當採煤人遇到智能化,會碰撞出怎樣的火花?
2024中國貴州國際能源產業博覽交易會於6月20日在貴陽國際會議展覽中心開幕,其中設立的“煤礦智能化技術裝備展”格外引人注目。煤礦從業者總是給人一種豪放、粗獷的印象,似乎與智能化不沾邊。可是,當智能化的“黑科技”與“採煤”相遇,會碰撞出怎樣的火花?
那些智能採煤“黑科技”
1、無人的智能採煤機
當大多數人沉浸在路遙筆下煤礦工人臟苦累、強度大、風險性高的固有印象時,如今在深邃的百米地下,採煤機刀頭飛旋,有條不紊地截割煤壁,在採煤工作面卻看不到一個人。
國家能源集團神東煤炭的神東大柳塔煤礦的採煤工作面,由全自動液壓支架支撐(圖片來源:新華社)
這都是無人智能綜採技術的功勞。以往“黑黢黢”的採煤技術員可以西裝革履地坐在干淨整潔的智能化調度控制中心,輕點“一鍵啟動”,幾千米以外的地下採煤機就飛速旋轉起來,採煤機記憶截割、液壓支架自動跟機、刮板輸送機自動推移,“三機設備”默契配合,大塊“烏金”從煤壁剝落,通過刮板運輸機和輸煤皮帶源源不斷地來到地面。
2、無形的電子圍欄
看過西游記的人都知道,孫悟空每次出去化齋之前都要給唐僧畫一個圈,以保証他的安全。而在百米深的採煤一線,也會給我們煤礦工人們畫個圈,這個圈就是煤礦的井下電子圍欄,又稱人員接近防護系統,廣泛應用於掘進工作面、煤倉、密閉牆、帶式輸送機等井下關鍵危險區域的安全預警。
當井下有人接近預警危險區域時,系統會自動發出聲光報警提示並觸發裝備停機,從而最大限度保証井下作業人員的生命安全。
3、無人駕駛的拉煤車
當近年來路面無人駕駛汽車測試如火如荼的時候,百米深的露天採礦場,無人駕駛礦卡與電腦遠程操控技術早已司空見慣:3000米外的遠程控制室內,駕駛員通過5G網絡傳輸的操作信號,精確控制著設備的每一個動作﹔盤山公路上,無人駕駛的卡車滿載著黑亮的煤炭井然有序地自動運輸。無人駕駛不僅降低了不規范作業造成的車輛維修、油耗高、胎損等成本,同時規避了人員傷亡事故,真正實現了生產作業的本質安全。
4、七十二變的智能礦燈
礦燈是煤礦工人井下通行作業“照明”的必備武器。近年來,隨著煤礦智能化礦井升級建設,礦燈可不止管“照明”了,而是融入了以智能穿戴為核心的物聯網平台,華麗轉型為集定位、視頻、無線通信、環境監測等多功能於一體的“N合1”智能礦燈。
通過移動通信技術,地面人員可通過礦燈直接查看井下視頻、環境參數、位置信息、礦工井下實時工作情況,真正做到一燈在手,下井不愁。而在出礦后,礦燈的充電工作也可直接通過虹膜識別技術交給智能礦燈充電櫃。
煤礦智能化的技術瓶頸
煤礦智能化需要地質勘探、無線探測感知、無線通信、電氣自動化等多學科的共同努力和長期合作,現階段,仍有一些技術瓶頸與堵點需要突破。
1、井下通信問題
不同於地面信息的傳輸,礦井下的通信面臨高溫高壓高濕等惡劣環境與嚴格防爆的安全要求,此外還有傳播距離遠、穿透能力強、信號延遲短等嚴苛技術要求。
從總體上看,目前5G技術在煤礦的應用仍整體處於網絡改進層面,應用場景關鍵技術和業務模式尚未突破,應用軟件兼容性、安全性和可靠性難以得到保障,難以形成技術和應用爆發點。
礦井工作人員展示可通過手機實時查看井中各項指標(圖片來源:新華社)
2、透明地質模型問題
在目前探測技術下,我們還無法完全切實掌握煤礦井下地質體的三維形態和容貌,即井下地質體的三維模型與形態尚不能充分建立。近年來,雖然我國在透明地質建模方面取得了一系列理論成果及實用技術,但在地質模型與實時動態探查數據融合方面還有諸多障礙,探查技術與採礦裝備智能化、精准化、實效性還有差距,這些都在一定程度上制約了煤礦的採礦智能化。
3、系統兼容協同問題
煤礦生產系統是一個典型的復雜巨系統,涉及採、掘、機、運、通等各業務系統,子系統具有種類繁多、數量龐大、層次多等特點。因此,智能化煤礦需要建設基礎應用平台、掘進系統、開採系統等近百個子系統,並且需要考慮不同系統之間的數據、網絡、業務和控制兼容問題,從而形成在開拓、採掘、運通、分選、安全保障、生產管理等全過程智能化運行的智慧煤礦。然而目前,煤礦智能系統仍存在數據標准不能統一、網絡通信協議兼容性差、業務系統兼容與協同控制性差等技術瓶頸。
煤礦智能化的未來技術展望
未來,隨著新一輪煤礦科技革命和數字革命,人工智能、區塊鏈、雲計算、大數據技術日新月異。通過集聚不同生產模式、不同地質條件煤礦生產和作業數據,深度整合數據信息與應用場景,形成集數據採集、信息萃取、價值傳遞為一體的完整鏈條,將成為破解煤礦智能化開採的不二法門。為了達成這一目的,我們需要:
1、構建開放的大數據平台,系統整合煤礦各流程數據,提供統一專業開放的數據服務﹔
2、構建煤礦數據治理與管理體系,對煤礦主數據、元數據、業務數據進行全生命周期管理,從而實現煤礦數據管理與應用﹔
3、建設綜合性煤礦行業雲平台,通過構建多元數據模型,真正實現採礦的智能化、自動化、無人化。
作者:山西省煤炭地質局高級工程師劉漢斌
審核:安徽理工大學礦業工程學院教授劉欽節
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