一座煤矿的智能化蝶变- 工业快报

8月31日，在开滦集团钱家营矿业公司集中控制中心，调度员正在观察井下设备运行情况。河北日报客户端记者王育民摄

安全帽内的芯片，让煤矿工人在井下实现“厘米级”精准定位；坐在井下的集中控制仓内按动按钮，便能实现工作面破岩、运输等成套设备的“一键启停”；打开“一张图”，矿井运行的实时数据和运行趋势尽数掌握……

8月18日，记者走进国家首批智能化示范煤矿开滦集团钱家营矿业公司（以下称“钱矿公司”），发现越来越多智能化设备和创新手段融入煤矿建设发展全领域、全过程。随着“智慧”与矿山相遇，现代化场景不断“上新”，煤矿正在向智能化蝶变。

引进高端设备，塑造多煤层智能开采新场景

“各项设备一切正常，现在启动系统。”8月18日，在钱矿公司2027西工作面，综采四队集控司机康凯在井下的集中控制仓内按下“一键启动”按钮。不远处，破碎机、转载机、溜子、割煤机组等一个个大型机械顺序启动，投入生产。

与此同时，地面的调度指挥中心开始无延时“直播”采煤作业过程：采煤机记忆截割、液压支架自动跟机、刮板输送机自动推移，“三机设备”默契配合，智能联动；割落的“乌金”，通过胶带输送机源源不断运往主井……大屏幕上，井下的智能化煤炭开采流程一览无余。

从出大力、流大汗的人力挖煤，到机械化、自动化割煤，再到远程操控采煤，钱矿公司大步迈向智能化新阶段。

对此，今年47岁、在此工作了21年的康凯感触很深：“原来，即便采煤有了自动化设备，我们也得在机器跟前操作，煤灰多，口罩可得戴好。现在，坐在控制仓里进行远程操控，盯着电子屏幕看就行了。煤灰都接触不着，口罩再也不用戴了。”

改变的背后，是一系列高端装备技术的应用。

5台智能化采煤机、6套智能化控制系统、1套单轨吊，以及双臂液压锚杆钻车、掘锚一体机……互相协作的智能化设备，推动钱矿公司逐步形成了回采智能化、掘进自动化，开拓连续运转机械化作业模式。在率先建成省内第一个薄煤层智能化工作面的基础上，他们把智能传感、变频控制、无线遥控、自动截割、集中控制和远程监控等技术在中厚工作面应用，开创了智能开采全覆盖的应用场景。

重金投入建设的智能化采煤系统，为钱矿公司带来了什么？

“生产效率更高，人员投入更少。”综采四队技术副队长白银泽不假思索地回答。通过智能化建设，工作面设备开机率、运行效率和自动跟机率均达到70%以上，智能化生产效率提升30%。他们班组的下井人数减少了一半，全员效率达到15.6吨/工。

下井人数减少的同时，人员的结构和工作内容也因时而变。

在钱矿公司，有一支大学生采煤队。他们下井时携带的检修工具包早已从锤子、扳子、改锥“老三样”变为熔纤机和智能化手持终端，工作内容也从采煤设备的维护变为可视化设备、光缆通信线路等智能设备的维护。他们要让智能系统时刻保持健康运转。

作为一名大学生，白银泽从2017年入职开始，便与同事一起积极开展自主创新，不断在实践中探索提升智能化设备与现场作业的匹配度。如今，他正在钻研一项新课题，在面对地质构造出现变化时，如何让液压支架实现高度的自我调节。

目前，钱矿公司高技能人才比例达到42%，拥有国家级和行业级大师工作室5个，国家级专利技术9个，培育了一批全国技术能手。

开发功能应用，塑造智能“双控”管理新场景

换棉质衣服、领取安全帽、排队过安检闸机……每个班组下井前，都要走这样一套看似简单的流程。

“别看流程简单，却是保障生产安全的关键。”该公司安全管理部主任工程师高山说，棉质衣服是为防止产生静电引起火花，配置了各种传感器、控制器的安检闸机，能够实时监控矿工进出井口的情况，检测是否携带危险物品或违禁品。

看似普通的安全帽，内里却大有乾坤。由头盔、矿灯、摄像头、存储卡、人员定位卡等部件组成的安全帽，不仅能够连续拍摄12个小时，还能以清晰的画质和音质准确记录管理人员和操作人员工作行为等信息。尤其是对井下人员位置的实时上传，更能在有突发事件发生时助力实现快速救援。

安全是煤矿的生命线。煤炭行业属于高危行业，生产过程中伴随着水害、火灾、瓦斯等灾害隐患。

让安全生产更有保障，让安全管理更加高效。以更大“含智量”建设“双控”系统，把职工从危险的环境中解放出来，钱矿公司智能双控安全管理信息平台于2020年5月正式投运。

“手持机可是我们‘双控’平台的一大利器。”高山介绍，每次下井，安检员们都会随身携带手持机。手持机能够实现图像抓拍、数据实时上传、隐患治理验收等功能。“有了它，现场查出的问题可以及时录入系统，已经录入的任意隐患，治理完成的可以验收，未完成的现场就能督办。”

扔掉以纸笔记录的风险管控台账，迎来依托手持机等智能设备建设的“双控”系统，钱矿公司风险管控率由从前的85%提高到当前的100%，隐患排查按期整改率由约82%提高到98.6%。

作为安全部门负责人，高山时常感到身上有千钧之重，须臾不敢放松。以前每年年底召开的风险辨识评估会议，是他的重要工作之一。

一场评估会议，要召集各专业上百名管理人员提出建议，形成涉及200多个区域的1万余条风险清单，再由专职人员进行分类整理。高山说：“这样靠经验建立的风险清单，既费时费力，又极容易出现风险辨识不全。”

如今，曾困扰高山的难题有了新的解决方案。通过在智能“双控”系统中建立风险区域库、危险源库、风险库，年度风险辨识评估时可将3个数据库进行关联，形成年度风险清单。系统自动将风险清单按风险等级推送到不同岗位人员的手持机，他们在现场就能对照风险清单进行逐一排查。

高山说：“这样一来，风险识别更全面，风险隐患还能预防，安全网更结实了。”

打通数字壁垒，塑造“一张图”信息集成新场景

在钱矿公司集中控制中心，调度指挥与集中控制两块大屏幕相对而设；每位工作人员面前摆放着多台电脑，各环节的视频和传输信号可随时调取，所有数据连点成图、分类呈现。

“丁零零……”调度员吴树峰接起电话。

“风道风力弱，尽快调试。”电话那头说。

在进行简单确认后，吴树峰将问题转交给身后的集中控制工作人员。后者通过电脑上的风道控制系统界面，能够看到哪条风道出现了问题，并在集中控制系统内进行了参数修正，几分钟的时间便解决了这个问题。

调度员不仅能够解决井下人员上报的问题，还能通过实时视频画面和各类传输信号，第一时间发现问题，通知井下人员尽快排查和解决。吴树峰说：“300多个视频点，几乎能够让井下的情况一览无余。我们对井下运行情况掌握更全面，不容易遗漏问题，调度效率也大大提升。”

效率的提升，得益于调度指挥系统的搭建。

这套调度系统以地理信息系统为服务引擎，涵盖水文监测、火情监测、人员定位、视频监控等安全监测系统，以及采、掘、机、运、通、排等生产系统，综合形成了多层级、多维度的GIS信息化集成图，达到分系统、分煤层对全矿安全、生产等进行三维“一张图”式的展示和管理，为矿井安全生产协同调度、集中管控及科学决策提供了依据。

“一张图”的有效运行，也对企业的硬件和软件建设提出了更高要求。

“有了万兆工业以太环网和井下WiFi无线通信系统的混合架构网络，我们的信号传输达到了秒级，建成了智能化矿山的数字传输高速公路。”该公司信息科副科长张大光介绍，他们还为各个子系统接入管控平台提供统一数据接口，统一数据仓储格式，实现了多系统数据的安全、稳定、高效传输。

此外，钱矿公司还建成了基于企业私有云的现代化数据中心，配备了23台超融合服务器，统一接入矿井各类智能化系统，将所有数据迁至云平台运行，实现主要系统虚拟化以及服务器资源的池化管理。

云上储存、云上计算，“一朵云”让“一张图”的运行更加安全可靠。

依托数据分析，塑造物联网动态预警新场景

保障矿井生产的安全，往往要防患于未然，预警功能成为智能化改造的重点。

一个智能化煤矿的背后，需要几百台设备的有序运转。在不借助人力的情况下，能否实现设备的自我“体检”？钱矿公司建设的智能综合管控平台，专门设置了设备健康诊断模块。

打开600泵房的数据界面，既有水泵的流量、压力、泵轴温度等实时数据，又有数据的趋势图，水泵的吸水管内径、排水高度、矿水密度等设备信息一目了然。在报警信息记录上，还能看到几号泵因何种原因被报警。工作人员在收到报警信息后，只有完善处理才能消除警报。

大型固定设备健康度能够实现自我诊断和提前预警，靠什么支撑？

“靠的是无数个传感器组成的物联网。”张大光说。比如，为检测皮带的运行状态，他们安装了巡检机器人。机器人通过红外线传感器监测轨道的温度，测算出皮带的实时运行状态。通过预测模型的数据，还能分析出一段时间内皮带的运行状态，对可能出现的问题进行提前预警。

物联网搭建后，能否与AI分析模型结合，发挥出更大作用？

在井下，一条作业中的皮带出现跑偏，高清视频监控系统抓拍到这一画面，照片回传到监控中心。工作人员通过照片和数据信号比对，马上对皮带参数进行了调整。