煤炭行業(yè)作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)保領(lǐng)域的重要細(xì)分行業(yè)，一直以來都是中國聯(lián)通關(guān)注的焦點，而煤礦智能化建設(shè)也是當(dāng)前煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型的重要方向。在5G新基建技術(shù)條件下，怎么轉(zhuǎn)，以怎樣的方式來轉(zhuǎn)?山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)臺頭煤焦有限責(zé)任公司(以下簡稱“臺頭煤礦”)在中國聯(lián)通5G技術(shù)的加持下著手打造智能礦山項目，給出了更多答案。
煤礦智能化轉(zhuǎn)型是大勢所趨
“煤炭行業(yè)是高度流程行業(yè)，歷來以工作地質(zhì)條件復(fù)雜、環(huán)境惡劣、自然災(zāi)害多為特點，安全形勢嚴(yán)峻，嚴(yán)重阻礙了煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。”臺頭煤礦總經(jīng)理兼礦長高永林在接受記者采訪時表示，風(fēng)險高、條件差、用人難、功效低等是以往煤炭行業(yè)生產(chǎn)中難以避免的難題。“煤礦智能化轉(zhuǎn)型是大勢所趨。這也是新時期推動能源科技創(chuàng)新、培育轉(zhuǎn)型升級新動能、激發(fā)能源革命新活力、實現(xiàn)煤礦高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略任務(wù)和必由之路!”
2020年12月4日，國家能源局、國家煤礦安全監(jiān)察局發(fā)布《關(guān)于開展首批智能化示范煤礦建設(shè)的通知》，提到要以建設(shè)少人無人智能化示范煤礦為目標(biāo)。
聯(lián)通(山西)產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有限公司總經(jīng)理李藝告訴記者：“5G設(shè)備下井，從根本上解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)難以滿足井下高危環(huán)境、惡劣環(huán)境、移動生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境多變、戰(zhàn)線長、設(shè)備及傳感器數(shù)量龐大、用人多等問題。”
智能綜采工作面是智能礦山建設(shè)核心
綜采工作面全稱為綜合機械化回采工作面，是指擁有液壓支架、大功率刮板輸送機、雙滾筒采煤機的回采工作面。綜采工作面是現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)，是煤礦生產(chǎn)中設(shè)備最多、環(huán)境最惡劣、工作最復(fù)雜的系統(tǒng)。以往在沒有5G無線技術(shù)的條件下，綜采工作面只能采用有線網(wǎng)絡(luò)將各個相關(guān)設(shè)備聯(lián)系在一起，實現(xiàn)彼此數(shù)據(jù)通信。
為了實現(xiàn)5G對臺頭煤礦智能綜采工作面的改造，中國聯(lián)通在工作面部署了“1個核心控制系統(tǒng)﹢9個子系統(tǒng)”，并針對綜采設(shè)備的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。據(jù)中國聯(lián)通5G﹢智能礦山項目負(fù)責(zé)人峁秋琪介紹，整個綜采工作面智能控制成套裝備可以看作一個大型的采煤機器人，其核心控制系統(tǒng)——綜采工作面自動化順槽集中控制系統(tǒng)就是它的大腦，通過操作人員的人機交互實現(xiàn)指揮采煤、井下調(diào)度、一鍵啟停采煤工作，并監(jiān)控采煤工作面的設(shè)備運行情況。高永林向記者介紹，其9個組成子系統(tǒng)可以看作采煤機器人的四肢，實現(xiàn)對各個綜采工作面運行設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，操作人員在井上、硐室等更加安全的位置操控系統(tǒng)，5G網(wǎng)絡(luò)可看作一條高速公路，負(fù)責(zé)高速并可靠地將指令傳送給安裝在采煤機上的控制器，控制采煤機的工作，將采煤工作的操作端拉遠(yuǎn)，在一定程度上保障工人的生命安全。
5G﹢綜采工作面實現(xiàn)煤礦顛覆性變革
以往，煤礦環(huán)境條件非常惡劣，長期在井下的工人常常伴隨著呼吸道職業(yè)病，采煤過程中需要工人對綜采工作面設(shè)備進(jìn)行手動開關(guān)操作，人力投入比較大，危險系數(shù)也比較高。而5G﹢綜采工作面利用5G技術(shù)，以其大帶寬、廣連接、低時延的特點，以及擁有較高的下行速率和上行速率，能夠保證對綜采工作面綜采設(shè)備可靠高速的網(wǎng)絡(luò)連接，對綜采設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)測和自動控制，實現(xiàn)綜采工作面自動化開采，將整個綜采工作面的操作人員減至6人，最大化實現(xiàn)減員提效，實現(xiàn)安全、高效生產(chǎn)。
李藝向記者透露，該項目充分響應(yīng)了集團(tuán)公司在創(chuàng)新產(chǎn)品“新高地”工程中，對“重點領(lǐng)域創(chuàng)品牌”的要求。當(dāng)前，該項目行業(yè)影響力持續(xù)提升，已經(jīng)實現(xiàn)了臺頭煤礦五個方面的“優(yōu)越性”：一是實用性，使系統(tǒng)的功能盡可能地完善并充分加以利用，易于維護(hù);二是可靠性，針對煤炭生產(chǎn)對安全生產(chǎn)的特殊要求，選用高可靠設(shè)備，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行;三是先進(jìn)性，采用國際上先進(jìn)的5G通信技術(shù)和自動控制技術(shù)，針對場景的網(wǎng)絡(luò)切片和控制算法進(jìn)行融合;四是開放性，遵循有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，公開各種通信協(xié)議接口，系統(tǒng)間具有良好的互聯(lián)、互操作能力;五是整體性，系統(tǒng)設(shè)計時充分考慮各個系統(tǒng)之間的相互關(guān)聯(lián)及整合，盡可能提高系統(tǒng)的整體利用效率。
5G﹢智能綜采工作面在綜采面移動設(shè)備遠(yuǎn)程控制等關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行了創(chuàng)新改造，是煤礦生產(chǎn)工藝的顛覆性變革，使5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用場景的深度和廣度在煤礦這一特殊場景下有了開創(chuàng)性的拓展。作為全國首個井下5G智能綜采工作面，臺頭煤礦工作面在煤礦最具復(fù)雜性的采煤工作面開啟了智能化建設(shè)工作，將為“少人和無人礦山”建設(shè)提供重要的借鑒。這一新技術(shù)變革標(biāo)志著中國聯(lián)通走在了5G﹢智能礦山這一垂直領(lǐng)域的前列。
數(shù)字化轉(zhuǎn)型需要重構(gòu)企業(yè)文化
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