基于5G 工业互联网的智能矿山创新建设研究.pdf
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1、2023年第8期西部探矿工程*收稿日期:2022-09-01修回日期:2022-10-16作者简介:任超(1985-),男(汉族),陕西蒲城人,工程师,现从事煤矿掘进工作。基于5G+工业互联网的智能矿山创新建设研究任超*(陕西陕煤黄陵矿业有限责任公司一号煤矿,陕西 黄陵 727307)摘要:为提升智能矿山建设速度,基于黄陵矿业集团智能矿山建设现状,提出了基于5G+工业互联网的智能矿山建设策略,总结了5G+工业互联网在煤矿智能矿山建设中的主要应用优势,并提出了应用5G+工业互联网助力智能矿山建设的建议,以供智能矿山建设参考。关键词:5G;工业互联网;智能矿山;建设策略中图分类号:TD596 文献
2、标识码:A 文章编号:1004-5716(2023)08-0136-05随着人工智能、大数据、物联网等领域的不断发展,人们对人工智能、大数据和物联网的需求越来越迫切。5G等信息技术的普及,从而可以大大提升人们日常的便利性,与此同时可以对各个行业的转型升级提供契机。当前,科学技术的不断发展,对于矿产开采而言,已经开始从机械化、数字化朝着智能化的阶段发展。黄陵煤矿在实施智慧矿山的过程中,提前谋划,遵循“目标引领,整体设计,分区实施”原则,从生产过程自动化、安全监控数字化、经营管理信息化与信息管理集约化,集中管控、应急联动、数据共享等方面实现了“循序渐进”的理念。并且对企业资源进行深度整合,进而找到
3、一条“本质安全,降本增效,为职工谋福祉”的发展道路。1坚持解放思想,做到高站位、大格局在十九大报告中,提出了“数字中国,智慧社会”的发展理念,指出了煤炭工业的发展和发展方向。黄陵矿业集团是一家国企,要全面落实新发展理念,必须不断解放思想,进行自我革命,转变传统的煤矿形象,推动煤炭工业转型升级。(1)为了全面落实“以人为本”的中心思想,因此必须加快发展智能矿山。众所周知,矿上开采工况条件比较恶劣,职工劳动强度大,使职工安全工作,体面劳动,有尊严地生活,这就是贯彻了以人为本的理念。在推动矿山开采智能化的过程中,不断增加电气控制设备,这样可以大大降低一线员工的数量与劳动强度,使矿山“苦脏累险”的工作
4、条件发生根本性的转变,使矿山“傻大黑粗”的面貌发生根本性的转变,真正提高了员工的获得感、幸福感1。(2)要建设本质安全型矿山,必须加快推动智慧矿山的建设。进入21世纪以后,我国煤炭企业在提升矿山安全方面投入了较大的精力,加大设备投资力度,加快安全、高效的矿山建设。可是却与本质安全之间存在较大的差异,安全问题依旧存在。在引入智能化施工之后,不仅可以用设备减少人员数量,而且可以增加智能化控制的作用,进而大大降低人的不安全行为、物的不安全状态和环境的不安全因素,保证安全形势的控制。(3)加快矿山智能化的发展,是实现煤矿安全生产的必然要求。与前几年相比,我国的煤矿工业发展尽管有了长足的发展,但整体上仍
5、然属于劳动密集型高耗能型的行业,与其它行业相比仍然是处于较低的地位。特别是在经济发展的大背景下,企业普遍存在招工难、就业难、环保等问题,要想破解这一瓶颈,必须大力发展新的产业。要想获得高品质、可持续发展,必须找到新的发展道路。2坚持理念引领,做到重实践、务实效黄陵煤矿公司为了更好地数字化理念,并结合自身的发展实际,开展数字化矿山建设。在2017年年初,公司提出了“安全本质,降低成本,为职工谋福祉”的智慧矿山建设目标,并开始了智能化矿山的建设。在2017年,我国构建了全国范围的“万兆环形网”高速信息信道,井上井下无线网和4 G网络的全面覆盖,并构建了煤矿智能化的煤矿网络传输平台。2018年,建立
6、了装备数据库,从而进行装备数据的实时传输,因此为智能矿上的发展创造了非常有力的条件。在2019年,实现了以“九大系统”为中心的智能化矿山1362023年第8期西部探矿工程体系建设;2020年6月,在矿山下部署了5 G基站,在2020年12月份完成了整个矿区的5 G通讯;在2021年,将5 G和工业环网连接起来,与移动、华为以及其他设备供应商通力合作,进而研发出无人驾驶胶轮车、巡检机器人等5 G通信设备的5 G网络和工业控制。(1)5G+智能采煤系统。采用 AR双发选煤技术,完成了5 G远程远程控制、记忆割煤、自动移架、半自动卸煤;由于没有了井口的集控室,集控操作员可以在地上对综采装置进行一次启
7、动和停止等操作,而在综放工作面上,仅用35个人就能完成正常的工作。使煤矿生产作业实现了有效的、稳定的生产。(2)5G+智能掘进系统。对常规综管进行了升级改造,实现了5 G通讯网络,增加了惯性导航和全站仪,实现了对地面的遥控和自动截割。从而可以大大降低一线员工的劳动强度,并且能够提升工况环境的本质安全。(3)智能调度集控系统。实现了对生产过程的全程远程视频监控,实现了车间固定岗位无人值班。通过远程集控,实现了煤炭生产、销售、销售的全过程数据融合共享,从而提高了生产、销售的效率。实现4G、5G网络全范围覆盖,矿工们再也不用在矿山里失去联系了。目前,该煤矿一班人约60人,已初步达到“人少则安,人无人
8、”的安全管理目标。(4)设备智能预警与远程会诊系统。根据全寿命周期的思想,建立了设备智能化的预警、远程会诊平台,实现了设备的实时监测、设备制造商和专家的信息交流、设备故障预警预判,设备故障远程会诊。从传统的设备维修改造到了全寿命管理,为煤矿减少维修,为夜间作业等工作提供了技术支持1。(5)物联网+智能仓储系统。从计划、审批、利库、物流配送等环节实现了在线操作,降低了人工干预;实现了“一小时”快递物流圈的在线下单、机器人出库、集装箱运输、无人化、高效管理,并对物料的领用、运输流程进行了优化。设备的全生命周期管理和设备预警预测,使设备零部件的零库存得到了基本的改善,从传统的资本支持再生产向数据驱动
9、的再生产转变。(6)副斜井智能交通安全管控系统。采用门禁控制系统,对井下车辆的身份、安全性能和“四超”的监测数据进行了全面的监控。可实时定位工作车辆,控制交通信号灯,全程测速。采用5 G技术,可以实现矿山的自动驾驶。从手工控制到系统化控制,使煤矿辅助运输系统安全得到了本质上的保障。(7)5G+智能输送带运输系统。在借助5 G网络的情况下,实现智能巡检和预警预测。根据煤碳数量的多少,可以调整主要输送系统的速度。对于原煤生产系统而言,能够实现远程集中控制,从而可以进行“顺煤流”的启动。经过工程实践发现,该系统应用后可以减少20名工作人员,并且可以大大优化生产安全问题。(8)无人值守一体化煤质销售管
10、控系统。该系统实现无人看守,在线进行质量检测。同时可以实现销售量、合同产量与产量之间的协调,矿上与井下生产的流量与生产的零库存、零亏卡销售,这样可以大大避免出现销售过程中的贪污问题。此外,开发的在线智能公交排队系统,不仅可以实现在线预约功能,而且可以有效地处理运煤车超时的问题,从而可以大大优化交通堵塞问题。(9)智能通风系统。该系统能够对全矿山风量进行动态的调整,与此同时可以依据工程需要对局部的通风进行调整。此外,该系统可以对瓦斯、粉尘进行实时监测以及实现自动喷雾控制,达到了节水、节能、降噪的目的,并对矿山的工作环境进行了优化。(10)远程智能办公系统。该产品采用移动终端办公,解决了因出差或休
11、假而无法工作的问题。使工作效率最大化,管理成本降低,彻底实现了办公革命2。3坚持总结提升,做到固根本、求长远在四年的智能化矿山建设的过程中,从如下几个方面进行总结智能化矿上建设的重心:(1)以问题作为导向,黄陵矿业企业在推进智能化矿山建设的过程中,始终以“为什么建、为谁而建”为导向,并且围绕如何解决员工生活质量、工况环境与企业成本等方面进行智能化建设。(2)设计优化是基础。优化开发布局:黄陵煤矿采用一井一面的布局,并且不再井下设立煤仓,从而能够减少一条斜井,以及将1面3巷设置成为1面2巷的形式,进而可以保证施工的顺畅,这样不仅可以节约了施工费用,而且可以为智慧矿山的建设奠定了良好的基础;黄陵煤
12、矿智能化矿山的控制体系的优化:利用现代信息技术,人工智能,物联网技术,基于高度集成、共享的数据库,采用“金字塔”结构的6个层次结构,实现了全数据采集、全数据共享、全自动统计分析、全透明的经营管理、全人机监控、全过程监控。(3)数据治理是关键。运用数据管理方法,发现了事件的发展规律与发展趋向。利用数据管理,管理数据即管理装备,管理设备就是管理生产。1372023年第8期西部探矿工程(4)创新管理是保障。对管理理念进行优化:从传统的经验、单一数据的管理,进而转变为单纯的管理;创新生产管理方式:贯彻实施设备生命周期的思想,实现对数据的控制、实现管数据就是管设备,管设备就是管生产;创新成本控制方式:采
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