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讓煤礦聰明起來---中國煤炭報記者對瑞華系統使用情況深度采訪報道
發布日期:2018年11月16日
       2018年5月8日,國家煤監局相關領導到塔山煤礦調研,對該礦正在使用的礦山精確定位監視監控多功能管控系統,給出了這樣的評價:“礦山監視監控多功能管控系統,利用分布在井下的多功能基站建設現代化礦山物聯網,能夠實現違章進入限制區域、違章乘坐皮帶、區域超員、行走違章路線、未按規定路線巡檢、值崗缺崗、車輛超速、井下工作超時等監控報警。其技術指標先進,定位精度在0.3米以內,一站雙網可實現有線、無線遠距離通信和自動切換,全站儀實時采集一次成圖,真實比例三維礦圖,傳感器三維定位監測……”
智慧輔助運輸系統,實現礦井輔助運輸系統更加安全、更加高效、更加智慧的現代化管理,解決塔山煤礦景田面積大,無軌膠輪車輔助運輸出用車效率低、用車緊張導致的司機加班加點、疲勞駕駛等諸多安全問題。         通過完善綜合自動化控制系統建設,依托精確定位系統平臺拓展綜合自動化集成平臺,接入自動化子系統,推進礦井“兩化融合”,提升礦井自動化智能管理水平,構建起礦井生產安全各系統綜合集成的大數據平臺,以及以大數據平臺為核心的智慧礦山架構。
通過對礦井生產過程中采集的大量數據進行分析,利用大數據分析構建塔山煤礦智能儀表盤,實現以生產數據為基礎,智能儀表盤模式呈現為載體,將數據聚合分析的結果通過三維方式呈現,讓決策更加快速準確,快速推動業務流程進展,逐步實現利用信息技術手段進行生產調度輔助科學決策的建設目標,切實踐行網絡強國。

 

讓煤礦聰明起來
——瑞華礦山精確定位監視監控多功能管控系統使用情況調查

本報記者  孫寶福  通訊員  洪浪

    “安裝這套系統的時候,我有點懷疑。一是能精確定位0.3米,還自動生成三維礦圖,我有些不信;二是瑞華的人說,系統在線纜斷開的情況下還可以繼續工作,我也表示懷疑。”山西大同煤礦集團副總經理、塔山煤礦董事長宣宏斌說。
    2016年5月4日,中國煤礦塵肺病防治基金會與遼寧瑞華實業集團高新科技有限公司(簡稱瑞華)簽訂合作協議。瑞華向中國煤礦塵肺病防治基金會捐贈500萬元善款的同時,還捐贈了一套價值3000萬元的礦山精確定位監視監控多功能管控系統。中國煤礦塵肺病防治基金會把這套系統轉贈塔山煤礦,并于當年10月10日在塔山煤礦安裝。
    2年的時間,這套系統徹底消除了宣宏斌的疑慮。“效果非常好!到今年2月,一期工程就完成了,把3個盤區都覆蓋了。我們還要進一步延伸,要覆蓋到每個頭、每個面、每個硐室、每一條巷道,讓精確定位的雙網系統遍布礦井的角角落落,組成一個安全網、監控網!”宣宏斌說。

高精度定位直指煤礦管理痛點

    “你是20號嗎?我們都在盯著你呢,好好工作啊!”7月16日,原煤炭部老領導、煤炭行業老專家張寶明到塔山煤礦調研,在會議室里與井下工作人員通電話,并輕松地利用三維礦圖找到了20號工作人員在井下的位置。
    經過調研,張寶明說,這套系統“體現了時效性、先進性和科技性”。他所說的時效性是指,人們能夠在地面實時、準確地察知井下工作人員的位置。
    煤礦井下主要有區域定位和精確定位兩種定位方式,絕大多數煤礦用的是區域定位。“精確定位在煤礦占不到10%。”塔山煤礦監控中心主任張慧說。
    即使是精確定位,各廠家之間的技術也有很大差別。據悉,目前行業內為數不多的幾個企業能做到10米定位精度,但做到1米以內精確定位的還是鳳毛麟角。瑞華于2017年2月23日在中國國防科技信息中心查新咨詢部完成的科技查新報告顯示,能夠準確定位0.3米的技術是獨一無二的。
    對區域定位,瑞華總經理徐維新有個形象的比喻:“你來北京海淀了,但你在上地呢,還是在中關村呢?不知道。這就是區域定位。這幾年區域定位發展得好一點兒了,知道你在上地,但你在上地三街、五街還是十街,依然不知道。”而精確定位能夠讓人清晰地知道你在哪條街道,哪個房屋。
     國務院參事室特約研究員、中國煤礦塵肺病防治基金會理事長黃毅說,煤礦數字化的要求是,信息全共享、全分析、全覆蓋,生產全記錄,管理全透明,人機全監控。前面的都相對好實現,最關鍵的人機全監控問題最難解決。
    “煤礦管理難就難在人、機、物料及環境等得不到監控。不知道井下的人在哪兒,不知道井下的機器在哪兒,不知道井下的物料在哪兒,不知道井下的車在哪兒,怎么能實現人機全監控?”在煤礦工作了43年的徐維新指出當前煤礦管理痛點所在。
    記者在塔山煤礦的調度室大屏上看到了井下起伏錯落的巷道,也看到了水泵房里哪一臺水泵在運行,通過一張三維礦圖準確再現了井下實景。
    形成三維礦圖的數據來源于真實的地測數據。“全站儀測出的數據,通過無線網絡,實時、自動傳到數據庫中,形成礦圖,省略了傳統管理的很多中間過程。”張慧說。
    因為實時更新,井下實際情況與圖紙信息不符的情況被完全杜絕,也解決了一些廠家建設的三維系統在煤礦成為“一次性系統”的普遍問題。
    根據地圖,結合定位技術,可以實時地掌控井下的人員、車輛的情況,像車輛超速、人員違章進入限制區域、固定路線的巡檢等可以實時監控。
    “有一次,在一個綜采順槽里,給液壓支架供液的液泵給不上液了,是什么原因呢?我們通過系統查到,在供液管道上,有一礦工在不應該停留的位置多停留了三四分鐘。這個位置有一個閥組,我們確認那個人動了這個閥組,把打開的閥組給關上了……”張慧說。
    通過精確定位,一些過去看起來比較麻煩的問題能夠比較輕松地解決。曾有一名本該升井的員工沒有出來,通過系統,工作人員很輕松地找到了他——原來他在井下迷了路。若是通過人工來尋找,需要多少人,花多長時間才能找到那名礦工?恐怕很難說清楚。
    “精確定位為我們安上了一雙透視的眼睛,透過地面可以看到井下的角角落落。”宣宏斌說。

封堵人員管理漏洞 輔助科學決策

    對許多煤礦來說,員工下井考勤準確都是個大問題。
    “以前打卡考勤的時候,一個人能帶七八張卡。后來指紋打卡,員工在井下工作,指紋常常被油污覆蓋。再然后是虹膜,投機取巧的現象仍然沒有避免。”同煤集團黨委書記、董事長張有喜說。
     在開發礦山精確定位監視監控多功能管控系統的時候,瑞華曾深入考察了4個產煤大省,20個煤礦和非煤礦山,對煤礦存在的一些問題比較了解。據徐維新介紹,有的礦會有超過5%的人打卡不下井。如果一個礦每天應下井人員2000人,那么5%就是100人,按照人均年收入5萬元來算的話,礦上一年損失就要超過500萬元!
    礦山精確定位監視監控多功能管控系統在塔山煤礦的第一個應用就是考勤,經過驗證,效果很好。
    “精確定位最早叫井下人員作業管理系統,其功能在名字中體現得比較充分,就是管理井下作業的,通過它能知道井下有多少人,都在什么位置,應該去的地方去了沒有。”張慧說,“我們在這套系統的基礎上,又配備了一套虹膜識別系統。人的虹膜是唯一的,再帶上定位卡,兩個系統的數據相關聯,同時檢測到員工的定位卡和虹膜,才能完成考勤。這樣,代打卡的漏洞就被堵住了。而且,系統具備智能分析功能,可以檢測員工在井下的活動軌跡,并以此作為考勤的依據。只打卡不下井,如今行不通了。”
    該系統的應用,不僅解決了代打卡的問題,而且帶來了煤礦管理水平的提升。
    “有了精確定位以后,下井員工工資支付管理更加精細。”宣宏斌說,“員工下井都有補貼,以前是下一次井給一次補貼,是固定的,現在我們可以按小時來發放補貼,在井下待3個小時就給3個小時的補貼,8個小時就8個小時的補貼。”
    另外,每個單位的主管領導都能看到員工的信息,一個班本來應該工作8個小時,如果大多數人5個小時就出來了,就說明工作量安排得不合理。精確定位把員工下井的情況都做了記錄,提供給領導,又為領導合理安排工作提供了依據。
    員工有定位卡,輔助運輸的膠輪車上也有定位卡。張慧說:“現在的情況是,一個司機,上一個班掙多少錢都是固定的。但是,上一個班,有的人可能跑一趟車,有的人可能跑兩趟,有的人一趟可能跑100公里,有的可能兩趟還跑不到50公里。以后我們可以用車輛的公里數和時間疊加給司機支付工資。”
    “以前說煤礦傻大黑粗,就是因為很多數據掌握得不夠準確,決策安排不夠精細,造成浪費,造成員工干活不精細。這套系統為我們封堵了企業管理的很多漏洞。”張慧說。

實現事前安全預警防患未然

    2015年4月19日下午6點50分左右,同煤集團地煤公司姜家灣煤礦發生透水事故,24人被困井下,直至4月23日凌晨3時35分,最后一名遇難礦工才被找到。
    “救護隊員甚至要把皮帶架子都推倒,看看最后一名礦工是不是被架子壓在了下面。要是有準確定位,搜救怎么會這么困難!”張有喜對那次救援工作印象深刻。
    礦山精確定位監視監控多功能管控系統高精度的定位、安全可靠的網絡、超過8個小時的備用電源,給應急救援工作帶來了很大的便利:每個人都有定位卡,在系統中能夠準確地找到其信息,搜救時可以直指目標;網絡安全可靠,讓救援人員能夠實時掌握被困人員的信息;一站雙網,有線和無線網絡自動切換,保證了網絡的安全可靠;電源備用時間長,讓井下基站可以長時間工作……
    當然,煤礦人更關心的是如何避免事故的發生,而不是事故發生之后的救援。
    據介紹,該系統具備大數據分析功能,可以通過分析大量數據識別16種不安全行為并報警。“就像開車一樣,到處都是監控,超速不行,壓實線不行,司機就不敢隨便開車。員工、車輛都帶著定位卡,不管違反了16種行為規范中的哪一種,升井都會收到安監部門的罰單。”徐維新說,“這是用技術手段管安全,能真正實現安全生產。”
    井下安檢員、瓦檢員也有偷懶的情況。“安檢員到工作面巡視,人家問‘你到工作面了嗎’,他說‘到了’,實際上可能根本就沒去。再好的管理辦法也存在漏洞。現在好了,系統會自動發現漏檢行為并報警,安檢員、瓦檢員什么時間應該去什么地點檢查幾次,只要提前通過系統設置好,完沒完成任務自然有系統來評價。”張有喜說,“現在把安檢員、瓦檢員等關鍵人員都管好了,安全得到了真實的監管。”
    井下車輛運行很容易違章。張慧說:“人車限速每小時25公里,料車限速每小時30公里。每小時25公里,二擋耗油,三擋禿嚕,稍不留神就超速了。”現在,車輛運行所有的數據都在,運行中停了幾次,司機下了幾次車,都有很詳細的記錄。“因為司機有定位卡,車也有定位卡,司機違章的情況清晰可查。司機從井下上來,都會下意識地看一看井口的顯示牌,上面有司機違章情況通報。”張慧說。
    工作面危險源的監測監控對煤礦的安全生產至關重要。“這套系統對傳感器的安裝有嚴格的要求,傳感器位置改變了,后臺會報警,傾斜了,也會有報警。因為,在井下瓦斯、一氧化碳、溫度等的檢測位置不同,數據是不一樣的。”徐維新說,“瓦檢員檢測是隔一段時間一次,而利用傳感器檢測,數據是實時的,更加精確。”

智能調度系統提升運輸效率

    張寶明說:“依靠科技實際上就是依靠信息化、數字化,指揮我們生產。井下精確定位,如果能夠真實地反映客觀情況,并且通過信息化、數字化,讓井上能夠及時地掌握情況,就會非常有利于安全生產,有利于提高效益。信息化、數字化必須與礦上的實踐相結合,和礦上的減人增效結合起來,和礦上的生產經營結合起來。”
    煤礦的生產過程中,總會碰到這樣那樣的問題。有的問題比較好解決,有的問題過了很長時間也沒有得到解決。問題不能解決的原因多是受技術水平的制約。
    “生產高峰期,煤炭運輸系統可能出現過載的問題,通俗地說就是,煤把皮帶壓住了,皮帶拉不動煤了。說起來這就是生產事故!為了避免這種事故發生,我們就想做一個預測,感覺快不行了,提前采取措施,在生產環節上調整一下節奏,讓皮帶保持在一個合理的運量上。”張慧說。
    “各個采區采出的煤,通過一條條皮帶,像小河里的水一樣匯入主皮帶。如果礦上采用放頂煤開采,采煤速度將非常不穩定。很多小河的水無序地匯入一條大河,如果下大雨,水量巨增,大河就容易決堤。煤礦主皮帶就像那條大河一樣,出現過載,甚至燒壞電機。一旦出現過載,皮帶就得停下來,卸掉一些煤,然后重新啟動。這個過程需要一兩個小時,給煤礦帶來巨大損失。”徐維新說。
    塔山煤礦很早以前就意識到了這個問題,并于2012年前后著手解決這個,但用了三四年也沒有解決,直到安裝了礦山精確定位監視監控多功能管控系統。
    這套系統的關鍵,一是精確定位功能,二是大數據平臺。
    人、機、車輛上安裝的定位儀就像神經末梢一樣,獲得最基本的信息,然后通過網絡傳送到大數據平臺上,大數據平臺經過處理,把各種各樣的命令傳送出去——大數據平臺成了這套系統的大腦。
    “煤礦信息化、智能化建設過程中,需要解決信息孤島的問題。以前的系統,各家的東西是各家的,數據不能整合,不能綜合分析,難以起到很好的作用。現在的系統,算下來30種都不止。瑞華的大數據平臺,能夠把所有的數據整合起來,綜合分析,完成了原來許多系統才能完成的工作。”張慧說。
    大數據平臺的搭建,讓塔山煤礦主皮帶運輸這個懸而未決的問題有了解決的可能——這是塔山煤礦今年做的兩項重要工作之一。

    根據塔山煤礦領導的想法,瑞華的研發團隊開發了產量平衡時空預警系統,用于提前預判主皮帶運輸的過負荷情況。它牽扯到多個工作面的生產,涉及時間和空間,需要高速的計算能力和復雜的數學模型來共同完成。
    “二盤區有兩個工作面,生產出來的煤都要通過一條主皮帶運出去。兩個工作面不同時間生產的煤都是不同的,但綜采工作面有電子秤,知道某個時刻的煤量。根據兩個工作面的煤量,并預估某段時間的煤量平均值,就可以預估到主皮帶上的煤量,實現預測、預警。然后,設置一個警戒線,將要過載的時候,把離主皮帶較近的工作面停一停,煤量就小了。”張慧說。
    困擾塔山煤礦多年的問題就這樣解決了!
    他們做的另外一項工作是,井下智慧交通系統的開發。
    “塔山煤礦共有200多輛膠輪車。以前,井下用車,要和地面通過電話聯系,手填表格或者用Excel制表,費時、費力,效果還一般。”塔山煤礦調度中心副主任劉宏杰說,“膠輪車是井下的重要資源,由于資源有限,調度人員以往每天工作內容的80%就是在電話里面給用車單位一遍又一遍地解釋,什么時候給你們派車,為什么安排不了車輛,調度人員和用車單位都非常疲倦。”
    有了智能調度系統后,用車單位頭一天把要用什么車、運送什么東西等信息傳給車隊,車隊把任務分配好,再把信息反饋給用車單位。“這樣一來,效率提高了,信息也透明了。”劉宏杰說。
    “我們要實現塔山礦的‘井下滴滴’,在車上增加一個信息溝通的終端,司機可以隨時和調度溝通信息。因為所有車上都安裝了定位的儀器,每個車輛在礦井的哪個位置都可以準確掌握,司機也可以通過終端查看任務信息。有人用車,通過系統發布任務,司機根據具體情況做出選擇,這就是讓系統自己去管理車輛資源,實現資源利用最大化。”劉宏杰說。

打造可持續成長現代化礦山物聯網

    “我們今年針對主運輸和輔助運輸開發的兩套系統,都是比較有意義的,直接服務于生產。”張慧說,“智能化礦山建設,綜合自動化是基本功,百分之七八十的煤礦都在做,但大多數不能服務于生產。咱們用通過平臺收集到基礎數據,實現能監、能控、能運行,最終實現智能化控制,實現智能化礦山,打造智慧化礦山。系統都完善了,各個系統都智能化、數字化了,智能化礦山建設也就差不多了。”
    
許多煤礦都在井下安裝了基站,但絕大多數基站的功能都是單一的,如利用3G或4G技術的基站只是用于通信。瑞華的基站集成了視頻、通訊、定位、監測、自動化等功能,把過去很多臺基站所具備的功能融合了。
    有的煤礦原來就裝了許多系統,如果為了安裝新系統把原來的系統全部撤掉會是很大的浪費。“我們有很多種融合方案,老礦能用,新礦更好。現在礦上原有的皮帶自動化、水泵自動化、變電所自動化等,都可以接到我們的基站上,非常方便。”徐維新說,“我們也為未來的系統留下了接口。”
煤礦的科技產品,生命力在于應用的過程中不斷地解決問題。該系統的大數據平臺具備了多維度分析、綜合態勢統計等功能,可以把各種各樣的應用程序放到里邊,慢慢成長。
礦山精確定位監視監控多功能管控系統似乎讓煤礦有了自己的“智慧”。通過系統,許多情況它可以自己分析,許多工作它可以自己管理。而隨著更多應用系統的開發、完善,它也將越來越“聰明”。
“我們提供思路,他們來實現,雙方配合,在他們的平臺上不斷地完善。”張慧說,“可以落地,可以成長,我認為這就是最好的東西。不能成長,而只是一種單一的功能,意義就不是很大。”
 

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