在劉宏傑身邊。當天，劉宏傑在工作麵現場為大家講授智能化設備的運行和維護等知識，大家不時展開熱烈討論。這是該礦智能化專業培訓上生動的一幕。
為不斷推進智慧礦山建設，塔山煤礦加大技能人才培養力度，讓從事智能化技術工作的行家裏手、機電大咖變身“客座教授”，圍繞智能化設備快速判斷和處理故障、井巷掘進新技術等相關課題精準授課，努力打造一支智慧礦山的信息化人才隊伍。
“即使工業機器人大規模應用，人的作用仍舊無可替代。無論是在智能化生產的兩頭，還是對整個生產過程的控製，目前還是需要由人來完成。”劉宏傑說，“就拿我們礦來說，雖已成功回采2個智能化工作麵，但也暴露出了技術短板。智能化工作麵的係統組成複雜，涉及的網絡技術、自動化控製技術、通信技術、計算機技術、視頻技術等都屬於煤礦新興技術，很多技術我們還吃不透、消化不了。”
員工安裝調試、維護檢修水平如何同步升級，人才培養方式及人才培養體係如何滿足智能化工作模式的要求，成為智能化繼續高速發展的桎梏。為了使智能化人才隊伍與高效的智能化生產需求相匹配，塔山煤礦不斷探索，製定了《智能化綜采人員培訓的計劃》，通過豐富培訓內容形式、健全考核機製，不斷促進智能化人才隊伍發展。
“我們請專業學校的老師進行智能化專題理論培訓，包括智能化操作係統的構成、邏輯電路、主要程序編寫、部分參數以及工作原理。結束理論係統學習後，再由礦上的技能大師針對礦上智能化設備每個分係統進行逐一講解，邊教、邊學、邊做，最終實現個人獨立故障判斷、檢修。”塔山煤礦培訓中心主任王維東說，“每個人都要獨立動手對設備和零部件進行拆除安裝，明白設備、傳感器和零部件的原理及作用，理論專攻後還有現場指導，涉及全礦綜采、機電、電氣等各係統。”
“我們還開發了由自動化和電液控試驗區、智能化開采成果展示區、智能化配件展示區組成的實驗台，專門用於智能化培訓。”王維東說，“監控指揮中心區具備了對工作麵所有係統和設備的實時監測、采煤機和支架視頻畫麵實時監控、遠程操控等功能，可與井下監控中心聯網互通同步對接，方便綜采一線員工進行模擬學習和實操。同時，我們還將井下順槽監控中心的交換機、綜合接入器、信號轉換器等工業以太網集成係統和工作麵的電液控係統、攝像儀可視係統等‘複製’到培訓現場，方便員工掌握智能化開采各係統組成、設備接口、通信聯絡、控製方式、故障排查、設備操作等常用知識。”
“在8222智能化工作麵穩裝前期，我遇到了智能化集控操作台顯示器白屏無法正常顯示的問題。之前自己想不明白，參加培訓班時，我提了這個問題，通過反複商議多次試驗，最終判斷故障是由光纖轉換模塊損壞導致的，更換新的光纖轉換模塊後解決了這一問題。”綜采二隊技術員孫健回憶說。
今後，塔山煤礦將繼續完善特厚煤層智能化綜放開采相關技術，逐步形成智能化綜放工作麵群組放煤理論，依托5G網絡高速率、低時延、廣連接等優勢，解決智能化工作麵網絡時延問題，全麵提升煤礦智能化水平，為我國特厚煤層的智能化開采提供可靠的技術支撐。
