潞安集團(tuán)高河能源：精準(zhǔn)定位促進(jìn)“三精”管理 助力智能礦山建設(shè)

文/劉永升 李一橋

“創(chuàng)新，是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力?！苯陙?，潞安集團(tuán)高河能源公司全力推進(jìn)智能開采、綠色開采、科學(xué)開采的戰(zhàn)略部署，率先開展“礦井動目標(biāo)精準(zhǔn)定位關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”，與精益化生產(chǎn)、精準(zhǔn)化管控、精細(xì)化操作“三精”管理相融合，提升了“三精”管理成效，促進(jìn)了智能礦山建設(shè)。該系統(tǒng)于2018年9月獲得中國煤炭工業(yè)協(xié)會科技進(jìn)步一等獎，高河能源也成為全球第一個實現(xiàn)精準(zhǔn)定位的井工礦山。

定準(zhǔn)位才能邁穩(wěn)步走對路

潞安集團(tuán)以打造數(shù)字礦山、智能礦山、智慧礦山為目標(biāo)，綜合運用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、增強現(xiàn)實等先進(jìn)技術(shù)，大力推進(jìn)以“精益化生產(chǎn)、精細(xì)化操作、精準(zhǔn)化管控”為主要內(nèi)容的礦井集約高效生產(chǎn)“三精”管理。高河能源是潞安集團(tuán)創(chuàng)新性以“精準(zhǔn)定位”推動“三精管理”的試點單位。

2015年12月，高河地下北斗精準(zhǔn)定位系統(tǒng)立項；2016年6月開展技術(shù)選型、軟硬件開發(fā)工作，10月進(jìn)行系統(tǒng)測試、功能優(yōu)化；2017年，率先開展“礦井自動目標(biāo)精準(zhǔn)定位關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”項目研發(fā)，11月，該系統(tǒng)在高河能源全面部署，目前已覆蓋巷道50km，所有在用車輛、采煤機、掘進(jìn)機均安裝了定位卡，井下員工均佩戴人員定位卡；該系統(tǒng)于2018年初通過中國煤炭工業(yè)協(xié)會專家組鑒定，被認(rèn)定為“突破了煤礦傳統(tǒng)定位系統(tǒng)升級改造中的多項關(guān)鍵技術(shù)，達(dá)到國際領(lǐng)先水平”。

“地下北斗精準(zhǔn)定位+地理信息+智能化控制系統(tǒng)”引進(jìn)當(dāng)今世界最為先進(jìn)的井下北斗精準(zhǔn)定位平臺，由傳統(tǒng)區(qū)域定位，提升為精準(zhǔn)時空定位，在信號遮擋、衰減、干擾等條件下，可有效實現(xiàn)多維精準(zhǔn)定位功能，實時定位精度達(dá)到厘米級，對推進(jìn)人員、車輛、設(shè)備精準(zhǔn)定位，探索無人值守、無人化工作面建設(shè)，實施智能煤礦及無人化礦井建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)與示范工程，具有重要推進(jìn)作用。在與“三精”管理相融合后，更是實現(xiàn)了對井下隊組“工時利用率、開機率、正規(guī)循環(huán)率”的有效管控。

推行該系統(tǒng)后，高河能源礦井采煤效率整體提升8.3%，減少綜采配采隊組一個生產(chǎn)班；掘進(jìn)效率整體提升14.2%，減少三個掘進(jìn)隊組；總體減人達(dá)到200人左右，單班入井人數(shù)減少60人，提效減人、“一優(yōu)三減”目標(biāo)穩(wěn)步實現(xiàn)。

定準(zhǔn)位才能更高效更安全

高河能源立體化推進(jìn)礦井精準(zhǔn)定位管理，以定位裝置為信息源，為全礦下井職工配備了定位卡，終端續(xù)航可達(dá)400小時；以基站為信息搜集處理中心，在井下各主要巷道、工作面覆蓋安裝了153臺基站，單基站可滿足200個終端同時定位；以電腦終端為畫面顯示，可滿足多樣化信息查詢、消息提醒、聯(lián)系呼叫等功能，具有“實時定位、歷史查詢、交互管理、圖表顯示”的特點，可實現(xiàn)對井下各作業(yè)環(huán)節(jié)的超前預(yù)控、過程受控、全程監(jiān)控。

具體來看，在井下人員精準(zhǔn)定位管理中，將職工的照片、姓名、單位、工種等基本信息，錄入到定位射頻卡中。職工隨身攜帶射頻卡下井后，可實現(xiàn)“定點”監(jiān)測，查詢職工在任意時間、任意地點的瞬時工作狀態(tài)；可實現(xiàn)“區(qū)間”監(jiān)測，查詢職工段時間的出勤信息、在崗狀況，以此來判斷工作是否高效。

在井下車輛精準(zhǔn)定位管理中，為無軌膠輪車安裝定位卡，將車輛編號、檢修完好情況、類型用途等錄入定位卡中，可以實現(xiàn)車輛的實時位置定位、實時狀態(tài)查詢。通過與地面監(jiān)控屏幕聯(lián)網(wǎng)，可為車輛調(diào)度、車輛違章監(jiān)控，提供靜態(tài)、動態(tài)的實時或歷史車輛運行模擬圖。

在區(qū)域精準(zhǔn)定位管理中，立足井下人員、車輛精準(zhǔn)定位管理，可自由圈定曲線、矩形、圓形、多邊形等覆蓋區(qū)域內(nèi)人員、車輛總數(shù)的精準(zhǔn)統(tǒng)計，或不同時段人流、車流的精準(zhǔn)掌控；可通過提前設(shè)置參數(shù)，對目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的人員進(jìn)行危險預(yù)警；可掌握目標(biāo)區(qū)域內(nèi)人員、車輛的整體分布情況，方便高精度、高效率管理。

在透明地質(zhì)平臺管理中，把精準(zhǔn)定位系統(tǒng)和透明地質(zhì)平臺相結(jié)合，將地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)輸入定位裝置。精準(zhǔn)定位系統(tǒng)可發(fā)揮“雷達(dá)”預(yù)警作用，發(fā)揮“多維精準(zhǔn)定位、實時定位精度達(dá)到厘米級”作用，在過地質(zhì)構(gòu)造、遇斷層、臨保護(hù)煤柱、需探放水、近“三下開采”區(qū)域等不同情況下，提醒預(yù)報，便于對可預(yù)測隱患進(jìn)行精細(xì)化管控。

在“三率”管理中，基于精確位置和環(huán)境監(jiān)測、工況監(jiān)測數(shù)據(jù)，可自動采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計匯總各生產(chǎn)單元的開機率、正規(guī)循環(huán)率和工時利用率，實現(xiàn)“三率”的數(shù)字化展現(xiàn)、統(tǒng)計、匯總、對比，清晰展示計劃值與實際值，方便橫向、縱向查詢比較，為優(yōu)化生產(chǎn)工藝工序提供數(shù)據(jù)支撐。通過E2307綜采工作面試驗數(shù)據(jù)顯示，工時利用率從87%提升到94.8%，開機率從93.4%提升到99%，正規(guī)循環(huán)率從90%提升到99%，集約高效生產(chǎn)優(yōu)勢愈發(fā)明顯。

定準(zhǔn)位未來才會更有所期

精準(zhǔn)定位的本質(zhì)，是精準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集?！袄迕准墝崟r精準(zhǔn)定位”是北斗增強系統(tǒng)定位的重大突破，放眼未來，該系統(tǒng)將發(fā)揮更大作用。

有利于“三維礦道建?！?。目前使用的礦井地圖為二維平面地圖，只能同平面顯示物體間相對位置。通過在巷道空間內(nèi)為各物體安裝定位卡，可立體化確定井下巷道中關(guān)鍵位置、關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵崗位布局，通過基站收集并處理生成3D影像，將平面精準(zhǔn)定位升級成立體定位，構(gòu)建三維模型，表現(xiàn)礦井的三維空間信息。精準(zhǔn)定位采煤、移架、頂溜、放煤四個工序的相對位置，將監(jiān)測數(shù)據(jù)和調(diào)度平臺聯(lián)動，從而反饋調(diào)整現(xiàn)場機組行進(jìn)速度，減少操作隨意性，提高協(xié)作效率，合理銜接工序，增加開機時間，保證開機率。

有利于優(yōu)化交互方式。一方面，可“點對點—人人交互”，升級“一個工作面、一部電話”的通訊方式，和“多層級現(xiàn)場管理、電話遙控溝通”的管理模式，將精準(zhǔn)定位與精準(zhǔn)通訊相結(jié)合，調(diào)度臺直接與現(xiàn)場作業(yè)人員精準(zhǔn)溝通，縮減現(xiàn)場管理層級、減少管理作業(yè)人員，實現(xiàn)初步“減人”。另一方面，可“點對點—人機交互”，基于精準(zhǔn)定位采集設(shè)備運行信息，以畫面直觀反映到遠(yuǎn)程集中調(diào)度控制平臺，員工可通過調(diào)度平臺，遠(yuǎn)程操控工作面設(shè)備，實現(xiàn)再次“減人”。未來，還可“點對點—機機交互”，基于精準(zhǔn)定位，采集礦井各崗位、各工序數(shù)據(jù)信息，把操作者升級為智能化、數(shù)字化電腦芯片控制等，融入大數(shù)據(jù)技術(shù)，體現(xiàn)出處理速度快、靶向操作準(zhǔn)、環(huán)節(jié)銜接優(yōu)等優(yōu)勢，形成煤礦系統(tǒng)萬物互聯(lián)、全自動控制，變“監(jiān)測”為“監(jiān)控”，最終實現(xiàn)“無人化工作面”“無人開采”，真正意義上形成“環(huán)節(jié)最簡、系統(tǒng)最優(yōu)、用人最少、成本最低、安全最好、效率最高、效益最佳”的集約高效生產(chǎn)模式。

未來，高河能源將持續(xù)探索應(yīng)用地下北斗精準(zhǔn)定位促進(jìn)“三精管理”，以智慧驅(qū)動智能，促進(jìn)全業(yè)務(wù)平臺的自動化、智能化和集成化管控，實現(xiàn)井下少人無人、地面遠(yuǎn)程控制，全力打造有頭腦、會思考的智慧礦山。