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地下400米深處
液壓支架如同鋼鐵“骨骼”矗立于巷道,綜采隊機電副隊長(cháng)郭學(xué)鋒在防爆移動(dòng)駕駛艙中輕觸手持控制器——20米外的采煤機隨即啟動(dòng)。與此同時(shí),在井上智能化集控中心,數字大屏上閃爍的數據同步更新,實(shí)時(shí)呈現設備的運行狀態(tài)。
這是中國中煤山西亞美大寧煤礦(以下簡(jiǎn)稱(chēng)大寧煤礦)207綜采工作面啟動(dòng)智能控制系統的一幕。
該系統全稱(chēng)為“基于礦鴻的煤礦綜采工作面智能控制系統”,是中國中煤重大科技專(zhuān)項、國家能源煤礦采掘機械裝備研發(fā)(實(shí)驗)中心(國家能源局主管研發(fā)中心)研發(fā)成果,首次在大寧煤礦進(jìn)行工業(yè)性試驗示范應用。
該科技專(zhuān)項嘗試在煤礦綜采工作面構建基于礦鴻操作系統的物聯(lián)網(wǎng)體系架構,解決煤機裝備核心控制系統軟硬件根技術(shù)問(wèn)題,提出統一的數據傳輸協(xié)議,提高井下不同設備間信息共享、協(xié)同的效率,實(shí)現煤礦綜采面成套設備及控制系統全棧自研。該系統今年1月入選2024年度國家能源研發(fā)創(chuàng )新平臺十大科技創(chuàng )新成果。
大寧煤礦智能化集控中心
從設備“說(shuō)方言”到統一“普通話(huà)”
大寧煤礦作為中國中煤旗下礦井,早期與外資企業(yè)合資建設,是我國率先引進(jìn)國外先進(jìn)設備的煤礦之一,技術(shù)、人才優(yōu)勢突出。
“我們礦有三個(gè)特點(diǎn)。一是員工接受新理念和新技術(shù)速度快、能力強。二是礦井規模適中,年產(chǎn)400萬(wàn)噸,是一個(gè)發(fā)展成熟的中型礦井,可為其他老舊礦井改造提供借鑒。三是可以利用中國中煤的集團戰略?xún)?yōu)勢,進(jìn)行成套裝備改造,并提前設計考慮衍生場(chǎng)景和問(wèn)題?!贝髮幟旱V機電副礦長(cháng)喬晉虎表示。
喬晉虎坦言,在礦鴻技術(shù)應用之初,大家也擔心系統能否正常使用,所以準備了一套備用智能化控制系統,“不過(guò)現在運行成功,就沒(méi)有顧慮了”。
過(guò)去,大寧煤礦井下設備來(lái)自多個(gè)廠(chǎng)商,數據協(xié)議互不兼容,形成了所謂“方言區”,導致嚴重的數據壁壘。而礦鴻項目團隊自主創(chuàng )新的成套裝備、建立的數據協(xié)議標準成功打破“信息孤島”,實(shí)現了系統間數據的自由交互。
華為三方使能產(chǎn)品線(xiàn)總經(jīng)理楊霖表示,礦鴻操作系統是基于鴻蒙操作系統打造的面向礦山領(lǐng)域的首個(gè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)操作系統,具有“統一生態(tài)、萬(wàn)物智聯(lián)、智維一體、安全高效”四大特性,實(shí)現了“統一礦山行業(yè)設備生態(tài)、讓礦山設備連接更智能化、數據更安全高效”。
“這個(gè)系統最大的特點(diǎn)是統一了協(xié)議標準?!睏盍卣f(shuō),“就像‘車(chē)同軌,書(shū)同文’,統一說(shuō)‘普通話(huà)’,只有使用統一協(xié)議,設備間才能真正實(shí)現相互理解和溝通,為煤礦提供持續、高質(zhì)量的數據資源庫?!?/span>
從“經(jīng)驗采煤”到“數據采煤”
“礦鴻系統落地大寧煤礦主要包括兩個(gè)階段:研發(fā)階段和應用階段?!敝忻貉b備事業(yè)部(中煤裝備研究院)智能開(kāi)采技術(shù)研發(fā)經(jīng)理孫鵬亮介紹,“自2023年11月項目立項至2024年9月,我們一直在開(kāi)展硬件設備試制、礦鴻操作系統適配、軟件系統開(kāi)發(fā)、成套系統調試工作。目前,該系統在礦上的實(shí)質(zhì)性應用時(shí)間只有5個(gè)多月,但效果已超出預期?!?/span>
在大寧煤礦率先試點(diǎn)的207綜采工作面,200多米長(cháng)的工作面上布滿(mǎn)支架。以前,員工需在支架間來(lái)回穿梭,每一項操作都要鉆到對應支架下面去按控制器。完成一次常規操作可能需要十幾個(gè)按鈕的配合,且不同廠(chǎng)家的控制器按鍵分布和操作方式各異,操作復雜、難以管理。
現在,控制器改造后可接入移動(dòng)駕駛艙,整個(gè)設備的操作如同使用手機APP一樣簡(jiǎn)便。只需一名員工站在中控屏前,通過(guò)遠程觸控即可完成操作。
據介紹,207工作面現有150臺支架,配有4名維修工,但由于每天有1名維修工輪休,實(shí)際每天只有3人在崗。
“這意味著(zhù)每人需負責約50臺支架的檢查,包括確認每臺支架的壓力和傳感器是否正常。此外,還需關(guān)注采煤機、泵站、供電設備、供液設備、皮帶以及數據運輸設備的狀態(tài)?!惫鶎W(xué)鋒說(shuō),“工作量相當大?!?/span>
但通過(guò)基于礦鴻系統成套裝備的研發(fā)及應用,1個(gè)人就能監控上述所有設備的運行狀態(tài)。
“更重要的是,礦領(lǐng)導和高級維修工的手機也能實(shí)時(shí)接收到井下設備的故障信息和數據參數。當井下工人處理問(wèn)題時(shí),故障信息不僅會(huì )顯示在井下設備上,還會(huì )同步到地面相關(guān)人員手中。一旦發(fā)生故障,更多人可以參與討論并提供解決方案?!惫鶎W(xué)鋒說(shuō)。
此舉大大減輕了現場(chǎng)工作人員的負擔,同時(shí)提升了整個(gè)團隊應對突發(fā)狀況的能力。
大寧煤礦綜采隊維修帶班組長(cháng)毋蒙蒙表示:“過(guò)去,設備出現故障時(shí),主要靠經(jīng)驗判斷,有時(shí)也會(huì )誤判?,F在,用上基于礦鴻的控制系統,所有故障都能準確顯示。例如,一臺設備水壓不足或液壓支架壓力不夠,或者傳感器發(fā)生故障,這些問(wèn)題都會(huì )在控制系統上清晰呈現,大大縮短了檢修時(shí)間?!?/span>
“現在,攝像頭也支持語(yǔ)音通話(huà)功能了?!蔽忝擅烧f(shuō),以前是每6個(gè)支架配備1個(gè)攝像頭,現在每3個(gè)支架就配1個(gè)攝像頭,這些攝像頭還能自動(dòng)跟拍,工作效率和安全性大大提升。
未來(lái)從“綜采面”拓展到“全礦區”
在大寧煤礦的智能化集控中心,記者看到中煤裝備研究院的工作人員正圍坐在一起,討論基于礦鴻系統成套裝備在應用過(guò)程中出現的問(wèn)題。他們正實(shí)時(shí)監測設備的運行狀態(tài)、工況數據傳輸以及控制命令下發(fā)的可靠性,并迅速響應現場(chǎng)出現的各種狀況。
中煤裝備研究院負責人介紹,綜采工作面成套裝備是在基于物聯(lián)網(wǎng)體系的架構下,對各種設備進(jìn)行定制化改造的。中國中煤旗下各設備廠(chǎng)商負責其生產(chǎn)的單機產(chǎn)品礦鴻化研發(fā)。其中,刮板運輸機監控設備、液壓支架電液控制設備分別由張煤機、北煤機負責研發(fā),采煤機、掘進(jìn)機相關(guān)設備分別由西煤機、石煤機負責。中煤裝備公司負責基于礦鴻的集中控制系統成套產(chǎn)品研發(fā),以及供電、供液類(lèi)產(chǎn)品的礦鴻化改造。每個(gè)廠(chǎng)商專(zhuān)注于其擅長(cháng)領(lǐng)域,確保產(chǎn)品各項性能滿(mǎn)足井下實(shí)際使用要求。
基礎通信及檢測功能的整合工作,由中煤裝備公司聯(lián)合華為技術(shù)團隊集中攻關(guān)完成。各類(lèi)產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中涉及礦鴻底層相關(guān)技術(shù)的部分,由華為團隊提供全面支持。
“基于礦鴻系統的綜采工作面成套裝備在煤礦應用是一次全新嘗試?!睂O鵬亮說(shuō),傳統連接方式基于總線(xiàn)或以太網(wǎng)架構,而礦鴻系統采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),使兩個(gè)設備可以直接連接,并按照統一標準協(xié)議進(jìn)行數據交互。為了讓設備在煤礦特殊環(huán)境下穩定運行,他們從整體電路、接口部件,到單機產(chǎn)品,都進(jìn)行了適配性研發(fā)和穩定性測試。
大寧煤礦在剛開(kāi)始部署礦鴻系統時(shí),為確保每位員工都能熟練掌握新系統的操作,采用了理論與實(shí)踐相結合的培訓方式。
大寧煤礦機電部負責人王宏偉說(shuō):“礦鴻系統在207綜采面的成功應用讓我十分自豪?!?/span>
在使用過(guò)程中,一名操作人員指出,比如,系統對于周期維護的自動(dòng)提醒;再如,將運維所需配件關(guān)聯(lián)到控制系統上;另外,希望與編程人員合作處理突發(fā)狀況,共同優(yōu)化程序與流程等。
喬晉虎說(shuō):“我們希望通過(guò)礦鴻系統實(shí)現設備數據的全面整合和利用。當前,不同煤礦使用的掘進(jìn)機等設備若能統一管理,將極大提升運維效率?!?/span>
中煤裝備研究院負責人表示,接下來(lái)他們將加強研發(fā),提升礦鴻操作系統性能及穩定性,進(jìn)一步優(yōu)化提升成套裝備的整體性能,把成熟的產(chǎn)品、技術(shù)以及經(jīng)驗推廣到其他礦井。