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准能集团:乘势而为 奋力向全面智能化迈进

编辑: 王世雅 张新 高飞 来源: 准能集团 发布时间: 2020-09-14 字号:【

在晋陕蒙交界处,澳门搏彩官方网准能集团黑岱沟露天煤矿和哈尔乌素露天煤矿赫然矗立,气势恢宏。远眺露天采场,亚洲唯一的吊斗铲长臂挥舞,灵活高效的电铲轰鸣前行,巨无霸般的重载卡车川流不息,生产组织井然有序。在这里,汇聚了全国露天煤矿最先进的开采工艺,最齐全的采矿设备,最清洁的作业环境,专业化、规模化、标准化、现代化是它的代名词。

而如今,随着工业4.0和万物互联的智能时代兴起,矿山行业又一次迎来了转型升级发展的新机遇。秉持着与时俱进、锐意进取的精神,准能集团立足40多年的发展积淀,以敢超前、敢探索、敢创新的态度,站在新起点,整装再出发,一幅智能化矿山的画卷正在徐徐展开。

建成多个信息系统和数据共享中心

在黑岱沟露天煤矿,一辆经改造的无人驾驶矿车正沿着特定轨迹运行。它的到来解放了卡车司机魏军勤的双手双脚。如若今年年底能试验成功,魏军勤们的工作量则可以大幅减少。

图为黑岱沟露天煤矿排土场508号矿用卡车正在进行无人驾驶实验

无人驾驶矿车是准能集团智能化建设的项目之一。在全面推进智能矿山建设的过程中,准能人通过调研、系统分析国内外露天煤矿智能化采矿的重难点,开展了两项智能煤矿示范项目,其中一项为“露天煤矿矿用自卸车无人驾驶系统”。由于露天煤矿对作业环境运输的安全性、开放性有要求,准能集团选择无人驾驶矿车作为智能化建设的一个突破点。

作为澳门搏彩官方网露天版块的示范工程——准能集团“数字矿山”项目历经3年,建成了60多个信息系统和数据共享的“数据中心”,在露天煤矿的穿爆、采掘、运输、排弃各环节建设了自动采集、检测、监控和智能调度系统,实现生产、安全、经营、机电、技术等各个管理领域的信息化全覆盖。

图为黑岱沟露天煤矿智能调度系统

“数字矿山”的背后,是准能人通过技术及管理的优化创新,实现生产和管理的自动化、智能化目标的行动。

然而,随着技术的发展,很多大大小小的独立系统如高台阶边坡监测系统、卡车防撞预警系统等基本没有互联,容易产生信息孤岛。

按照澳门搏彩官方网“一个目标、三型五化、七个一流”发展战略要求,结合《澳门搏彩官方网智能矿山建设实施方案》,准能集团结合建设现状和降本增效需求,构建了准能“数字矿山”总体架构。该架构分为五层,经营管理层由澳门搏彩官方网负责统一建设。准能集团以生产控制层、生产实行层、设备层和决策支撑层为重点,对系统进行建设、改造和整合,以满足需求。

目前,准能集团形成了独有的“一体两翼、一个基础、一个中心、四大板块”的应用架构。“一体两翼”即以生产管理和安全管理为主体,以技术管理、机电管理、经营管理、其它管理为两翼;“一个基础”指覆盖了全企业1000多个班组的班组信息管理平台;“一个中心”指统一的“生产实时数据库”;“四大板块”是煤炭、铁路、电力和化工四大板块的基础生产指挥和控制系统。

通过统一的数据中心,准能集团整合采矿设计、原煤生产、洗选装车以及应急指挥、决策支撑等业务,对业务主数据进行了统一编码,对指标和业务数据进行了统一定义,统一了接口标准。借助大数据分析系统,各级管理人员可及时掌握破碎站、设备维修及爆破作业区影响作业的情况等。如露天煤矿出现煤炭生产欠量,可横向分析选煤厂、设备维修中心、炸药厂的关联影响,纵向分析露天煤矿内部各环节的影响。

煤炭全产业链生产联动及决策支撑系统的建设实现了煤炭生产、洗选装车、铁路运输的一体化智能联动管理,便于集团企业管理决策,为全面完成生产经营指标提供了大数据支撑。

智能化建设渗透到采运排各工艺环节

准能集团露天煤矿智能化建设离不开先进的采矿设备和工艺的更新,更贯穿于采、运、排各个工艺环节。

对于露天煤矿来说,前期的采矿设计环节必不可少。黑岱沟露天煤矿生产技术部综合组技术主管赵鑫璐告诉记者,自2018年引入测绘App后,矿山开采更加“可视化”了。他们应用了无人机正射投影、三维激光扫描仪等技术,建立了与真实矿山相对应的三维数字矿山模型,借助模型进行采矿、运输系统及排土设计,使采矿设计环节更高效。

图为技术人员正在使用3D建模App进行采矿方案设计

“以前,大家需要去矿坑里测量数据,效率低,还不安全。通过可视化App,大家对采集的数据进行动态演示,分析采掘位置或排土场等区域发生了哪些变化,监测排土层实际位移速度,有利于边坡安全管理。现在,效率提高了,还保证了安全。”赵鑫璐说。

爆破是露天矿采矿过程中的重要环节。准能集团黑岱沟露天煤矿应用了北斗卫星精准定位、孔深智能测量、智能装药及数码雷管精准起爆等技术,建成智能爆破设计系统、智能布孔系统、炸药混装车智能装药系统等,实现了穿爆作业全流程的智能化;在采掘、运输、排弃工艺管理环节,全面推广卡车智能调度,车铲匹配效率明显提升。

图为履带车机械臂协作机器人在进行钻孔深度探测

今年3月,在黑岱沟露天煤矿的爆破区,“履带车机械臂协作机器人”已上岗。这个1米高的测孔机器人,可以在露天煤矿采剥平盘的炮孔之间来回穿梭。其主要工作为测量炮孔的孔深、温度以及水深,并将收集的数据上传至服务器,服务器再传到炸药混装车,最终实现自动精准装药。

此外,准能集团在黑岱沟露天煤矿和哈尔乌素露天煤矿171台卡车上,安装了新的集成终端及轮胎健康监测系统,在1026条轮胎上安装了胎内传感器等。轮胎在线监测系统、燃油监控系统对轮胎胎心,燃油的提油、加油、消耗环节进行自动化监控,实现对露天煤矿消耗的全过程监控和管理。据估算,轮胎在线监测系统可以降低点检人员80%的劳动强度,整体延长10%至15%轮胎使用寿命;燃油监控系统每年可节约3%的燃油管理成本,提高5%至8%的燃油利用率。两套系统带来的设备效率提升,可节省生产成本约6000万元。

安全管理方面,准能集团在主要生产现场安装了3000多个高清摄像机,实现了“人、机、环、管”风险预控和标准化作业管理,做到所有生产单位和作业系统的“一张图”管理及可视化在线监控。

作为核心工艺环节的一部分,运输的安全系数决定着煤矿的管理水平。准能集团的露天煤矿主要运输设备——大型矿用卡车上加装了卡车防撞预警、毫米波雷达自动刹车、司机疲劳状态监测、超速预警等“四位一体”的自主保安智能化系统。

“一旦司机打了盹儿,疲劳状态监测系统会自动报警,大家可以及时提醒司机注意安全。”黑岱沟煤矿安监员刘鹏说。

在设备管理和降本增效上,准能集团通过PM设备管理模块,实现了价值近300亿元机电设备的全生命周期管理;通过实时采集露天矿卡车、电铲、油槽车等大型设备的燃油、轮胎、电量等现场数据,对主要设备能耗进行精准管理。

在二级单位层面,准能集团开发了班组管理信息系统,实现了1000多个班组的管理与料、工、费的核算。以露天矿为例,该系统可以实现从车间、区队到各班组及上班工人的物料消耗、工器具使用、工时消耗以及维修成本的统计与管理。班组作为准能集团的最小细胞,其管理水平的好坏代表了企业的整体管理水平。

此外,准能集团将选煤厂作为试点单位,针对选煤厂关键工艺环节,系统开展了智能干选、智能输送、智能装车、智能跳汰洗选、智能浅槽重介质洗选、智能煤泥处理系统、管带机智能巡检机器人等项目的研发工作。其中,智能干选项目成果已成功推广应用。

通过实施“数字矿山”项目,准能集团有效提升了煤矿的生产设计、计划编制、调度指挥、作业管理的效率和水平,实现以效益为中心的煤炭生产科学化管理,基本达到了降本、增效、减人、保安的目的。经初步测算,准能集团已实现每年降低直接成本9982.26万元;主采设备可动率提升4.54%,实动率提升2.29%(其中黑岱沟露天煤矿吊斗铲的可动率增加4.22%,实动率增加7.76%);转岗分流410名职工。

发力地面生产系统和辅助系统远程监控

目前,准能集团已经处于自动化、信息化阶段,而在智能化建设道路上,准能集团仍在不断探索,梳理发展思路和路径。

作为与井工矿开采设备、采煤工艺、作业环境不同的露天矿,其建设重点更偏向于大型设备的智能化改造、爆破和运输等核心工艺要求的智能化水平、复杂工况条件性的安全性保障等。

2020年年中工作会上,准能集团提出要全力推进矿用卡车无人驾驶技术的研发与应用,力争实现18台300吨级智能无人驾驶卡车全部投入生产;加快智能化相配套5G网络建设工作,完成可行性方案设计及立项;制订中长期高端开发实施方案,进一步加大高端开发速度,提升煤炭装备国产化率。

如今,无人驾驶卡车已在准能的试验场地运行了一段时间。2018年5月,准能集团“露天煤矿矿用自卸车无人驾驶系统”科技创新项目由澳门搏彩官方网批准立项。2019年,准能集团与航天重型工程装备有限企业等达成合作意向。

图为技术人员正在调试矿用卡车无人驾驶操作系统

据航天重工自动驾驶系统项目经理丁国徐先容,该项目通过搭建一套包括地面控制中心系统、车地无线通信系统、车载控制系统等无人驾驶控制系统,实现矿用自卸卡车“装、运、卸”作业过程的完全无人自主运行,并与钻机、电铲、推土机、平路机等露天煤矿作业关键设备配合工作。

今年6月,准能集团的矿用卡车实施现场改造,已先后完成整车线控化改造、无人驾驶车载传感器安装、作业区域地图采集与制作、无人驾驶循迹行驶测试、机群系统与无人矿卡协同作业调试等工作。目前,改造车辆已在全程3.6公里的测试区域内实现前进、后退、转弯、上下坡、装载和卸载等无人驾驶功能。下一步,研发团队将致力于让它能够精准识别障碍物。

此外,正在建设中的矿山设备预测性大数据分析系统,通过实时采集矿用卡车柴油机功率、轮胎压力、电传信号等数据建立数据模型,并通过大数据分析实现对卡车柴油机、称重系统、轮胎系统、电传动系统和液压系统方面的预测性诊断,减少维修时间、延长大修间隔、降低能耗。

大势所趋,未来已来。乘着矿山行业的智能化建设浪潮,准能集团将加快应用智能传感器、物联网、5G通信等先进技术,重点建设实施卡车、电铲、钻机等矿用大型设备的无人驾驶、皮带巡检智能机器人等项目,最终实现全部地面生产系统和生产辅助系统的远程监控。

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