信息化系統(tǒng)在能源企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中的作用分析

李久明

(中國(guó)中煤能源集團(tuán)有限公司 生產(chǎn)基建管理部，北京 100120)

信息化建設(shè)是能源企業(yè)生產(chǎn)管理的方向和趨勢(shì)[1]。2019年國(guó)家發(fā)改委《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整目錄》發(fā)布，鼓勵(lì)加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，促進(jìn)制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化升級(jí)。2020年《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》對(duì)促進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)提出了要求，到2035年，各類煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化，構(gòu)建多產(chǎn)業(yè)鏈、多系統(tǒng)集成的煤礦智能化系統(tǒng)，建成智能感知、智能決策、自動(dòng)執(zhí)行的煤礦智能化體系。2021年《能源領(lǐng)域5G應(yīng)用實(shí)施方案》提出，進(jìn)一步拓展能源領(lǐng)域5G應(yīng)用場(chǎng)景，建設(shè)煤礦井上井下5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)系統(tǒng)，搭建智能化煤礦融合管控平臺(tái)、企業(yè)云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)處理中心等基礎(chǔ)設(shè)施，探索智能采掘及生產(chǎn)控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)與安全防護(hù)，促進(jìn)智能煤礦建設(shè)。目前隨著“兩化”的深度融合，傳感設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備得到了廣泛應(yīng)用，由此產(chǎn)生了大量生產(chǎn)、化驗(yàn)等類型多樣、來源復(fù)雜的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)分散在各個(gè)系統(tǒng)中，企業(yè)之間存在信息孤島，缺乏有效關(guān)聯(lián)。通過篩選、存儲(chǔ)和深入挖掘其中有價(jià)值的信息，有助于集團(tuán)企業(yè)將煤炭加工管理提高到新的水平。一些機(jī)構(gòu)開展了信息平臺(tái)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，王勇等人[2-3]提出煤礦多系統(tǒng)融合聯(lián)動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，基于WebGIS技術(shù)在一張圖上展示人員定位、安全監(jiān)控、視頻監(jiān)控、井下廣播的全部信息。梁勇等人[4]創(chuàng)建了一張總覽圖式生產(chǎn)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，除監(jiān)測(cè)監(jiān)控之外，還包括發(fā)布圖文資料，顯示庫(kù)存狀態(tài)的功能，涵蓋采煤設(shè)備、煤炭洗選、倉(cāng)儲(chǔ)、裝車、運(yùn)輸、發(fā)電及環(huán)保、港口存儲(chǔ)、輔助生產(chǎn)等各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)狀態(tài)。多個(gè)系統(tǒng)的融合得到了實(shí)現(xiàn)[5-7]，然而仍處于數(shù)據(jù)積累階段。應(yīng)用信息化系統(tǒng)深入挖掘分析，對(duì)提高生產(chǎn)管理和煤質(zhì)管理具有重要意義[8-10]。

1 信息化系統(tǒng)概況

信息化系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)集成、監(jiān)視監(jiān)控、生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度統(tǒng)計(jì)、質(zhì)量管理和應(yīng)急指揮等功能，集成了高清工業(yè)視頻綜合系統(tǒng)、可視調(diào)度電話系統(tǒng)、大屏顯示系統(tǒng)、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)信息系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和人員定位系統(tǒng)。

高清視頻綜合平臺(tái)通過級(jí)聯(lián)方式整合二級(jí)公司視頻設(shè)備，實(shí)現(xiàn)視頻資源的統(tǒng)一集中管理和關(guān)鍵場(chǎng)所安全監(jiān)控全覆蓋。

可視電話平臺(tái)與其他終端互聯(lián)互通，通過一鍵組呼發(fā)布信息，組建視頻會(huì)議，開展業(yè)務(wù)會(huì)商，與高清視頻平臺(tái)無(wú)縫對(duì)接，調(diào)取視頻畫面。

生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)信息系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器架構(gòu)，包括表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層和集成層。表示層負(fù)責(zé)處理用戶的輸入和向用戶輸出，實(shí)現(xiàn)頁(yè)面渲染、數(shù)據(jù)展示；業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)建立數(shù)據(jù)庫(kù)連接，根據(jù)用戶的請(qǐng)求生成訪問數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢語(yǔ)句，并返回用戶；數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)實(shí)際的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和檢索，響應(yīng)數(shù)據(jù)請(qǐng)求并返回業(yè)務(wù)邏輯層；集成層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取和集成，通過前置服務(wù)器取得化工企業(yè)DCS數(shù)據(jù)、安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)層。

2 生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)重點(diǎn)工作

2.1 安全生產(chǎn)

安全是企業(yè)生存和經(jīng)營(yíng)效益的根本，我國(guó)90%以上的煤礦屬于井工礦，人員聚集，作業(yè)空間受限，地質(zhì)災(zāi)害多，影響因素復(fù)雜，屬于高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)，容易因設(shè)備事故和安全事故導(dǎo)致企業(yè)無(wú)法正常生產(chǎn)，影響經(jīng)營(yíng)效益。生產(chǎn)過程需要保證井上與井下、生產(chǎn)企業(yè)與集團(tuán)公司的調(diào)度通訊暢通，記錄設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和瓦斯檢測(cè)等數(shù)據(jù)。經(jīng)過洗選加工的精煤輸送至下游煤化工、電廠。煤化工企業(yè)以煤為主要原料和燃料，生產(chǎn)甲醇、尿素、烯烴等化工產(chǎn)品，工藝連鎖、安全連鎖復(fù)雜，裝置故障容易造成停車等安全事故。各個(gè)業(yè)務(wù)板塊都需要安全調(diào)度系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，當(dāng)發(fā)生影響安全運(yùn)行的故障或隱患時(shí)，及時(shí)發(fā)出指令，采取措施，督促執(zhí)行。

2.2 穩(wěn)產(chǎn)保供

研究表明，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度與能源消費(fèi)變化顯著相關(guān)，經(jīng)濟(jì)變化引領(lǐng)能源消費(fèi)變化。雖然2018年我國(guó)煤炭消費(fèi)在一次能源消費(fèi)中的比重降至60%以下，但煤炭仍是能源消費(fèi)的主要來源[11]。當(dāng)前煤炭基礎(chǔ)儲(chǔ)量的增速遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上生產(chǎn)開發(fā)擴(kuò)張的速度，國(guó)內(nèi)煤炭供應(yīng)呈現(xiàn)緊平衡狀態(tài)，尤其東部地區(qū)消費(fèi)占比34.1%，供需矛盾更加顯著[12]。進(jìn)口煤炭在國(guó)內(nèi)煤炭供應(yīng)總量中占比6%，成為國(guó)內(nèi)煤炭供應(yīng)的重要組成部分，也是影響港口、電廠、企業(yè)煤炭庫(kù)存最為顯著的因素，影響著煤價(jià)波動(dòng)，較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)仍需保持國(guó)內(nèi)煤炭主體能源的穩(wěn)定供應(yīng)，保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展能源需求。

生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程中制定合理的煤炭、化工、電力生產(chǎn)計(jì)劃，將年度計(jì)劃逐月分解，各個(gè)月份動(dòng)態(tài)調(diào)整，保證年度計(jì)劃的落實(shí)。統(tǒng)計(jì)采掘進(jìn)度完成情況，保證正常接續(xù)。組織晉蒙陜疆等地煤礦按長(zhǎng)協(xié)計(jì)劃穩(wěn)定供應(yīng)，重點(diǎn)時(shí)段釋放露天礦優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能，跟蹤發(fā)運(yùn)港口的鐵路運(yùn)輸量、裝船數(shù)量，依托鐵路、海運(yùn)等銷售渠道，將煤炭及煤化工產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)较掠涡袠I(yè)。

2.3 提質(zhì)增效

提高產(chǎn)品質(zhì)量是生產(chǎn)企業(yè)獲得較強(qiáng)國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的保障措施。煤炭生產(chǎn)企業(yè)為應(yīng)對(duì)環(huán)保政策的升級(jí)，需加快轉(zhuǎn)型升級(jí)，重視煤炭清潔化利用。通過精細(xì)化質(zhì)量管理，建立各崗位的質(zhì)量管理責(zé)任制，提高產(chǎn)品煤質(zhì)量和洗選比例，控制灰分，降低運(yùn)輸成本。不斷增加清潔能源供應(yīng)量，將污染控制在源頭。日常經(jīng)營(yíng)管理過程中，控制水、電、介耗，降低資源和能源消耗，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效。

3 信息化系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 安全管理

信息化系統(tǒng)融合了生產(chǎn)企業(yè)的高清視頻監(jiān)控、可視調(diào)度電話、大屏顯示系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)信息系統(tǒng)，集團(tuán)總部可隨時(shí)調(diào)閱視頻、查詢安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、與所屬企業(yè)直播IP調(diào)度電話，解決了以往各系統(tǒng)在廠礦與總部之間、總部各業(yè)務(wù)部門之間的信息孤島問題。各系統(tǒng)均可連接大屏，在事故處置過程中實(shí)現(xiàn)視頻、數(shù)據(jù)、圖紙上墻展示，有助于高效全面地開展安全工作。

高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用集團(tuán)、二級(jí)公司和三級(jí)廠礦三級(jí)架構(gòu)，通過行業(yè)領(lǐng)先的工業(yè)視頻監(jiān)控平臺(tái)與所屬企業(yè)視頻系統(tǒng)級(jí)聯(lián)，采集視頻圖像，使用客戶端軟件和拼接控制器投射到液晶拼接大屏上顯示，實(shí)現(xiàn)在集團(tuán)總部搶險(xiǎn)救災(zāi)，查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境。在客戶端中遠(yuǎn)程控制高清攝像機(jī)拍攝的角度和焦距，放大和縮小監(jiān)控畫面，與作業(yè)場(chǎng)所人員語(yǔ)音對(duì)講，在日常安全管理和事故處置時(shí)發(fā)揮了重要作用?？梢曊{(diào)度電話系統(tǒng)C6300融合了電話網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)，提供語(yǔ)音視頻通話，調(diào)取高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖像，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)會(huì)商與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度通訊。

生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)信息系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器架構(gòu)，融合了安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)報(bào)表，各個(gè)業(yè)務(wù)部門均可通過瀏覽器頁(yè)面查看歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，解決了在總部與所屬公司之間、管理部門與業(yè)務(wù)部門之間的信息孤島問題以及信息傳遞的質(zhì)量和效率問題。設(shè)置在生產(chǎn)企業(yè)的前置服務(wù)器采集化工裝置的溫度、壓力、流量、液位等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，煤礦井下甲烷、一氧化碳、乙烯、二氧化碳等有害氣體濃度和人員定位等安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，傳送到總部數(shù)據(jù)庫(kù)，并在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)信息頁(yè)面上展示數(shù)據(jù)列表、物料流程圖。業(yè)務(wù)人員隨時(shí)查看實(shí)時(shí)的最新數(shù)據(jù)，作為決策的重要依據(jù)，開展防滅火專項(xiàng)安全管理。傳統(tǒng)的信息傳遞依靠基層企業(yè)向區(qū)域公司、集團(tuán)總部逐級(jí)上報(bào)，層層審核，常常造成信息質(zhì)量模糊和滯后。而生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)信息系統(tǒng)打破了以往層層上報(bào)的工作模式，能夠?qū)崟r(shí)查詢所需第一手?jǐn)?shù)據(jù)，提高了信息時(shí)效性和準(zhǔn)確性。人員定位系統(tǒng)詳細(xì)記錄了帶班領(lǐng)導(dǎo)所在的位置以及行動(dòng)軌跡，為安全檢查、督促落實(shí)帶班制度提供了便利，提高了工作效率。報(bào)表系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)每日危化品庫(kù)存，掘進(jìn)進(jìn)尺進(jìn)度，幫助業(yè)務(wù)人員及時(shí)了解臨界狀態(tài)，采掘接續(xù)狀態(tài)，及時(shí)判斷采掘失調(diào)安全隱患，優(yōu)化生產(chǎn)組織，保證正常的采掘接續(xù)，防止設(shè)備帶病運(yùn)行、通風(fēng)能力不足等安全隱患。

3.2 生產(chǎn)協(xié)調(diào)

生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)信息系統(tǒng)包括綜合管理、調(diào)度模塊、質(zhì)量模塊、統(tǒng)計(jì)分析、安全監(jiān)測(cè)、人員定位模塊等，實(shí)現(xiàn)報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能。所屬公司將化工產(chǎn)品、煤炭產(chǎn)品、電力、鐵路外運(yùn)、剝離、掘進(jìn)進(jìn)尺和礦建施工成巷年度生產(chǎn)計(jì)劃按月分解，智能生成日計(jì)劃，每日填報(bào)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，經(jīng)審核、審批管理流程后提交數(shù)據(jù)。系統(tǒng)自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表，其中表面數(shù)據(jù)近千個(gè)，顯示烯烴、液化天然氣、硝銨、煤炭等產(chǎn)品產(chǎn)量計(jì)劃完成的百分比，及時(shí)發(fā)現(xiàn)影響產(chǎn)運(yùn)銷存的問題，協(xié)調(diào)解決，提高了統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的全面性、準(zhǔn)確性和工作效率。用戶使用系統(tǒng)動(dòng)態(tài)生成報(bào)表，綜合查詢歷年產(chǎn)量、價(jià)格、單耗、庫(kù)存等數(shù)據(jù)，挖掘大數(shù)據(jù)中的有價(jià)值信息。

生產(chǎn)數(shù)據(jù)和其他文件資料、臺(tái)賬記錄經(jīng)過數(shù)據(jù)化處理，保存在服務(wù)器中，與較傳統(tǒng)方式相比，實(shí)現(xiàn)了資料的長(zhǎng)期保存和無(wú)紙化辦公。管理部門和業(yè)務(wù)部門將綜合查詢所得結(jié)果導(dǎo)出為表格文件，滿足了日常經(jīng)營(yíng)分析的需求，數(shù)據(jù)和資料的來源可靠、高效、權(quán)威。

3.3 提質(zhì)增效

生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理信息系統(tǒng)每月統(tǒng)計(jì)選煤廠及選煤中心商品煤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、質(zhì)量指標(biāo)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，形成月度報(bào)表。通過分析年度質(zhì)量計(jì)劃的完成情況，煤質(zhì)變化情況，督導(dǎo)所屬企業(yè)針對(duì)出現(xiàn)問題，控制煤炭質(zhì)量。對(duì)未完成計(jì)劃的單位，進(jìn)行專項(xiàng)協(xié)調(diào)指揮，督促落實(shí)。2020年2月，受經(jīng)濟(jì)低迷影響，煤炭需求和價(jià)格下行。通過生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)信息系統(tǒng)分析集團(tuán)公司的煤質(zhì)，原煤灰分31.38%，發(fā)熱量17.72 MJ/kg。為此，加強(qiáng)了所屬?gòu)S礦源頭煤質(zhì)的管控，細(xì)化原煤開采作業(yè)，煤炭分采分運(yùn)、分質(zhì)處理，以改善選煤廠原煤的質(zhì)量和可選性，提高洗選回收率和優(yōu)質(zhì)煤產(chǎn)量。原煤煤質(zhì)持續(xù)改善，至4月份，平均灰分降低到30.10%，累計(jì)降低1.28個(gè)百分點(diǎn)；發(fā)熱量升高到19.05 MJ/kg，累計(jì)上升1.33 MJ/kg，為后續(xù)配洗配裝、優(yōu)化摻配煤結(jié)構(gòu)打好基礎(chǔ)。提高了混煤產(chǎn)品質(zhì)量，商品煤平均發(fā)熱量從20.93 MJ/kg提高到21.25 MJ/kg。同時(shí)協(xié)調(diào)生產(chǎn)企業(yè)，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高優(yōu)質(zhì)煤發(fā)運(yùn)比例，2月份l20.92 MJ/kg以上商品煤發(fā)運(yùn)占比64%，至5月份提高到76%，堅(jiān)持用戶至上、質(zhì)量為本，圍繞市場(chǎng)建立產(chǎn)運(yùn)銷合理布局，及時(shí)應(yīng)對(duì)了市場(chǎng)變化，保證了煤礦正常生產(chǎn)和發(fā)運(yùn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)對(duì)信息化系統(tǒng)的功能進(jìn)行了分析，從生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的重點(diǎn)工作包括安全生產(chǎn)、生產(chǎn)協(xié)調(diào)、提質(zhì)增效等角度，闡述了信息化融合的應(yīng)用效果。信息化系統(tǒng)集成了各所屬企業(yè)的高清工業(yè)視頻、安全監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，打破了層層上報(bào)的傳統(tǒng)工作模式，提高了信息傳遞的時(shí)效和質(zhì)量。

(2)關(guān)聯(lián)了較分散的各企業(yè)、選煤廠和各業(yè)務(wù)部門之間的信息孤島，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)總部集中統(tǒng)一管理，為安全生產(chǎn)決策、大數(shù)據(jù)挖掘、提質(zhì)增效提供可靠保障。

(3)高清視頻、可視調(diào)度電話和大屏顯示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了快速調(diào)度通訊，在遠(yuǎn)程監(jiān)控、搶險(xiǎn)救災(zāi)、事故處置中發(fā)揮重要作用。

(4)信息化系統(tǒng)與傳統(tǒng)管理相融合，實(shí)現(xiàn)資料在平臺(tái)上隨時(shí)更新，保證信息準(zhǔn)確可用。