5位一體是指_5位一體是指經(jīng)濟(jì)建設(shè)

國(guó)家能源集團(tuán)生產(chǎn)調(diào)度指揮大廳

來源：《智能礦山》2022年第2期“智能示范礦井”欄目

作者：尤文順，教授級(jí)高級(jí)工程師，現(xiàn)任國(guó)家能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司煤炭運(yùn)輸部副主任，主要從事煤礦智能化技術(shù)和煤礦重大災(zāi)害防治方面的研究。

國(guó)家能源集團(tuán)通過1套體系全面統(tǒng)籌，貫徹落實(shí)全國(guó)煤礦智能化建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)推進(jìn)會(huì)精神，以煤礦智能化辦公室為載體、煤礦智能化網(wǎng)站為平臺(tái)、煤礦智能化管理系統(tǒng)為抓手，建立了規(guī)劃科學(xué)合理、標(biāo)準(zhǔn)體系健全、考核保障有力的煤礦智能化建設(shè)管理體系。

科學(xué)規(guī)劃，目標(biāo)引領(lǐng)

國(guó)家能源集團(tuán)以國(guó)家“十四五”規(guī)劃為指引，國(guó)家能源集團(tuán)“十四五”規(guī)劃為統(tǒng)領(lǐng)，編制了智能礦山“十四五”規(guī)劃，明確了智能礦山的建設(shè)目標(biāo)、應(yīng)用藍(lán)圖、實(shí)施路線和保障措施，確定了2022年和2025年2個(gè)階段目標(biāo) ： 至2022年，實(shí)現(xiàn)“五個(gè)100%”；至2025年，煤礦全部實(shí)現(xiàn)智能化，煤礦智能化建設(shè)邁入新階段。

指南先行，標(biāo)準(zhǔn)跟進(jìn)

國(guó)家能源集團(tuán)總結(jié)其所屬的神東、寧煤、準(zhǔn)能等煤炭公司實(shí)踐探索經(jīng)驗(yàn)，借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)理念、先進(jìn)技術(shù)，于2021年2月發(fā)布了《國(guó)家能源集團(tuán)煤礦智能化建設(shè)指南（試行）》（圖1），高度概括了每一項(xiàng)建設(shè)內(nèi)容的技術(shù)特征，便于管理人員理解認(rèn)識(shí)；配置建議表詳細(xì)描述了不同建設(shè)等級(jí)需要的設(shè)備技術(shù)參數(shù)，便于工程技術(shù)人員操作執(zhí)行。

圖1 國(guó)家能源集團(tuán)煤礦智能化建設(shè)指南（試行）

為統(tǒng)一煤礦智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和流程，以先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)智能化裝備升級(jí)，國(guó)家能源集團(tuán)研究形成了3層5類標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)，構(gòu)建了200余項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)支撐的煤礦智能化標(biāo)準(zhǔn)體系；相繼發(fā)布了《綜采工作面智化建設(shè)技術(shù)要求》《煤礦機(jī)電設(shè)備通信接口和協(xié)議規(guī)范》等企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)正在開展《智能化井工煤礦掘進(jìn)工作面建設(shè)技術(shù)規(guī)范》等16項(xiàng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制工作，以實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)。

規(guī)范驗(yàn)收，考核激勵(lì)

針對(duì)煤礦智能化建設(shè)投資大、項(xiàng)目多等特點(diǎn)，國(guó)家能源集團(tuán)下發(fā)了《關(guān)于規(guī)范煤礦智能化建設(shè)項(xiàng)目的通知》，規(guī)定了煤礦智能化建設(shè)項(xiàng)目采用“222”模式驗(yàn)收，即遵循《國(guó)家能源集團(tuán)信息化總體架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)》《國(guó)家能源集團(tuán)煤礦智能化建設(shè)指南（試行）》2個(gè)規(guī)范；采用預(yù)驗(yàn)收和竣工驗(yàn)收2個(gè)步驟；實(shí)行子分公司和集團(tuán)公司2級(jí)驗(yàn)收。

為激發(fā)各級(jí)干部員工在煤礦智能化建設(shè)中開拓進(jìn)取、奮勇爭(zhēng)先，國(guó)家能源集團(tuán)組織參加全國(guó)煤炭行業(yè)礦山智能化建設(shè)勞動(dòng)和技能競(jìng)賽，編制了《國(guó)家能源集團(tuán)煤礦智能化建設(shè)評(píng)級(jí)及獎(jiǎng)勵(lì)辦法》，配套設(shè)立專項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)基金。同時(shí)，將煤礦智能化建設(shè)工作完成情況與子分公司主要負(fù)責(zé)人及班子成員績(jī)效考核掛鉤，嚴(yán)格考核。通過建立科學(xué)有效的獎(jiǎng)懲機(jī)制，為煤礦智能化發(fā)展?fàn)I造有利環(huán)境。

國(guó)家能源集團(tuán)通過自主創(chuàng)新，踐行國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，增強(qiáng)內(nèi)部創(chuàng)新動(dòng)力，推動(dòng)關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控，在原始創(chuàng)新上取得了新突破；依托協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)，加強(qiáng)創(chuàng)新鏈產(chǎn)業(yè)鏈融合，構(gòu)建了以國(guó)家能源集團(tuán)牽頭、中國(guó)煤炭科工集團(tuán)支撐、各創(chuàng)新主體相互協(xié)同的創(chuàng)新聯(lián)合體，推動(dòng)煤礦智能化建設(shè)從量的積累邁向質(zhì)的飛躍、從點(diǎn)的突破邁向系統(tǒng)能力的提升。

自主創(chuàng)新，自主可控

在國(guó)家能源集團(tuán)統(tǒng)一規(guī)劃下，通過各子分公司自主創(chuàng)新，突破并掌握了5類智能采煤、5類智能掘進(jìn)、3類卡車無人駕駛、5類煤礦機(jī)器人、可視化遠(yuǎn)程控制和移動(dòng)巡檢等關(guān)鍵核心技術(shù)；自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)化DCS控制系統(tǒng)已在集團(tuán)公司下屬的4個(gè)選煤廠應(yīng)用，優(yōu)化了工作崗位，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到了自主可控，初步實(shí)現(xiàn)了減人、增安、提效。

國(guó)家能源集團(tuán)信息公司自主建設(shè)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)調(diào)度系統(tǒng)（基石項(xiàng)目）順利上線，打造了生產(chǎn)指揮運(yùn)營(yíng)和應(yīng)急救援指揮2個(gè)中心，具有智能調(diào)度、應(yīng)急指揮、運(yùn)營(yíng)計(jì)劃、在線監(jiān)視、數(shù)據(jù)集成、統(tǒng)計(jì)分析等6大功能，建成了“一體化集中管控、智能化高效協(xié)同、可視化高度融合”的智能化平臺(tái)。國(guó)能神東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱神東煤炭公司）基于純國(guó)產(chǎn)軟件自主研發(fā)了安全可控的煤礦智能生產(chǎn)管控平臺(tái)，自主搭建的生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫上線以來已持續(xù)采集了公司下屬13礦14井10 145臺(tái)套設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，在用測(cè)點(diǎn)267 996個(gè)。建成了煤礦生產(chǎn)大數(shù)據(jù)倉庫，徹底解決了信息孤島問題，形成了一套煤礦設(shè)備數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)。

協(xié)同創(chuàng)新，聯(lián)合攻關(guān)

1）井工煤礦建設(shè)方面，國(guó)家能源集團(tuán)與中國(guó)煤炭科工集團(tuán)聯(lián)合成立煤礦智能化協(xié)同創(chuàng)新中心，依托國(guó)家能源集團(tuán)的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和中國(guó)煤炭科工集團(tuán)的高端研發(fā)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步深化科技合作，加大關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)力度。設(shè)立了神東煤炭公司技術(shù)研究院和寧夏煤業(yè)公司技術(shù)研究院，統(tǒng)籌配置協(xié)同中心創(chuàng)新資源。雙方通力合作，資源互補(bǔ)，共同研究突破煤礦智能化建設(shè)共性難題。

2）露天煤礦建設(shè)方面，聯(lián)合航天重型工程裝備有限公司、中車集團(tuán)有限公司等合作廠商，通過電鏟、推土機(jī)等設(shè)備群遠(yuǎn)控研究，礦卡無人駕駛工業(yè)性試驗(yàn)，融合5G+北斗等國(guó)產(chǎn)化先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用，創(chuàng)新作業(yè)模式，奮力開拓露天煤礦無人化新局面。國(guó)能寶日希勒能源公司露天礦實(shí)現(xiàn)了世界首個(gè)極寒工況“5G+無人駕駛”卡車編組重載運(yùn)行，如圖2所示，通過智能化技術(shù)應(yīng)用為露天煤礦安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。

圖2 國(guó)能寶日希勒能源公司露天礦5G+極寒地區(qū)卡車編組無人駕駛

3）工控系統(tǒng)建設(shè)方面，據(jù)統(tǒng)計(jì)，煤礦各類裝備及工控操作系統(tǒng)99%以上均為國(guó)外系統(tǒng)，為全面推進(jìn)煤炭行業(yè)裝備及工控系統(tǒng)自主可控戰(zhàn)略，國(guó)能神東煤炭公司攜手華為技術(shù)有限公司共同發(fā)布了“礦鴻操作系統(tǒng)”，如圖3所示，該系統(tǒng)已成功適配綜采工作面液壓支架主控器、工作面通信控制器、組合開關(guān)顯示控制器，以及各類巡檢機(jī)器人共20種設(shè)備、398個(gè)應(yīng)用單元。今后，國(guó)家能源集團(tuán)將全力打造“礦鴻操作系統(tǒng)”生態(tài)聯(lián)盟，打破國(guó)外壟斷現(xiàn)狀，推進(jìn)煤炭行業(yè)自主可控、安全可信。

圖3 礦鴻操作系統(tǒng)發(fā)布

國(guó)家能源集團(tuán)申報(bào)建設(shè)了9個(gè)國(guó)家首批智能化示范煤礦，配套建設(shè)了10個(gè)生產(chǎn)類、4個(gè)安全類集團(tuán)智能化示范煤礦，加速了國(guó)家能源集團(tuán)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

國(guó)家首批智能化示范煤礦

神東煤炭公司大柳塔等9個(gè)煤礦入選國(guó)家首批70個(gè)智能化示范煤礦（重慶能投渝新能源有限公司打通一煤礦已關(guān)閉退出），7個(gè)井工示范煤礦在智能采煤、智能掘進(jìn)和信息基礎(chǔ)建設(shè)等方面均取得了顯著成績(jī)，大柳塔煤礦已建成智能化掘進(jìn)工作面地面分控中心，如圖4所示；神東煤炭公司已建成億噸級(jí)礦區(qū)集中管控平臺(tái)，集中調(diào)度“五礦六井”生產(chǎn)，控制范圍達(dá)到621 km2，日均調(diào)度產(chǎn)量28萬t；烏海地區(qū)首套快速掘進(jìn)系統(tǒng)投入使用，助力建井60多年的黃白茨煤礦高效發(fā)展。2個(gè)露天煤礦在礦卡無人駕駛方面均已取得突破性進(jìn)展，黑岱溝露天煤礦2個(gè)采剝工作面已實(shí)現(xiàn)2臺(tái)395B電鏟、10臺(tái)300 t級(jí)無人駕駛礦卡及輔助工程設(shè)備編組運(yùn)行。

圖4 大柳塔煤礦智能化掘進(jìn)工作面地面分控中心

國(guó)家能源集團(tuán)生產(chǎn)智能化示范煤礦

國(guó)家能源集團(tuán)確定了上灣煤礦等10個(gè)集團(tuán)級(jí)生產(chǎn)智能化示范煤礦。井工生產(chǎn)示范煤礦在智能采煤、智能運(yùn)輸和機(jī)器人應(yīng)用方面先試先行，創(chuàng)新探索。上灣煤礦建成了5G+UWB信號(hào)全覆蓋礦井，推進(jìn)輔助運(yùn)輸車輛新能源化，并結(jié)合5G等新技術(shù)，試點(diǎn)研究井下防爆電動(dòng)車無人駕駛；老石旦煤礦通過裝備智能化升級(jí)，結(jié)合井下5G全覆蓋，建成了5G+智能綜采工作面，單班作業(yè)人員由18人減至5人，實(shí)現(xiàn)了減員提效。露天生產(chǎn)示范煤礦一礦一策，精準(zhǔn)施策，西灣露天煤礦31臺(tái)220 t礦卡無人駕駛改造項(xiàng)目，通過“車-地通信”“車-地控制”，實(shí)現(xiàn)礦卡“裝-運(yùn)-卸”全流程無人駕駛，平均作業(yè)效率大幅提升。通過示范帶動(dòng)，全面推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)。

國(guó)家能源集團(tuán)安全智能化示范煤礦

安全智能化是煤礦智能化是重要組成部分，國(guó)家能源集團(tuán)同步開展煤礦安全智能化建設(shè)，部署保德煤礦等4個(gè)集團(tuán)安全智能化示范煤礦，與生產(chǎn)智能化示范煤礦同步設(shè)計(jì)，同步實(shí)施，協(xié)同推進(jìn)。以黃白茨煤礦為代表的烏海公司，開展安全智能化建設(shè)以來，全面取消夜班生產(chǎn)，徹底改變了老礦區(qū)煤礦工人“一天三班倒、24 h連軸轉(zhuǎn)”的傳統(tǒng)作業(yè)模式，員工幸福指數(shù)節(jié)節(jié)攀升，目前集團(tuán)10余處礦井已取消夜班。保德煤礦建設(shè)了礦井災(zāi)害預(yù)警可視化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)瓦斯、水、火、頂板、粉塵等典型災(zāi)害全面感知、分級(jí)預(yù)警、智能決策；建設(shè)國(guó)能神東煤炭公司首個(gè)煤礦智能通風(fēng)設(shè)施管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)感知、安全智能管控和災(zāi)變智能應(yīng)急控制，通過安全智能化建設(shè)，大幅提升煤礦安全治理水平。

為科學(xué)高效推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)，國(guó)家能源集團(tuán)采取分級(jí)、分類的方式建設(shè)。在綜合各礦井基礎(chǔ)條件、盈利狀況、可持續(xù)發(fā)展基礎(chǔ)上，開展“初、中、高”三級(jí)智能化建設(shè)：初級(jí)是指智能化技術(shù)及裝備成熟，可以直接推廣應(yīng)用；中級(jí)是指智能化技術(shù)相對(duì)成熟，屬首臺(tái)套試點(diǎn)應(yīng)用；高級(jí)是指智能化關(guān)鍵技術(shù)仍處于科研探索階段。建設(shè)內(nèi)容按照信息基礎(chǔ)、井工煤礦、露天煤礦、選煤廠、機(jī)器人等5類統(tǒng)籌規(guī)劃，整體推進(jìn)。

信息基礎(chǔ)

國(guó)家能源集團(tuán)積極推進(jìn)“兩化深度融合”國(guó)家戰(zhàn)略，在煤礦智能化建設(shè)過程中，形成了“111” 信息基礎(chǔ)模式，構(gòu)建“一平臺(tái)+一張網(wǎng)+一朵云”建設(shè)模式。研發(fā)部署一體化管控平臺(tái)，通過集成各類生產(chǎn)安全管控系統(tǒng)，打造實(shí)時(shí)感知、智能分析、精準(zhǔn)決策的管控平臺(tái)；建設(shè)專用網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用專網(wǎng)大帶寬、低時(shí)延、廣連接、全覆蓋等特點(diǎn)，實(shí)時(shí)保障“云-邊-端”高效交互；建立煤礦云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，如圖5所示，構(gòu)建煤炭板塊全局?jǐn)?shù)據(jù)視圖，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算分析能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源化管理，支撐傳統(tǒng)和智能化業(yè)務(wù)應(yīng)用。

圖5 煤礦云計(jì)算數(shù)據(jù)中心

井工煤礦

國(guó)家能源集團(tuán)不斷探索總結(jié)井工煤礦智能化建設(shè)路徑，聚焦安全高效，主要從透明地質(zhì)、智能采煤、智能掘進(jìn)、災(zāi)害預(yù)警、智能通風(fēng)、智能運(yùn)輸、智能輔助等7個(gè)方面開展智能化建設(shè)。智能采煤形成“530”建設(shè)模式，即采煤工作面智能初級(jí)階段的作業(yè)人數(shù)5人、中級(jí)階段3人、高級(jí)階段0人；智能掘進(jìn)形成“975”建設(shè)模式，即掘進(jìn)工作面智能化初級(jí)階段的作業(yè)人數(shù)9人、中級(jí)階段7人、高級(jí)階段5人；智能運(yùn)輸、智能輔助實(shí)現(xiàn)少人無人建設(shè)。

露天煤礦

國(guó)家能源集團(tuán)主要從智能穿爆、智能采剝、災(zāi)害預(yù)警、智能輔助等4個(gè)方面開展露天煤礦智能化建設(shè)。智能采剝形成“1+6+ N ”建設(shè)模式，即1臺(tái)電鏟自主作業(yè)+6臺(tái)卡車無人駕駛+ N 臺(tái)輔助設(shè)備協(xié)同作業(yè)；災(zāi)害預(yù)警實(shí)時(shí)精準(zhǔn)建設(shè)；智能輔助實(shí)現(xiàn)少人無人建設(shè)。

選煤廠

國(guó)家能源集團(tuán)率先在神東煤炭公司建成上灣智能化選煤廠，如圖6所示，并不斷優(yōu)化建設(shè)模式，形成“000”智能選煤建設(shè)模式，初級(jí)模式實(shí)現(xiàn)“固定崗位無人值守+遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)+有人巡視”，實(shí)現(xiàn)無人值守；中級(jí)模式構(gòu)建“生產(chǎn)過程少人干預(yù)+機(jī)器人巡視”，實(shí)現(xiàn)無人巡視；高級(jí)模式構(gòu)建“智能感知+智能決策+自動(dòng)執(zhí)行”，實(shí)現(xiàn)無人“黑燈”。

圖6 上灣煤礦智能化選煤廠

機(jī)器人

國(guó)家能源集團(tuán)按照《煤礦機(jī)器人重點(diǎn)研發(fā)目錄》，大力研發(fā)應(yīng)用礦用機(jī)器人，已實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)、采煤、運(yùn)煤、安控和救援等5類機(jī)器人全覆蓋，如圖7、圖8所示，多機(jī)器人協(xié)同作業(yè)。目前，各類在用煤礦機(jī)器人200余臺(tái)套，替代850余名操作工，向“少人采煤、遠(yuǎn)程掘進(jìn)、危險(xiǎn)區(qū)域無人”的目標(biāo)邁出了一大步。

圖7 錦界煤礦主運(yùn)系統(tǒng)智能巡檢機(jī)器人

圖8 準(zhǔn)能公司礦用卡車輪胎螺栓拆裝機(jī)器人

國(guó)家能源集團(tuán)將進(jìn)一步加強(qiáng)與各方的合作交流，全力全域全速推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)，力爭(zhēng)到2022年末實(shí)現(xiàn)“五個(gè)100%”（即煤礦智能化技術(shù)及建設(shè)100%覆蓋、采煤工作面100%實(shí)現(xiàn)智能化、掘進(jìn)工作面100%實(shí)現(xiàn)智能化、選煤廠100%實(shí)現(xiàn)智能化、固定崗位100%實(shí)現(xiàn)無人值守）建設(shè)目標(biāo)，為我國(guó)煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)力量。