煤矿智能化是煤矿新基建的重要内容,包括大数据服务、云计算服务、物联网和工业互联网平台,以及智能传感器、煤矿机器人等各类智能装备。新基建是支撑传统产业向网络化、数字化、智能化方向发展的信息基础设施建设,是煤炭行业实现动能转换和转型升级的基础设施。
目前,我国煤矿智能化尚处于起步阶段,煤炭行业的新基建基础还很薄弱。尽管近年来人工智能发展迅速,但由于煤矿井下环境与条件复杂,地面的人工智能技术不能直接复制到井下,导致煤矿信息基础设施建设发展相对滞后。煤矿智能化建设包括诸多子系统的智能化建设和融合应用,系统庞大且复杂,因此需要进行总体设计、系统性规划。
做好智慧矿山的顶层设计
做好顶层设计是保证煤矿智能化建设沿着正确方向发展的首要条件,也是煤矿新基建落实的总体思路与途径。
智慧矿山顶层设计总体上可概括为“6+1+1”:构建全面感知与高速传输网络(“一张网”)、矿山地理信息系统(“一张图”)、安全生产管控一体化平台(“一个平台”)、统一计算存储管理(“一个库”)、统一数据接口与编码标准(“一个标准”),以及诸多智能化子系统与设备(“一系列智能化设备”)的“六个一”工程,实现安全生产的统一管控;建立智慧矿山运营管理中心(“一个运营管理中心”),实现全面生产经营决策管理;开发部署矿山云服务平台(“一朵云”),实现面向不同业务部门的上云服务。
“一张网”是基于“万兆工业环网+无线宽带网络(4G/5G)+”通信网络,融合有线宽带与无线宽带以及窄带传输技术,建立矿山通信多源异构网,解决煤矿移动设备、传感器网络的数据接入问题,达到数据传输的实时、可靠性要求。
“一张图”以矿山地理信息系统(GIS)为基础,为智能化子系统及各类应用提供精准的空间地理坐标。
“一个平台”是面向智慧矿山安全生产管理一体化信息感知、控制、展示、应用的平台,实时、透明、清晰地展示矿山日常生产景象,实现矿山生产无人值守、系统联动、数据融合和统一管理。
“一个标准”指构建“数据采集规范”“数据共享规范”“数据接口规范”等统一标准,进行数据交换、存储,实现互联互通,从而实现全面的数据标准化。
“一个库”指统一数据存储,实现数据统一管理、调用,支持数据统一接入、全维度数据管理、跨业务数据融合,构建数据仓库,实现数据分析。
“一系列智能化设备”指构成矿山安全生产各环节“采、掘、运、提、排、通”等诸多智能化子系统与智能化设备,如无人值守监控子系统、矿山特种机器人等。
“一个运营管理中心”指经营管理平台,是决策管理驾驶舱,集成了基于大数据的矿山精细化管理、决策分析软件,为实现矿井高效运营提供技术支撑。
“一朵云”指全矿基于云平台技术构建的矿山私有云,也可以应用集团云来完成信息的上云和云计算业务,为集团或矿山提供动态、灵活、弹性、虚拟、共享和高效的业务云平台服务。
在智慧矿山顶层设计和建设中遵循打通信息壁垒、铲除信息烟囱、消除信息孤岛、避免重复建设的技术方法和采矿规律,实现人工智能与采矿工艺技术深度融合。
其建设基本原则为:顶层设计、基础先行、重点突破、全面接入。以“一张网”“一张图”为基础、“一个平台”为核心先行建设;以智能化采掘工作面、智能化主煤流运输系统、智能化辅助运输系统、矿山特种机器人等关键子系统为重点,将各智能化子系统全面接入,形成完整的智慧矿山系统。其中,“一张网”是煤矿智能化建设的重要新基建内容,在煤矿生产和安全管理中发挥着重要作用。
随着矿山智能化技术应用的不断深入,井下通信网络建设存在设备多、网络繁杂、多平台重复建设,以及视频、语音和各类传感器大量增加等问题,矿井通信网络需要向更大带宽方向发展,并同时满足固定设施的信息传输和移动设备的信息传输需要。结合光纤宽带、无线宽带以及物联网技术,矿井需建立一套统一通信“一张网”数据传输网络,各子系统统一接口、统一平台、统一编码,才能解决难题。
需要一个过程
煤矿智能化建设是一个逐步实现、持久完善的过程,要以企业现有基础为起点,应用4G/5G移动通信技术、互联网技术等,推进矿山各类新技术、新业务、新业态的成长与发展。面向矿井安全、生产与调度管理,构建统一的管控平台,将矿山各种信息系统、应用资源有效整合到一起,对煤矿生产全过程动态跟踪、统一调度、信息共享,具备智能生产管理、智能安全管理、应急救援管理等功能。利用先进的数据仓库及信息融合等技术进行综合统计与智能分析,为企业管理层提供决策依据。
在减人提效、安全环保等方面优势突出的煤矿智能化建设中,有政府推动,企业参与积极性普遍较高,前景广阔。煤矿智能化建设不仅是煤炭行业现阶段的一个现实需求,也是煤炭行业发展的必然趋势,将开辟煤炭行业新基建的广阔空间。