智能選煤廠建設(shè)探索與研究

胡文濤

（中平信息技術(shù)有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467000）

0 引言

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)逐漸成熟并廣泛應(yīng)用，信息化、智能化改造已逐步成為煤炭企業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)[1]。中國(guó)平煤神馬集團(tuán)提出了按照機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人、智能化無(wú)人的思路，以“集團(tuán)大數(shù)據(jù)”“可視化礦山”和“可視化工廠”為基礎(chǔ)，圍繞“智慧企業(yè)”“智能礦山”和“智慧工廠”建設(shè)，通過(guò)打造生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理、安全、環(huán)保等智慧化矩陣，打造“智慧平煤神馬”。通過(guò)“綠色、智能、技術(shù)”三大改造，推動(dòng)產(chǎn)品向產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈高端邁進(jìn)，使資源在產(chǎn)業(yè)鏈中耦合共生、聚變?cè)鲋?，不斷提高產(chǎn)品附加值，力爭(zhēng)通過(guò)3～5年調(diào)整，推動(dòng)集團(tuán)全部產(chǎn)業(yè)走上全球價(jià)值鏈中高端的智能化建設(shè)目標(biāo)。

根據(jù)中國(guó)平煤神馬集團(tuán)“以煤為本、相關(guān)多元”的發(fā)展戰(zhàn)略，選煤廠是“立足煤、延伸煤、超越煤，對(duì)接整合煤焦、尼龍產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，打造了多條國(guó)內(nèi)一流的特色煤基化工產(chǎn)業(yè)鏈”中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是集團(tuán)智能化建設(shè)目標(biāo)中“智慧工廠”建設(shè)的主要目標(biāo)。

1 智能選煤廠建設(shè)探索與研究

智能化選煤廠是基于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，集成各類(lèi)傳感器、自動(dòng)控制器、傳輸網(wǎng)絡(luò)、軟件等，形成一套智慧體系，能夠主動(dòng)感知、自動(dòng)分析，依據(jù)深度學(xué)習(xí)的知識(shí)庫(kù)，形成最優(yōu)決策模型、并對(duì)各環(huán)節(jié)實(shí)施自動(dòng)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)管理等環(huán)節(jié)安全、高效、經(jīng)濟(jì)、綠色的智能化選煤廠。

1.1 智能選煤廠建設(shè)探索

智能選煤廠建設(shè)的研究已有很多，薛海峰對(duì)智能化選煤廠架構(gòu)進(jìn)行了探討，對(duì)未來(lái)將要實(shí)現(xiàn)的建設(shè)目標(biāo)以及在建設(shè)過(guò)程中需要采取的措施進(jìn)行了闡述，提出了一些適合選煤技術(shù)發(fā)展的建議[2]。王碧清等根據(jù)企業(yè)管理與智能化管理的思想，對(duì)選煤廠智能化管理系統(tǒng)的模型進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)[3]。為達(dá)到崗位無(wú)人化、少人化的目標(biāo)，必須加快智能工廠技術(shù)研發(fā)和推廣，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減少作業(yè)人員。

1.2 智能選煤廠建設(shè)研究

選煤廠智能化建設(shè)從五個(gè)智能平臺(tái)進(jìn)行建設(shè)：智能基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)、智能生產(chǎn)管控平臺(tái)、智能綜合信息平臺(tái)、智能生活平臺(tái)、智能決策支持平臺(tái)，系統(tǒng)實(shí)施采用統(tǒng)一規(guī)劃、分期建設(shè)的方法（見(jiàn)圖1）。

1.2.1 基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)

智能基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)采用先進(jìn)的信息辦公網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸、工業(yè)控制網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、智能調(diào)度室等技術(shù)奠定基礎(chǔ)，打造安全生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理的各個(gè)環(huán)節(jié)以實(shí)現(xiàn)管控的數(shù)字化、自動(dòng)化、可視化、流程化，目標(biāo)是建立高速暢通的信息通道。

智能工廠是自動(dòng)化與信息化高度融合的綜合工程，為保證生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化安全可靠及辦公人員訪問(wèn)生產(chǎn)系統(tǒng)查詢數(shù)據(jù)的高效便捷，必須采取有效措施對(duì)整個(gè)企業(yè)的工業(yè)網(wǎng)和辦公網(wǎng)進(jìn)行安全控制，避免由于病毒、木馬、蠕蟲(chóng)等感染造成的系統(tǒng)癱瘓風(fēng)險(xiǎn)，并有效規(guī)避由于人員誤操作造成的網(wǎng)絡(luò)故障。

1.2.2 生產(chǎn)管控平臺(tái)

智能生產(chǎn)管控平臺(tái)建設(shè)是生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)集成的核心內(nèi)容，采用國(guó)外知名大公司的SCADA軟件，搭建統(tǒng)一的軟件監(jiān)控平臺(tái)。在此平臺(tái)上通過(guò)人機(jī)界面（HMI）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)設(shè)備工況，并對(duì)各子系統(tǒng)的I/O進(jìn)行控制。通過(guò)已建成的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)，在調(diào)度指揮控制中心實(shí)現(xiàn)所有自動(dòng)化子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、發(fā)布，完成一個(gè)信息集中控制顯示的平臺(tái)，同時(shí)在企業(yè)信息管理網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)Web可以看到安全、生產(chǎn)實(shí)時(shí)信息。

圖1 選煤廠智慧工廠建設(shè)示意圖

1.2.3 綜合信息平臺(tái)

在統(tǒng)一信息化管理平臺(tái)和一體化監(jiān)控平臺(tái)的基礎(chǔ)上，結(jié)合集團(tuán)應(yīng)用系統(tǒng)與選煤廠的實(shí)際信息化需求，打造涵蓋安全、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、保障等各方面，實(shí)時(shí)、專業(yè)的安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)和安全生產(chǎn)輔助決策支持系統(tǒng)。在創(chuàng)新方面，大力建設(shè)智能工廠、智能化實(shí)驗(yàn)室等延伸應(yīng)用，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行最大可能的綜合利用；在云平臺(tái)的基礎(chǔ)上，打造移動(dòng)辦公、移動(dòng)智能工廠應(yīng)用，保證信息在部門(mén)與部門(mén)之間、生產(chǎn)單位與管理部門(mén)之間的共享與傳遞。

1.2.4 智能生活平臺(tái)

智能生活平臺(tái)體現(xiàn)在對(duì)職工工作、生活的一卡通全面支持。持有工作卡的人員可以方便快速的考勤、通行、辦公、用車(chē)、就餐、洗浴等，享受一站式快捷服務(wù)，補(bǔ)貼、計(jì)費(fèi)、免費(fèi)服務(wù)都可以通過(guò)刷卡進(jìn)行，不僅方便了職工的工作和生活，而且強(qiáng)化了安全管理。

1.2.5 決策支持平臺(tái)

智能工廠不僅體現(xiàn)在做好生產(chǎn)自動(dòng)化和管理信息化的各個(gè)子系統(tǒng)上，還更多地體現(xiàn)在各子系統(tǒng)的良好運(yùn)行、數(shù)據(jù)共享、協(xié)同工作、聯(lián)動(dòng)反應(yīng)、移動(dòng)化應(yīng)用和管理等方面。

安全生產(chǎn)輔助決策以云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為支撐，以行業(yè)、集團(tuán)、廠制定的各類(lèi)安全生產(chǎn)規(guī)程、規(guī)范為知識(shí)依據(jù)，結(jié)合生產(chǎn)自動(dòng)化、安全生產(chǎn)日常獲取的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，基于動(dòng)態(tài)三維地質(zhì)模型和虛擬工廠平臺(tái)，對(duì)安全生產(chǎn)的各類(lèi)信息進(jìn)行展示、分析、推理，挖掘歷史數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的模式和知識(shí)，診斷并概括現(xiàn)勢(shì)安全狀態(tài)，預(yù)測(cè)未來(lái)安全形勢(shì)，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)診斷和輔助決策。

通過(guò)仿真技術(shù)平臺(tái)，整合全廠控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)、消防安全數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、物流數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、地理信息系統(tǒng)等數(shù)據(jù)接口，對(duì)三維模型進(jìn)行深度開(kāi)發(fā)，形成一整套數(shù)據(jù)可視化產(chǎn)品。利用GIS平臺(tái)進(jìn)行災(zāi)難逃生路線解算，并將相關(guān)解算結(jié)果在三維場(chǎng)景中進(jìn)行展示。

2 技術(shù)展望

智能工廠建設(shè)過(guò)程實(shí)質(zhì)上是信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與制造技術(shù)融合，新業(yè)態(tài)、新模式不斷涌現(xiàn)的過(guò)程。隨著移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等信息技術(shù)創(chuàng)新體系的演進(jìn)以及與傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)的融合創(chuàng)新，智能工廠將發(fā)展出全新的模式和業(yè)態(tài)。從新模式來(lái)看，在生產(chǎn)模式層面，智能工廠將實(shí)現(xiàn)由過(guò)去的 “人腦分析判斷+機(jī)器生產(chǎn)制造”方式轉(zhuǎn)變?yōu)椤皺C(jī)器分析判斷+機(jī)器生產(chǎn)制造”的方式，在商業(yè)模式層面，智能工廠將催生網(wǎng)絡(luò)眾包、異地協(xié)同設(shè)計(jì)、大規(guī)模個(gè)性化定制、遠(yuǎn)程診斷、精準(zhǔn)供應(yīng)鏈管理等新模式。從新業(yè)態(tài)來(lái)看，信息技術(shù)的升級(jí)應(yīng)用，將會(huì)發(fā)展成為工業(yè)云服務(wù)、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、全生命周期管理、總集成總承包等新業(yè)態(tài)。