消除發(fā)展痛點,讓煤礦智能化“進階”


中國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟信息網(wǎng)   時間:2021-07-15





  目前,我國煤礦智能化建設(shè)仍處于培育示范階段,發(fā)展不充分、不平衡,總體水平還不高,距離實現(xiàn)全面智能化還有不小差距。須全力消除痛點,取得更多階段性成果。


  痛點一 智能化認識和理念不統(tǒng)一  


  部分地區(qū)和煤礦企業(yè)沒有認識到智能化是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢,片面強調(diào)投入大、技術(shù)難、要求高,甚至是“面子工程”。既怕增加負擔(dān)、影響經(jīng)濟效益,又怕承擔(dān)失敗的風(fēng)險,有畏難情緒和消極心理,發(fā)展腳步相對滯后。


  智能化煤礦建設(shè)是高新技術(shù)融入礦山場景、漸進迭代的發(fā)展過程,不是一次性結(jié)果,更不是“交鑰匙工程”。對煤礦智能化認識和理念的不統(tǒng)一,本質(zhì)上不是對智能化概念的糾纏,而是因循守舊的保守思維對技術(shù)變革的不適應(yīng)。在煤礦智能化發(fā)展尚不充分、技術(shù)裝備還不完善的初級階段,這是自然存在的分歧,與煤礦綜合機械化發(fā)展之初的情況類似。但是,我們不能全面否定和濫用智能化概念。


  痛點二  各地智能化發(fā)展不平衡


  由于我國煤層賦存條件復(fù)雜多樣,不同條件礦井進行智能化建設(shè)的技術(shù)路徑、難易程度、可實現(xiàn)效果等均不相同。目前,我國煤礦智能化發(fā)展不平衡主要表現(xiàn)在:不同礦區(qū)智能化建設(shè)基礎(chǔ)不平衡,不同地區(qū)智能化建設(shè)水平發(fā)展不平衡,煤礦不同系統(tǒng)智能化水平發(fā)展不平衡,智能化技術(shù)需求與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀不平衡,硬件與軟件投入不平衡,煤礦智能化相關(guān)投入與產(chǎn)出比不平衡。


  痛點三  5G應(yīng)用場景和生態(tài)匱乏


  5G作為新一代信息技術(shù),具有大帶寬、廣連接、低時延等優(yōu)點。聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計算等核心技術(shù),5G可以為垂直行業(yè)帶來變革性的應(yīng)用場景。


  煤礦5G應(yīng)用經(jīng)過第一階段的探索和實踐,取得了很多寶貴經(jīng)驗,但也發(fā)現(xiàn)了諸多實際問題,如5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)不統(tǒng)一、5G應(yīng)用場景有待挖掘、5G技術(shù)及終端生態(tài)匱乏等。


  痛點四  “透明地質(zhì)”技術(shù)支撐能力不足


  地質(zhì)探測技術(shù)與裝備的智能化,探測信息的數(shù)字化、模型化及地質(zhì)信息與工程信息的有效融合,是打造“透明地質(zhì)”或“透明工作面”的基礎(chǔ)。目前,受地質(zhì)探測理論、技術(shù)與裝備發(fā)展水平的限制,“透明地質(zhì)”技術(shù)保障支撐能力明顯不足。主要表現(xiàn)在:地質(zhì)數(shù)據(jù)尚未全部實現(xiàn)數(shù)字化,地質(zhì)探測技術(shù)的探測精度和范圍尚難以滿足煤礦智能化建設(shè)要求,地質(zhì)體三維高精度建模技術(shù)有待提升,現(xiàn)有技術(shù)難以建立高精度“透明地質(zhì)”模型,地質(zhì)信息與工程信息尚未實現(xiàn)融合,地質(zhì)探測技術(shù)與裝備的智能化程度較低。


  痛點五  采掘失衡、掘支失衡問題尚未解決


  目前,我國煤礦巷道掘進的機械化程度約為60%,且普遍存在采掘失衡、掘支失衡等問題。巷道掘進智能化尚處于起步階段,主要表現(xiàn)在:掘進工作面空間狹小、作業(yè)工序復(fù)雜,掘、支、錨、運協(xié)同作業(yè)困難;截割與支護設(shè)備的可靠性和適應(yīng)性有待提高;受強干擾、高粉塵、狹長作業(yè)空間等因素影響,難以實現(xiàn)掘進設(shè)備定姿和定位;智能化快速掘進相關(guān)技術(shù)與裝備投入少、技術(shù)進步緩慢。


  痛點六  智能化技術(shù)難以適應(yīng)復(fù)雜工作面條件


  截至2020年上半年,我國已經(jīng)建成不同類型、模式和效果的智能化綜采工作面338個,形成了4種智能化工作面開采模式。工作面智能化開采效果有待提高,主要表現(xiàn)在:綜放工作面智能化放頂煤技術(shù)未能有效突破;煤機裝備的可靠性及自適應(yīng)控制技術(shù)有待突破;智能化開采技術(shù)對復(fù)雜煤層條件的適應(yīng)性差,綜采設(shè)備群智能協(xié)同控制效果有待提升;工作面端頭支架、超前支架智能化水平較低;工作面設(shè)備的智能決策能力有待提升,相關(guān)感知信息有效利用率較低,不同類型感知信息的融合分析效果較差,尚未形成完善的感知、分析、決策、控制閉環(huán)管理。


  痛點七  智能化巨系統(tǒng)兼容協(xié)同困難


  智能化煤礦需要建設(shè)基礎(chǔ)應(yīng)用平臺、掘進系統(tǒng)、開采系統(tǒng)等近百個子系統(tǒng),是一個復(fù)雜的巨系統(tǒng)。不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)兼容、網(wǎng)絡(luò)兼容、業(yè)務(wù)兼容和控制兼容效果較差,難以實現(xiàn)系統(tǒng)間智能協(xié)同作業(yè)。主要表現(xiàn)在:數(shù)據(jù)格式尚未實現(xiàn)統(tǒng)一,網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議兼容性差,業(yè)務(wù)系統(tǒng)兼容性較差,系統(tǒng)間協(xié)同控制兼容性差。


  痛點八  智能機器人作業(yè)技術(shù)有待突破


  應(yīng)用機器人技術(shù)將工人從繁重危險的地下采礦作業(yè)中解放出來,是實現(xiàn)煤礦智能化的重要途徑。井上下智能機器人作業(yè)技術(shù)有待突破。


  突破點主要表現(xiàn)在:煤礦機器人基礎(chǔ)共性關(guān)鍵技術(shù)有待突破,機器人精準(zhǔn)定位、自主感知與決策、精準(zhǔn)導(dǎo)航與調(diào)度、避障、集群管控與續(xù)航管理以及輕型防爆材料等相關(guān)技術(shù)尚未突破;現(xiàn)有煤礦機器人主要通過集成各類傳感器對井下各類環(huán)境信息進行感知,功能比較單一,智能化程度較低。按照井下防爆要求,現(xiàn)有機器人比較笨重、靈活性較差,對復(fù)雜煤層條件的適應(yīng)性較差;現(xiàn)有煤礦機器人以巡檢為主,且多為軌道巡檢機器人,性能有待提升;掘進機器人、噴漿機器人、支護機器人、救援機器人等相關(guān)機器人亟待開發(fā)。


  痛點九  智能化煤礦管理與人才儲備不足


  目前,煤礦智能化專業(yè)技術(shù)人才不足,主要表現(xiàn)在:傳統(tǒng)管理模式難以適應(yīng)智能化煤礦,煤礦缺少智能化專業(yè)職能部門,智能化煤礦從業(yè)人員整體技術(shù)水平偏低,智能化人才培養(yǎng)體系不健全,缺少專業(yè)化運維團隊。


  痛點十  智能化煤礦投入保障不足


  煤礦智能化建設(shè)需要較大的資金投入。不過,一些效益較差的企業(yè)智能化發(fā)展資金不足,特別是短期收益不明顯,影響企業(yè)投資的決心。


  主要表現(xiàn)在煤礦智能化投入整體強度仍然偏低,企業(yè)間差距較大;煤礦智能化短期收益主要表現(xiàn)為安全效益,經(jīng)濟效益不顯著;智能化煤礦運營過程中形成的大量數(shù)據(jù)資源價值尚未得到充分挖掘;缺少客觀、專業(yè)、真實反映煤礦智能化投入與效益的評價方法。


  如何消除煤礦智能化發(fā)展痛點?


  1 建立智能化煤礦建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范體系。規(guī)范智能化煤礦數(shù)據(jù)中心、主干網(wǎng)絡(luò)、云平臺、井下人員與設(shè)備定位、智能化地質(zhì)保障系統(tǒng)、智能化掘進、智能化采煤、智能化主煤流運輸、智能化輔助運輸、智能化供電、智能化排水、智能化通風(fēng)、智能化安全監(jiān)測監(jiān)控,制定智能化煤礦建設(shè)指南,為智能化煤礦建設(shè)提供標(biāo)準(zhǔn)指引。


  2 基于微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計思想,開發(fā)應(yīng)用統(tǒng)一技術(shù)架構(gòu)的智能化煤礦綜合管控平臺,實現(xiàn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的監(jiān)測實時化、控制自動化、管理信息化、業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)自動化、知識模型化、決策智能化,實現(xiàn)煤礦井下各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合共享與統(tǒng)一協(xié)調(diào)管控。


  3 研究應(yīng)用5G+F5G+WiFi6的高效、高可靠性融合組網(wǎng)技術(shù),研究5G等新一代無線通信技術(shù)在煤礦井下不同應(yīng)用場景的可行性及應(yīng)用前景,開展井上下5G應(yīng)用場景研發(fā)與示范。研究煤炭板塊云、數(shù)據(jù)中心建設(shè)技術(shù),構(gòu)建智能化煤礦知識圖譜,為煤礦各系統(tǒng)的智能分析決策提供支撐。


  4 開展井上下瓦斯智能抽采技術(shù)與裝備、精細探測及全息數(shù)字化三維地質(zhì)模型構(gòu)建技術(shù)、煤礦高精度地質(zhì)模型構(gòu)建技術(shù)、基于4D-GIS的采掘工程數(shù)據(jù)自動處理與實時更新技術(shù)、GIS與BIM融合技術(shù)等,為煤礦智能化提供地質(zhì)信息與工程信息支撐。


  5 開展不同類型煤層賦存條件巷道快速掘進基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵共性技術(shù)、裝備的研發(fā)與應(yīng)用,重點突破掘支平行作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,實現(xiàn)快速掘進;開展基于5G數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄芑蜻M機與全自動錨桿(索)鉆車、基于UWB(Ultra Wide Band,超寬帶)技術(shù)的掘進機精確定位、智能截割、遠程集中控制等技術(shù)的研究應(yīng)用,探索適應(yīng)不同煤層條件的智能掘進新模式。


  6 研發(fā)帶式輸送機智能變頻調(diào)速技術(shù)、智能綜合保護技術(shù)、井下人員與車輛精準(zhǔn)定位技術(shù)、機車智能調(diào)度系統(tǒng)、基于5G的無軌膠輪車無人駕駛技術(shù)與智能調(diào)度技術(shù)、基于5G與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的機車遙控駕駛技術(shù)及機車無人駕駛配套技術(shù)與裝備、智能倉儲技術(shù)等,提高主輔運輸系統(tǒng)智能化水平。


  7 研究主供電系統(tǒng)遠程集控技術(shù)、電能大數(shù)據(jù)分析與監(jiān)控管理技術(shù)、礦井災(zāi)害風(fēng)險智能分級管控與預(yù)警技術(shù)、煤自燃智能監(jiān)測預(yù)警與主動分級防控技術(shù)、高精度沖擊地壓智能監(jiān)測預(yù)警技術(shù)與裝備、礦井大型機電設(shè)備全生命周期智能管理技術(shù)與系統(tǒng)等,提高礦井安全保障水平及智能化水平。


  8 研發(fā)應(yīng)用選煤廠重介密度、跳汰分選、浮選及加藥、粗煤泥分選、濃縮系統(tǒng)及加藥、沉降處理、裝車配煤系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、壓濾機集群等工藝過程的智能化控制技術(shù)與裝備,研發(fā)選煤廠安全生產(chǎn)監(jiān)控聯(lián)動平臺、基于大數(shù)據(jù)的智能選煤決策平臺、商品煤智能檢驗與管控體系、選煤系統(tǒng)數(shù)字孿生技術(shù)與裝備等,實現(xiàn)選煤廠無人值守作業(yè)。


  9 推廣應(yīng)用井上下機器人作業(yè)技術(shù),研發(fā)井下錨、鉆、噴漿類機器人,實現(xiàn)鉆錨作業(yè)的機器人化;研發(fā)探水鉆孔、防突鉆孔、防沖鉆孔等鉆探機器人,解決鉆孔機器人的井下自主移動、導(dǎo)航定位、自動鉆進等問題;研發(fā)巷道清理機器人、煤倉清理機器人、水倉清理機器人,大幅降低井下作業(yè)人員勞動強度。


  10 研發(fā)智能裝備和機器人從設(shè)計到使用全生命周期管理系統(tǒng),對設(shè)備全壽命過程的健康狀況進行管理與預(yù)測,并根據(jù)設(shè)備健康特征對維修策略進行決策、給出合理維修建議,從而實現(xiàn)對煤礦全工位機電設(shè)備健康智能管理。(王國法)


  轉(zhuǎn)自:中國煤炭報

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