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煤矿机械设备智能化管理

发布时间:2023-01-25 点击:5次

机器人挖煤,远没有那么简单!大数据、人工智能目前已应用

6月6日,国家重点研发计划“大型矿井综合掘进机器人”项目启动会暨实施方案评审会在山西焦煤举行,标志着该项目正式落地山西焦煤。 作为 科技 部支持的国家重点研发计划“智能机器人”重点专项2020年度3个煤矿机器人项目之一,该项目拟用3年时间完成研发。项目研发成功后,可切实缓解改善煤矿采掘衔接紧张,实现大数据、人工智能与煤矿掘进、安全高效开采的有机融合,切实将一线掘进工人从最艰苦、安全无绝对保障的作业环境里解放出来,让矿工更加体面地工作和生活,对推动煤炭开采方式变革和山西省转型综改具有重大而深远的意义。

能源在我国国民经济发展过程中仍将继续扮演至关重要的角色。 由于我国尚未完成工业化,城镇化水平还将持续提高、电气化水平还有很大提升空间,尚处于对能源和原材料消费最旺盛的阶段。其中煤炭是我国城镇化建设的重要能源,2020年,全国煤炭消费量约40.1亿吨、同比增长0.9%,预计2035年煤炭占我国一次能源消费比例仍在40%以上。因此, 对于煤炭行业,我国一直在致力于推动智能化、化解过剩产能,提高能源利用率。

煤矿智能化是煤炭高质量发展的技术支撑, 我国采煤技术经历了开云体育平台网址人工炮采、普通机械化开采、综合机械化开采和目前的智能化开采4个主要阶段。煤矿智能化是第4次煤炭行业重大技术变革。

煤矿机器人就是推动煤炭行业智能化的关键一环。《煤矿机器人重点研发目录》将煤矿机器人分为掘进、采煤、运输、安控、救援五大类。在“十三五”期间,我国累计淘汰落后产能约10.7亿吨,面对煤矿智能化,开展了“大型矿井综合掘进机器人”、“复杂地质条件煤矿辅助运输机器人”、“面向冲击地压矿井防冲钻孔机器人等应用示范类”的专项,取得了一定成果,并对一些指标进行了规范。

在2019年初,《煤矿机器人重点研发目录》公布,提出聚焦关键岗位、危险岗位,重点推进5类、38种煤矿机器人研发。随着国家政策出台,不少科研机构、煤炭企业以及机器人制造企业开始 探索 研发煤矿井下机器人。

在十四五这一新发展时期,我国对于提高能源效率提出了新的发展要求,相关专项方向也进行了一定调整。

2020年3月,国家发展改革委等8部委印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》(以下简称“意见”),对于煤矿智能化发展提出了新方向和新条件,并再次强调了将持续深化煤炭行业智能化发展的目标任务。

“意见”指出,煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,需要将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装备等与现代煤炭开发利用深度融合,最终形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能系统,从而能够实现煤矿开拓、采掘(剥)、运输、通风、洗选、安全保障、经营管理等过程的智能化运行。这种一体化、智能化发展方向对于提升煤矿安全生产水平、保障煤炭稳定供应具有重要意义。

而在2021年4月6日,安标国家矿用产品安全标志中心有限公司(以下简称安标国家中心)发布了《煤矿井下机器人安全标志管理方案》《煤矿井下机器人基本安全要求(试行)》,又对煤矿机器人提出安全要求,相关要求进一步明确、标准不断完善。

目前,我国一些煤矿正在开展智能化建设工作,但存在基础理论研发滞后、技术标准与规范不健全、平台支撑作用不够、技术装备保障不足、高端人才匮乏等问题。

同时,从市场需求、政策需求和技术要求等方面来看,煤矿机器人推广应用的难点也非常大。从需求方面来说,煤矿灾害发生不属于煤矿的常态事件,一些智能机器人的使用频率较低,研发迭代的速度不快,使救援效果受到一定影响。并且,煤矿救灾机器人需要专业团队进行维护和保养,需要培养专业操作人员队伍,而建立起这样一支专业队伍,成本相对较高。同时,安全许可、检测评定以及标准化等方面的政策和法律法规需要更加明确,引导煤矿机器人推广应用得更加高效合理。

此外,技术提升也是推进煤矿救灾机器人发展的一个重要方面,尤其在防爆设计、防爆材料、轻量化结构、电子设备集成化、人工智能以及测试手段等方面。这些是煤矿救灾机器人走向实用化过程中要解决的问题。有人提出,可借鉴其他领域的人工智能技术,应用到煤矿机器人中来,如语音识别和分析、图像增强和障碍物识别、危险气体组分分析和识别、基于图像特征的位置导航等技术。

为推动煤炭行业高质量发展,促进煤炭产业转型升级,《意见》分了三部分的详细规划目标:

——到2021年,建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿,初步形成煤矿开拓设计、地质保障、生产、安全等主要环节的信息化传输、自动化运行技术体系,基本实现掘进工作面减人提效、综采工作面内少人或无人操作、井下和露天煤矿固定岗位的无人值守与远程监控。

——到2025年,大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化,形成煤矿智能化建设技术规范与标准体系,实现开拓设计、地质保障、采掘(剥)、运输、通风、洗选物流等系统的智能化决策和自动化协同运行,井下重点岗位机器人作业,露天煤矿实现智能连续作业和无人化运输。

——到2035年,各类煤矿基本实现智能化,构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统,建成智能感知、智能决策、自动执行的煤矿智能化体系。

从目标及路径明确了三点:

1)煤炭智能化发展的愿景是:实现煤矿全时空多源信息实时感知,风险闭环管控本质安全;全流程人-机-环-管数字互联高效协同运行,生产现场全自动化作业,煤矿职工有更多幸福获得,煤炭企业有更多价值创造。

2)煤矿智能化建设应坚持分类建设,因矿施策;培育典型,示范引领;全面推进,分级达标;安全高效,质量第一的原则。

3)煤矿智能化的主要路径是“智能化生产决策控制+机器人作业”

与此同时,2020年12月,国家能源局、国家矿山安全监察局印发关于开展首批智能化示范煤矿建设的通知,确定71处煤矿作为国家首批智能化示范建设煤矿,其中井工矿66处,露天矿5处。智能化升级改造煤矿63处,新(改扩)建智能化煤矿8处。制定了《智能化煤矿分类、分级技术条件与评价》和《智能化采煤工作面分类、分级技术条件与评价》等煤矿智能化技术标准,研发了4种模式的智能化开采成套技术和装备,形成较为成熟的智能化煤矿建设推广模式。

从我国的能源结构上可以预见,在未来相当长时期内,煤炭难以被大规模替代,同时,未来在国际政治局势动荡、国际贸易保护措施盛行的大背景下, 在相当长时期内,煤炭仍是能源安全稳定供应的“压舱石”,支撑能源结构调整和转型发展的“稳定器”。

但在碳达峰碳中和这一总体要求下,也需要煤炭生产和利用方式转型,以第四次煤炭技术革命为契机,向数字化、智能化新产业和新业态转型。面对碳达峰碳中和目标,“十四五”时期能源发展需要全面贯彻“四个革命、一个合作”能源安全新战略,坚定走智能、绿色、可持续发展道路,煤炭作为我国基础能源,其高质量发展意义重大。

作为煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,煤矿智能化是煤矿综合机械化、信息化发展的新阶段,是煤炭生产力和生产方式革命的新方向,是“第四次重要技术变革”。加快推进煤矿智能化建设,构建智能+绿色煤矿工业新体系,实现煤炭资源的智能化安全高效的开采与清洁利用是我国煤炭工业新时期高质量发展的战略任务跟必由之路。推动煤炭开发利用方式变革,也是实现煤炭碳减排,构建清洁低碳安全高效的能源体系提高能源供给质量,努力实现2030年碳达峰、2060年碳中和远景目标的重要措施。

希望未来也能有更多人能够参与到煤矿机器人的建设中,让人工智能、云计算、互联网和大数据等技术为煤矿行业保驾护航。

机械智能化对煤矿安全监控的构成

分为采集层、传输层、持久层和应用层四部分。

该系统实现了煤矿生产现场多种数据采集和输出设备智能控制,具有较高可靠性和稳定性。

机械智能化就是融数字化、信息化、自动化和智能化为一体,解决农业劳动的舒适性。

试论如何优化健全煤矿机电设备管理机制求解

中图分类号:TD5 文献标识码:A 文章编号:41-1413(2012)04-0000-01

摘要:本文针对当前煤矿机电设备管理过程中存在的“设备老旧陈化、技术力量薄弱、管理职能淡化”等问题进行了深入分析,阐述了分类、分层次管理的理念,提出了进一步优化健全煤矿机电设备管理机制的措施,并结合其所能产生的综合效益,分析了加强机电设备管理,推进技术进步,在煤矿节能减排中的重要作用。

关键词:煤矿;机电设备;管理;节能减排

煤矿企业生产离不开机电设备,加之煤矿生产条件和环节的复杂性,对机电设备的安全运行提出了更高、更严格要求。本文针对当前煤矿机电设备管理中存在的问题,阐述煤矿机电设备的管理思路,建立和健全煤矿机电设备管理体制,确保煤矿企业安全生产,高产高效,并从加强设备管理的角度入手,实现煤矿节能节电,落实国家节能减排战略。

一、煤矿机电设备管理现状

(一)机电设备安全隐患多。由于受到资金的制约,在地方煤矿普遍存在设备陈旧,数量不足,超负荷或带病运转,安全保护设施不齐全等问题。

(二)技术力量相对薄弱。由于煤矿的特殊工作环境,对年轻技术人才引进有一定的影响。一些煤矿的工作条件福利待遇等相对较差,高水平的技术人员“流失”现象也比较严重。

(三)管理职能发挥受限。一般煤矿都设有专门的机电科室,但人员配备多偏重于机电生产,对机电管理方面重视不够,很多机电管理人员都未系统学习过设备管理和企业管理理论,只是凭借技术经验进行日常管理,没有建立健全高效的机电管理机制,人员不足且管理水平较低,淡化了整体的机电管理职能。

综合以上问题,矿井机电设备管理薄弱的问题还是存在的,在某些矿井还表现的比较严重,势必将引发安全、效益等多方面问题,须建立完善煤矿机电设备管理机制。

二、优化完善煤矿机电设备管理机制

(一)建立健全机电设备监督管理体系。要提高机电管理的水平,就需要重视机电管理,因矿制宜的建立和完善机电设备管理机制。首先就是要建立健全与生产相协调的机电设备监督管理体系。

1.落实标准化管理体系建设。如果改革、创新是使企业管理水平不断提升的驱动力,那么标准化就是防止企业管理水平下滑的制动器。标准化管理体系是企业高水平管理中不可或缺的组成部分。

机电质量标准化是确保矿井机电安全生产的基础。要实现标准化,不仅是要按照《煤矿安全规程》、《机电设备管理制度》等规章制度制定标准,更重要的是要认真落实制定的标准化建设目标和具体措施。必须建立标准化领导小组,加强监管,实行月考核季评比和年表彰;发现问题,及时下发通知限期整改,并进行相应处罚,调动广大职工积极性和自觉性。

(二)完善设备综合管理体系建设。要做好机电设备管理工作,就要及时掌握设备的动态,从设备的安装测试到设备的使用保养再到设备的检修报废,每一个环节都要建立规范的档案,对设备实施全过程全方位管理。科学技术的发展使得智能化的信息平台成为可能,丰富全面的信息为实现综合管理提供了基础,及时了解设备使用维修情况,统一调配,实现设备利用率的最大化;全面的掌握设备的技术资料和维修记录,便于有重点的进行检修,从而缩短修理时间提高维修质量,尽可能的降低对生产的影响;及时的了解生产需求,跟踪设备的尖端技术发展,及时对设备和技术进行更新和改造,从而合理规划资金使用,最大限度提高生产效率。建立设备综合管理体系,完善设备综合管理制度,实行了机电设备的流程化管理,为计划管理提供了重要依据。

(三)加强计划管理体系建设。计划管理作为机电管理的核心,是组织安排机电工作的重要依据之一。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆制定计划需要与现有机电设备情况,矿井生产计划,财力物力基础,技术条件要求及其他部门意见相协调制定。科学的计划管理能够合理的利用人力、物力和财力资源,有利于对煤矿整体生产经营的组织筹谋,已达到预期的目标和提高经济效益。计划管理包括长期的,中期的和短期的等多个层次,既可以是整体的设备管理计划,也可以是某一设备的购置预算计划。

建立完善协调平衡机构决定了计划能否顺利实施,在配备一定数量的日常管理人员外,应该设置调度室或调度值班制度来负责机电设备调度平衡工作,定期组织会议分析各方面情况变化,在协调平衡中有所侧重。

(二)提高机电管理队伍整体素质。建立行之有效的机电设备管理体制,离不开管理队伍整体素质的提高,在大力吸收高素质人才的同时,也要重视机电队伍内部的业务技术培训,只有掌握先进的专业技术知识,才能充分发挥先进设备的技术优势。

打破传统的培训模式,将遵守规范的意识培训和专业技能培训相结合,提高队伍的综合素质;把握培训的深度和效果,从学习设备原理性能入手,从而牢固掌握使用,熟练保养和维修;建立相应的激励机制和考核机制,通过岗位练兵和技术比武来形成良好的风气;提高机电管理队伍的创新意识,重视机电设备的技术改造,积极推广新技术、新工艺、新设备的使用。机电设备管理的复杂性要求管理者必须具备相当的管理能力,进行系统的管理理论学习显得尤为重要,吸收先进的管理理念有助于提高管理水平。

(三)完善机电设备管理规程

在管理过程中要因矿制宜,认真落实各项规章制度,实行技术人员岗位责任制,定岗定员,强化管理,将机电设备按工作任务量划分责任区,实行班组或个人包机制,以质量标准化作为硬性指标进行考核,并与经济收入相挂钩,实现效率优化,保证生产安全。

要明确指导思想,实行目标管理,对于机电设备检修工作,推行点检制。所谓机电设备点检,就是对设备运行中的关键的部位进行的制度化管理和预防性检查。通常是在经过一段时间的运行后,根据设备特点,生产状况,总结以往的维修记录和事故原因,制定日常检修的重点和检修周期,并制定高效的检查流程,将日常点检和定期检查,停机大修相结合形成科学的检修制度。机电设备维修要遵循严格报审制度。应先制定检修计划,落实检修内容、施工组织、技术措施和安全措施等,从而确保检修质量,提高设备可靠性。维修保养后,应及时存档各种设备资料,保证记录齐全,填写正确。对于大型机电设备,应该积极和厂家联合实行在线监测,依靠厂家强大的技术力量及时采取措施保障生产。

根据机电设备的运行情况,及时发现问题和需求,积极对机电设备改造创新,提高设备的性能。坚持对设备的日常保养可以缓解设备磨损,减少维修工作量。注意对安全保护装置的测试和整定,特别是对防爆电气设备的维护。此外,还要加强对配件的选型购置和管理。在对机电设备的日常管理中要分类、分层次,把设备的安全可靠性、井下供电和提升运输及流动设备的现场管理。

三、煤矿机电设备管理的综合效益与节能减排

煤矿企业与其它行业相比,生产作业环境复杂、艰苦,作业环节多,所用设备种类型号繁杂,完备的机电设备管理体制,对于矿井的生产综合效益显著。

(一)保证安全生产。对于煤矿而言,安全是需首要考虑的前提和支撑点,没有安全就没有一切。随着煤矿的机械化程度不断提高,复杂的生产条件和生产环节使得机电设备的使用大大增加,机电设备无故障工作在煤矿安全生产中起到了关键的作用。

(二)合理降低成本投入。矿井开拓采掘,井下供电、供风,矿井提升、运输,矿井通风、排水,矿井地面供电等各个环节都离不开机电设备,科学的设备管理保证了设备的高利用率和低维修成本,合理的维修使用大大延长了设备的使用寿命,从而降低了生产成本的投入。

(三)节能减排。安全、管理、技术进步是煤矿企业节能节电的三个方向,管理是节能减排的主导,节能节电是一个永恒的企业目标。通过高效的机电设备管理保证煤矿企业生产各个环节的正常高效运转,合理的调配,避免资源浪费,在管理中反馈的问题可以促进技术进步。通过强化管理,推进技术进步,挖掘矿山企业节电节能潜力,正是落实节能减排,发展循环经济战略发展的重要举措。从这些方面,都可以感受到机电设备管理对于节能减排、保持煤矿可持续发展的显著作用。

矿山支护设备智能化发展?

矿山生产的智能化发展

矿山内从前大多是用人工来开采矿石,危险性较高,而产量却无法保证。随着时代的发展,各种各样的机械设备取代了人工,比如说矿山运输设备矿井提升机的使用,大大降低了矿石、物料及人员运输的难度,也提高了矿山的产量。有人认为,矿山智能化发展就是无人化发展。但是计划是哪个矿山智能化发展并不是不需要人。

目前,对智能化的偏见主要有两种倾向。一种是对智能化概念了解不清楚,并不是所有的设备都可以成为智能化。一些矿山,不管自己的设备是不是智能化,都要冠以“智能化”的名义,一些只有信息系统的矿井也自认为是智能化……因此,一些人对智能化比较反感,认为包装的东西太多,只是一个概念性的东西;另一种是以僵化、苛刻的思维看待矿山的智能化,全面否定矿山智能化的进步。

矿山智能化是指矿山开拓设计、地测、采掘、运输、洗选、安全保障、生产管理等主要系统具有自感知、自学习、自决策与自执行的基本能力,是一个不断发展的过程。矿山智能化发展的目标是建设智慧矿山,智慧矿山与智慧社会、智慧城市、智慧交通等有类似的科学内涵。

地质测量是矿山企业所特有的,它为企业的正常生产提供尽可能准确的“主要原材料”的信息,许多年来,国内外的专家学者围绕这一问题做了大量的研究工作,取得了许多高水平的研究成果,如矿床模型的研究,地质统计学的研究等。

目前,在实际工作中,无论是地质勘查、矿山开发还是地质研究,加快矿业信息化和三维可视化软件应用是国际矿业界已经达成的普遍共识,随着现代VR三维可视化技术的发展,地测信息化将更上一个台阶,矿山数据将更清晰的展现在人们面前。未来,三维软件的普及与应用将会提速。

地下矿山的生产过程监控系统在近几年有了很大的发展,根据我国矿山目前的装备水平和管理现状,地下矿生产过程信息化、自动化方面有:

目前,遥控铲运机、遥控钻机在矿山的应用说明自动化与遥控技术已经正式进入了矿山,随着技术进步,无人采矿、无人驾驶机车、人工智能与机器人的应用势必成为矿山生产信息化、自动化的重点应用方向,并逐步完成矿山的智能升级。

智能煤矿构架中包括几个中心

①地下精准定位导航系统;

②随掘随采精准探测地质信息系统;

③智能快速掘进和采准系统,矿井通风、供排水、主副运智能系统;

④工作面智能开采系统;

⑤危险源智能预警与灾害防控系统;

⑥矿井全工位设备设施健康智能管理系统;

⑦煤矿地面分选运销与生态建设智能系统;

⑧煤矿物联网综合智能管理系统。

煤矿智能化是指煤矿开拓设计、地测、采掘、运通、洗选、安全保障、生产管理等主要系统具有自感知、自学习、自决策与自执行的基本能力。

针对控制中心页面的建设,运用丰富的可视化图表和动画效果,集成供水、通风、运输、掘锚机运作及井内三维漫游画面,形象的对井下多元应用场景进行详尽的数据解释;Hightopo可视化可融合智能感知设备数据,实现对矿井的生产环境、工作视角、设备分布、工艺流程、产量走势、巷道划分、设备运行实时状态

采用物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、智能装备等与煤炭开发技术装备进行深度融合,形成全面自主感知、实时高效互联、自主学习、智能分析决策、动态预测预警、精准协同控制的煤矿智能系统。

智能化煤矿可实现矿井地质保障、煤炭开采、巷道掘进、通风排水、生产经营等全过程的安全高效智能运行。三维立体的巷道监管效果,有利于改善矿山环境及工程实施设计,能将巷道工程变迁情况客观无误的记录和展现。

点击按键可随意切换工作区视角和井内视角,方便运维人员从不同角度观察到每条巷道的名称、视点位置、设备分布及对应的数据。巷道内部漫游设有前进、倒退等功能,易于实时了解视点位置。此外,增添聚光灯的设计会让巷道整体更加真实,仿佛身临其境。

记忆割煤、滚筒换向、自动往返及故障诊断的联动控制功能,针对采煤机故障诊断提供切实的数据依据,加速扼杀故障的萌芽。通过地面调度室即可远程遥控操作,由此达成井下少人化作业,加大煤炭资源的开采效率,为采煤机的高效安全生产奠定基础。

通过强大的渲染功能,真实还原采煤机井下运动工况的行进效果,利用 HT 可视化图表将采煤机运行的关键数据进行直观呈现。

到 2025 年,大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化;到 2035 年,各类煤矿基本实现智能化,构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统,建成智能感知、智能决策的煤矿智能化体系,实现安全绿色、高效、智能化生产。

由此可见,在矿业开采政策的呼吁下,对矿山以破坏环境的粗放开采形式都将面临淘汰。若要实现可持续发展,则需基于 5G、物联网、大数据等高新技术手段,将矿山的多类型传输网络、管理、自动化等系统进行高度集成,铸造“矿山大脑”。

随着国家环境保护力度的持续加大及能源消费结构的转型,正倒逼煤炭产业必须走绿色智能的清洁化生产之路,智慧矿山可视化解决方案恰到好处的助力实现低碳循环发展:将各生产线的控制集中于此,各生产环节信息共享、横向协作,辅助运维人员构建自主感知、智能分析、科学决策、集约高效的数字化矿山。