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煤礦智能化將帶來哪些機遇?聽這些企業大咖怎麽說
发布时间:2020-04-01     作者:佚名   点击量:4994   分享到:

01

張良:拓智慧矿山发展空间 促煤炭安全高效开采

最核心、最急需、最難實現自動化和智能化的煤礦生産環節有兩個,一是采煤,二是掘進。僅僅智能化采煤控制系統這一塊,每個綜采工作面就要投資2000萬元。按照2021年基本實現少人化和無人化這個目標測算,將産生400多億元的市場空間。

簡單估測,未來幾年,全國每年有300套到500套綜采成套設備進行數字化、智能化改造。

不是上了智能化系統,就一定能實現智能化采煤。實現智能化采煤,需要智能化控制系統作技術支撐、設備的可靠性保障,還需要管理者的管理水平和操作使用人員的能力相配套。

近日,八部委印發的《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》(以下簡稱《指導意見》),明確了煤礦智能化發展的目標、主要任務和保障措施,對采煤、掘進、運輸、通風、供電、選煤等環節的智能化發展具有重要的指導意義。

盡管煤礦實現智能化的難度很大,但這是曆史發展的必然方向,《指導意見》的出台將加快煤礦智能化的進程,在未來的5年到10年將會有上萬億元的市場空間。

單礦建成智能化礦山的投入與産多少煤、有多少綜采設備、每一套綜采設備的規模有關。建設一個智能化礦山,大概要5億元到10億元的投資。目前,最核心、最急需、最難實現自動化和智能化的煤礦生産環節有兩個,一是采煤,二是掘進。這兩個環節面對的地質條件和作業環境很複雜,牽扯的技術難題多,危險系數高。僅僅智能化采煤控制系統這一塊,每個綜采工作面就要投資2000萬元。按照2021年基本實現少人化和無人化這個目標測算,將産生400多億元的市場空間。

近年來,智能化煤礦的市場機會和潛力逐漸顯現,不少企業開始參與到煤礦智能化中來。一些民營企業,比如百度公司等也在向煤礦智能化和智慧礦山方向投資和攻關。這對煤炭行業來說,尤其是對技術進步而言,是個好事情,可以以不同的視角和技術路線推動智能化開采技術的進步。

在技術方面,煤礦智能化的概念和標准還在逐漸形成階段。在比較好的地質條件下,國內有的煤礦可以階段性實現采煤工作面內無人生産,但是建設長期連續的無人化工作面,現在還有一些技術問題需要解決。

以中國煤炭科工集團天瑪公司2014年成功研發的我國第一套智能化綜采工作面控制系統爲例。該系統基本能滿足少人化采煤工作面的應用需要,但完全的無人化還沒有達到常態化應用的程度。實現真正的無人化采煤在技術路線上基本有兩個方向,一是基于自動化控制系統和視頻系統的遠程幹預式的智能無人化,二是基于GIS系統、透明工作面技術的智能無人化。實現采煤無人化的兩條路子都有需要攻關的核心技術,目前都有機構在研發,中國煤炭科工集團采用兩條腿走路的方法,在其中央研究院專門分別設立研發機構,按兩條路線同步開展研發工作。

技术升级必然会让一些老的设备进行更新。智能开采最关键的就是对设备进行自动控制。传统的采煤是用人工操作支架和采煤机的,现在要用智能控制系统来进行控制和操作,这些控制系统相关的设备跟技术,包括软件、传感器技术都要进行升级。簡單估測,未來幾年,全國每年有300套到500套綜采成套設備進行數字化、智能化改造。

要實現自動化開采,設備之間的配套、協調非常關鍵。人工操作時,采煤機和支架、刮板運輸機之間的相互幹涉或互相影響可以由操作人實地調整;智能無人化,要求設備在研發之初就按無人現場調整的思路設計設備的結構、配合協調關系。所以,智能采煤成套設備如智能化控制系統、液壓支架、采煤機、刮板運輸機打包由同一供應商統籌設計、配套、集成交付,以達到産能爲目標的整套解決方案將成爲煤礦用戶的需求和方向。

另外,《指導意見》明確在2021年基本實現少人化和無人化,而當前全國智能工作面供應商的産能尚存距離。對于煤炭企業而言,不是說上了智能化系統,就一定能實現智能化采煤。實現智能化采煤,需要智能化控制系統作技術支撐,需要設備的可靠性保障,還需要管理者的管理水平和操作使用人員的能力相配套。

因此,要落實好《指導意見》,加快煤礦智能化建設,實現煤礦安全、高效、綠色開采,需要國家部委的統一領導、協調和政策支持;需要技術、裝備研發生産廠商切合煤礦實際下大力氣攻關核心技術、提高産品的可靠程度和質量;需要廣大煤礦增加人才儲備,加強操作使用者、維護管理者的培訓,提高管理水平。

(作者系中國煤炭科工集團天瑪公司董事長)

02

王留根:建一個網,制一張圖

煤炭企業可以先從示範礦井入手,分門別類推進。

智能化不會特別明顯地增加企業短期成本,長期來看成本是下降的。智能化可以實現取消夜班和周六日上班,還直接帶來生産效率的提高。

建議煤炭企業有一個智能化運行維護團隊,實現統一運行維護。

《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》的印發,堅定了煤炭企業智能化發展的信心。

不少企業在剛接觸智能化時,止步于高投入和高門檻,望而生畏。煤礦智能化到底是幹什麽的?煤炭企業應該怎麽幹?

其實理解起來很簡單,要搞煤礦智能化,就要建一個網,制一張圖。所謂的建一個網,就是在井下建萬兆網絡,原來網絡一般都是千兆網,要升級成萬兆網,還要建5G的無線網。所謂的一張圖,就是井下采、掘、機、運、通所有的系統在一張數字化圖紙中。這就需要煤炭企業有一個集成平台。

目前,中國平煤神馬集團集成了六大平台。一是綜采工作面和綜掘工作面平台。以平煤神馬集團十礦爲例,該礦綜采工作面24130工作面,從轉載機、刮板機、皮帶機和集中控制系統全部更新。二是井下所有可視化項目平台,實現了整個礦井可視化。三是集成所有自動化系統平台。四是集成安全六大系統平台,比如瓦斯監測、人員定位等。五是集成大數據分析系統平台,爲集團決策提供數據支撐。六是移動信息平台,讓決策者通過手機、平板電腦隨時掌控整個礦井。

煤炭企業可以先從示範礦井入手,分門別類推進。2019年,平煤神马集团搞了3个智能化示范矿,分别是中煤层煤矿、薄煤层煤矿和厚煤层煤矿。

在投資方面,十礦爲全投資,2019年投資了2億元。平煤神馬集團計劃于2019年至2021年讓15個礦井全部實現智能化,總預算大概爲25億元。

關于設備的投資,在整個投資中的比率分爲三部分:基礎設施投資占10%,集成平台投資占10%,運輸等設備類投資占80%。關于供應商的選擇問題,主要是兩類:一是設備供應商,二是集成商。

在收益方面,從目前來看,智能化不會特別明顯地增加企業短期成本,長期來看成本是下降的。首先說減人,十礦24130工作面上了智能化工作面以後,現在每班9人,原來每班需要25人至30人。綜采隊由原來的160人減到現在的59人,減少的101人被安排到平煤神馬集團其他産業。通過智能化改造,十礦做到了“兩個取消”,一是取消夜班,原來三班倒,現在晚上的班不用上;二是取消周六、周日上班。

另外,智能化直接帶來了生産效率的提高。目前,十礦每個月新增産量3萬噸,一年可增加30多萬噸,噸煤成本顯著降低。平煤神馬集團人工成本占噸煤成本的一半左右,人員的減少對成本增加有正向作用。更重要的是,井下的人少了就安全了,安全是更大的事,這是最好的社會效益。

我建議,煤炭企業一定要有一個自己的智能化運行維護團隊,實現統一運行維護。讓專業人員滿足智能化改造升級的需求不是一蹴而就的,需要煤炭企業在項目的建設中鍛煉團隊,在學習中掌握技術,這需要一個過程。

(作者系中國平煤神馬集團信息技術公司副總經理)

03

陳曉晶:持續深耕智能化技術

到底什麽樣的煤礦才是智能化煤礦?如何評價煤礦智能化程度?行業內仍然存在較大的分歧。建議盡快形成能達成行業共識的煤礦智能化頂層架構和評價體系,以此具體指導煤礦在各階段的智能化建設。

煤礦的掘進工作面、輔助運輸系統離智能化的目標還比較遠。現階段煤礦智能化技術和建設重點應是將現有的物聯網、機器人控制、機器視覺、人工智能、邊緣計算、大數據分析等技術應用到井下受限空間的各底層系統中,真正實現井下固定崗位無人化和移動崗位少人化。

從業20年來,我一直從事煤礦自動化、數字化、智能化研發和工程實踐。現結合工作實踐,對照八部委聯合發布的《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》(以下簡稱《指導意見》),對今後煤礦智能化建設提出以下建議。

首先,在頂層設計和標准引領方面,與煤礦智能化相關的國家或行業標准很少,發布的僅有《煤炭工業智能化礦井設計標准》和《智慧礦山信息系統通用技術規範》。雖然,一些礦業集團制定了本集團的智能化建設標准,並以重點煤礦爲示範建成了智能化礦山、智慧礦山,但是由于我國煤炭賦存條件差異較大,且各煤炭企業的管理模式不同,到底什麽樣的煤礦才是智能化煤礦?如何評價煤礦智能化程度?行業內仍然存在較大的分歧。

《指導意見》的發布表明了國家對煤礦智能化建設的高度重視。去年,中國煤炭學會和中國煤炭科工集團發起成立了煤礦智能化技術創新聯盟,在行業內開啓了煤礦智能化的新篇章。我建議,在《指導意見》的指引下,借鑒中關村綠色礦山産業聯盟等機構的成功經驗,在中國煤炭學會和中國煤炭科工集團的牽頭下,盡快形成能達成行業共識的煤礦智能化頂層架構和評價體系,以此來具體指導煤礦在各階段的智能化建設。

其次,煤矿智能化建设的目标仍是保障煤矿安全生産、减人提效。在推进科技創新、加快煤矿智能化改造以及推广新一代信息技术方面,应该从煤矿自动化的现状和迫切需求来分析。煤矿自动化经历了单机自动化、综合自动化、数字化到目前的局部智能化的发展历程。在煤矿生产环节,综采、主运输、供排水、供配电的自动化程度相对较高,并逐步向局部智能化方向发展。如,北京天地玛珂电液控制系统有限公司的综采工作面自动化系统实现了在顺槽或地面远程控制井下工作面自动化采煤,天地(常州)自动化股份有限公司在传统主运输煤流集控系统的基础上率先应用机器视觉技术、多传感融合分析技术,建立了煤流协同经济运行新模式,并在山东能源临矿集团鲁西煤矿、甘肃华亭煤业集团东峡煤矿成功应用。但是,要看到的是,煤矿的掘进工作面、辅助运输系统的自动化程度和协同控制能力仍然相对较低,离智能化的目标还比较远。

同時,煤礦安全監控和人員精確定位已全面實現了數字化,如天地(常州)自動化股份有限公司研制的KJ95X安全監控系統在山東兖礦集團興隆莊煤礦成功應用並通過驗收,大幅延長了系統巡檢周期,杜絕了傳感器冒大數的問題。2019年底,該公司研制的UWB精確定位系統在山東兖礦集團趙樓煤礦成功應用並通過驗收。但是,安全系統的智能化程度還有待提高,尤其是利用信息化和大數據分析技術來進行煤礦災害預測預判還沒有實現。

因此,现阶段煤矿智能化技术和建设重点应考虑在煤矿井下受限空间的特殊工况条件下,将现有的物联网、机器人控制、机器视觉、人工智能、边缘计算、大数据分析等技术应用到上述的煤矿安全生産的各底层系统中去,实现互联互通,让上述新技术能适应煤矿、服务煤矿、为煤矿赋能,真正实现煤矿井下固定岗位的无人化和移动岗位的少人化,保障煤矿安全生産,提升煤矿安全生産效率。

目前,我們應通過煤礦智能化技術創新聯盟聚合煤礦、設計院、研究院、高校、裝備供應商等形成産業聯盟,達成行業共識,腳踏實地,通過不斷持續研究和技術深耕,共同規劃、分步實施、由點及面、突出重點、示範先行,逐步實現煤礦由傳統自動化向智能化的穩步邁進。

(作者系中國煤炭科工集團天地(常州)自動化股份有限公司工業控制分院院長、高級工程師、輔助運輸産品線産品經理)

04

王進軍:給煤炭企業帶來三大利好

一是市場利好。智能化爲煤機裝備帶來新的更大需求。二是技術利好。智能化的市場需求有利于煤礦企業技術成果的市場轉化。三是政策利好。各級政府和行業政策將在資金、項目上給予更大更多支持。

《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》(以下簡稱《指導意見》)的發布,與煤炭市場對先進裝備、技術及成套解決方案的需求相契合,與國家、行業對安全、高效、綠色、智能的高質量發展要求相契合。

對于煤炭企業而言,有三方面利好:一是市場利好。煤礦智能化全面加速發展爲煤機裝備帶來新的、更大的需求。二是技術利好。一些煤炭企業近年來在智能化技術開發方面做了大量工作,智能化的市場需求有利于技術成果市場轉化。三是政策利好。各級政府和行業會隨著《指導意見》的發布出台一系列引導政策,將在資金、項目上給予更大更多支持。

《指導意見》對智能化礦山投資水平及未來投資趨勢的影響主要表現在以下幾方面。

從煤炭行業層面來看,《指導意見》的覆蓋面非常廣。既要加快現有煤礦的智能化改造,又要提升新建煤礦智能化水平,以2035年各類煤礦基本實現智能化爲最終目標,涉及所有生産礦井和新建礦井。

具体到煤矿层面来看,《指导意见》提出要实现煤矿开拓、采掘、运输、通风、洗选以及安全保障、經營管理等过程的智能化运行。从煤矿垂直角度分析,煤矿智能化既需要覆盖现有矿井及新建矿井,又要覆盖煤矿的各个环节。从设备角度分析,宁夏天地奔牛公司的刮板输送机只是井下工作面生产系统中的一种装备,还需要其他的设备、系统在智能化方面得以提升改进,如液压支架、采煤机、皮带机、安全系统等。智能化将从工作面扩展到矿井,从矿井扩展到智慧矿山。

從煤礦智能化發展層面來看,一是需要智能系統基站、遠端控制平台等基礎建設;二是需要煤機等裝備智能化改造或購置;三是需要交互式信息平台、數據分析系統平台等軟硬件建設;四是需要各子(分)控制系統和控制技術的相互銜接與融合,如綜采的子系統、綜掘的子系統、安全的子系統、提升的子系統等融合形成整個礦山的智能化成套控制系統。

我認爲,實現《指導意見》提出的煤礦智能化目標,投入和投資是巨大的。

關于煤礦智能化建設,煤炭企業的內生動力主要體現在四方面:一是智能化可促進煤礦安全保障能力不斷提高;二是智能化建設可使設備故障停機率降低,如采煤高度自動化、自主化以及超前預知的主動性故障診斷等,可增強設備可靠性和故障維護便利性;三是可通過機械化、電氣化和信息化等手段提高人均工效;四是可提高回采率和資源利用率。基于煤層賦存條件的自適應感知控制等智能化技術將使煤炭開采更精准,資源浪費更少。

(作者系甯夏天地奔牛公司總經理)