《智能化選煤廠建設(shè)通用技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)解讀

周娟華，李太友

(1.中國煤炭加工利用協(xié)會，北京 100013；2.天津美騰科技股份有限公司，天津 300385)

1 概 述

為貫徹執(zhí)行國家發(fā)改委、能源局等八部委聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》要求，加快推進(jìn)現(xiàn)代信息通信技術(shù)、人工智能技術(shù)等與選煤融合發(fā)展，鑒于我國現(xiàn)行沒有關(guān)于選煤行業(yè)智能化建設(shè)規(guī)范，為了科學(xué)規(guī)范引導(dǎo)我國智能化選煤廠建設(shè)，2018年7月由中國煤炭加工利用協(xié)會提出并牽頭組織，行業(yè)內(nèi)多家單位參與，準(zhǔn)確聚焦在選煤智能化建設(shè)方面，把握優(yōu)勢、研究政策，開展了智能化選煤廠建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的制定研究工作。

煤炭行業(yè)智能選煤工程研究中心、中國礦業(yè)大學(xué)作為主要起草單位承擔(dān)編制工作，參編單位有國家能源神華集團(tuán)神東分公司、天津德通電氣股份有限公司、中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司、山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司、中煤天津設(shè)計工程有限責(zé)任公司、天津美騰科技股份有限公司、泰戈特(北京)工程技術(shù)有限公司等單位。經(jīng)過2 a多的努力，2020年10月10日正式發(fā)布團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CCT 005.1—2020《智能化選煤廠建設(shè)通用技術(shù)規(guī)范》，2021年1月1月執(zhí)行實(shí)施。

2 標(biāo)準(zhǔn)編制的背景、意義

現(xiàn)代煤炭行業(yè)整體進(jìn)入了能源安全新戰(zhàn)略時代，需秉承新發(fā)展理念，加快新一代信息技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)深度融合。國內(nèi)煤礦智能化建設(shè)結(jié)合自身發(fā)展的特點(diǎn)，涉及采—掘—機(jī)—運(yùn)—通—洗選等各系統(tǒng)的智能化，因此，選煤廠智能化建設(shè)水平直接影響煤礦智能化建設(shè)的整體高度和水平，然而目前國內(nèi)選煤廠的智能化水平與國內(nèi)鋼鐵、化工、電力等行業(yè)相比，存在較大差距。

目前各大煤炭企業(yè)為推進(jìn)國家“兩化融合”與“中國制造2025”強(qiáng)國戰(zhàn)略在選煤行業(yè)落地，貫徹執(zhí)行國家八部委《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，都在積極布局智能化建設(shè)規(guī)劃。一大批智能化新技術(shù)在選煤廠得到應(yīng)用，但也帶來設(shè)備增加、投入大、系統(tǒng)多、信息交互困難等一系列問題。

本標(biāo)準(zhǔn)為智能化選煤廠的設(shè)計、施工、運(yùn)營、管理、相關(guān)技術(shù)研發(fā)、設(shè)備及裝備研制與服務(wù)等提供基本參照。標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，有利于各企業(yè)科學(xué)、規(guī)范、有序地開展選煤廠智能化建設(shè)工作，穩(wěn)步推進(jìn)行業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展，統(tǒng)一規(guī)范，指導(dǎo)選煤行業(yè)智能化建設(shè)。

本標(biāo)準(zhǔn)提供一個完整、系統(tǒng)的智能化選煤廠建設(shè)綱領(lǐng)，以核心生產(chǎn)和管理環(huán)節(jié)智能化為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)選煤廠全流程智能化生產(chǎn)和管理，最終建成先進(jìn)實(shí)用的智能化選煤廠。

3 標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍

標(biāo)準(zhǔn)適用于選煤廠、煤礦中與煤炭質(zhì)量相關(guān)的部門、集團(tuán)公司和分公司的選煤煤質(zhì)管理部門、信息化建設(shè)等部門，進(jìn)行智能化的建設(shè)、運(yùn)營、管理，也作為智能化相關(guān)技術(shù)研發(fā)、裝備制造、設(shè)計、總包等單位開展工作的參照依據(jù)。

4 標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容

智能化選煤廠建設(shè)內(nèi)容分為基礎(chǔ)自動化、基礎(chǔ)平臺、智能控制、智能管理、綜合分析與智能決策五大部分，以下針對五大部分內(nèi)容進(jìn)行解讀，明確各模塊的建設(shè)內(nèi)容和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，希望對該標(biāo)準(zhǔn)的理解、應(yīng)用與推廣起到推動作用。

智能化選煤廠的基本框架可細(xì)分為5層，第1層基礎(chǔ)自動化，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和輔助環(huán)節(jié)基礎(chǔ)自動化及監(jiān)測與保護(hù)，是智能化建設(shè)的第一步；第2層基礎(chǔ)平臺，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，保證智能化各個系統(tǒng)和模塊在統(tǒng)一的平臺上部署，避免重復(fù)投資；第3層智能控制，通過基礎(chǔ)自動化和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，再根據(jù)不同工藝需求細(xì)分建設(shè)不同的智能控制模塊；第4層智能管理，需要將1至3層的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信息，分為若干管理模塊并整合匯總；第5層智能決策，在前4層的數(shù)據(jù)、信息建?；A(chǔ)上，通過綜合分析進(jìn)行輔助管理決策。

4.1 基礎(chǔ)自動化

基礎(chǔ)自動化作為智能化建設(shè)的底層基礎(chǔ)，也是智能化系統(tǒng)的感知層，包括監(jiān)測與保護(hù)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)基礎(chǔ)自動化和輔助環(huán)節(jié)自動化。通過基礎(chǔ)自動化建設(shè)主要實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)需要參與智能化的設(shè)備、儀器儀表的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控。

4.1.1 監(jiān)測與保護(hù)

監(jiān)測儀表應(yīng)根據(jù)不同類型選煤廠以及現(xiàn)場的工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行配置，但是需要監(jiān)測環(huán)節(jié)要保證監(jiān)測儀器儀表的精度和穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)應(yīng)盡可能先通過PLC，基礎(chǔ)平臺建設(shè)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備是直接可以采集PLC數(shù)據(jù)，自帶軟件系統(tǒng)的設(shè)備要實(shí)現(xiàn)在基礎(chǔ)平臺上安裝軟件或提供通訊接口，同時二次系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)要保證數(shù)據(jù)的實(shí)時性和顆粒度滿足控制要求。在標(biāo)準(zhǔn)中還提到了采用一些新的檢測技術(shù)，目前使用比較多的有：應(yīng)用圖像技術(shù)上的智能視頻設(shè)備、礦漿粒度監(jiān)測設(shè)備、礦漿灰分監(jiān)測設(shè)備等。

隨著智能化建設(shè)，現(xiàn)場的人員越來越少，需要配置完善的設(shè)備保護(hù)，設(shè)備故障具有一定的偶發(fā)性，設(shè)備生產(chǎn)環(huán)境惡劣，對保護(hù)儀器的靈敏度要求比較高，需要選擇可靠性高、靈敏度高的儀表，同時也需要做好儀表標(biāo)定和維護(hù)。

4.1.2 生產(chǎn)環(huán)節(jié)基礎(chǔ)自動化

(1)集中控制系統(tǒng)。集中控制系統(tǒng)主要采用上位機(jī)監(jiān)控，應(yīng)保證單機(jī)設(shè)備、閥門、閘板全部可在上位機(jī)上操作監(jiān)控，具備一鍵啟車等功能，輔助的報表可通過軟件來實(shí)現(xiàn)。

圖1 選煤廠智能化架構(gòu)解讀

(2)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。視頻監(jiān)控按規(guī)范增加攝像頭并保證網(wǎng)絡(luò)通訊和儲存滿足要求即可，可實(shí)現(xiàn)攝像頭和對應(yīng)設(shè)備進(jìn)行配置，當(dāng)設(shè)備報警時在交互終端推送報警視頻，滿足啟停車過程中提前推送相關(guān)設(shè)備對應(yīng)的視頻。

(3)調(diào)度通信系統(tǒng)。選煤廠應(yīng)設(shè)置調(diào)度通信系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)與各智能終端互聯(lián)互通。調(diào)度通信系統(tǒng)應(yīng)具備廣播功能，可按區(qū)域播放調(diào)度指令信息、報警信息等，以提高選煤廠生產(chǎn)調(diào)度指揮信息傳遞的覆蓋面和效率。

(4)人員定位系統(tǒng)。選煤廠可設(shè)置人員定位系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)具備標(biāo)準(zhǔn)通信接口，可將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)中心。人員定位的精度要求應(yīng)根據(jù)各區(qū)域的重要性程度以及生產(chǎn)調(diào)度指揮的需要進(jìn)行確定，人員定位的信息應(yīng)可在智能化系統(tǒng)終端以及集控大屏上進(jìn)行展示查看，有權(quán)限的人員可以通過系統(tǒng)查看人員的歷史軌跡。

(5)設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)。選煤廠重要選煤設(shè)備及關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)設(shè)在線(溫度、振動)狀態(tài)檢測傳感器，檢測數(shù)據(jù)應(yīng)實(shí)時傳輸至設(shè)備管理系統(tǒng)，并與集中控制系統(tǒng)聯(lián)動。所安裝的在線監(jiān)測裝置應(yīng)具備標(biāo)準(zhǔn)通信接口及協(xié)議。

設(shè)備智能分析與診斷系統(tǒng)通過傳感器采集設(shè)備的振動、溫度信息，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時可將數(shù)據(jù)推送至專家平臺，由專家對設(shè)備工作情況進(jìn)行診斷，推送相應(yīng)的設(shè)備維修保養(yǎng)策略，進(jìn)行預(yù)測性維護(hù)檢修，保證設(shè)備的健康運(yùn)行，減少非計劃停機(jī)。

(6)配電監(jiān)控系統(tǒng)。配電監(jiān)控系統(tǒng)涉及第三方專業(yè)系統(tǒng)，需要預(yù)先考慮系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)交互。實(shí)現(xiàn)滿足相關(guān)規(guī)范的遠(yuǎn)程停送電控制。

(7)在線測灰系統(tǒng)。根據(jù)選煤廠對煤質(zhì)要求配備在線灰分、水分監(jiān)測儀器，灰分儀的精度滿足產(chǎn)品監(jiān)測要求。

(8)產(chǎn)量計量系統(tǒng)。產(chǎn)量計量系統(tǒng)涉及稱重計量設(shè)備比較多，需要有專人制定保養(yǎng)和標(biāo)定計劃，定制開發(fā)具有可視化分析的產(chǎn)量計量系統(tǒng)。

(9)能源計量系統(tǒng)。根據(jù)不同類型選煤廠所需要的指標(biāo)消耗數(shù)據(jù)，進(jìn)行定制化開發(fā)能源消耗量計量之后實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動生成相應(yīng)的統(tǒng)計報表和分析曲線等。

(10)環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)。按《規(guī)范》要求增加環(huán)境監(jiān)測傳感器，可以在報警模塊針對上述所監(jiān)測到的重點(diǎn)環(huán)境安全監(jiān)測參數(shù)設(shè)置相應(yīng)的報警邏輯和閾值參數(shù)等，當(dāng)檢測到異常時推送給相關(guān)人員進(jìn)行報警提醒。

4.1.3 輔助環(huán)節(jié)自動化

(1)照明控制。目前符合《規(guī)范》已經(jīng)實(shí)施的照明控制是更換新的照明燈具，燈具中內(nèi)置定位基站，通過配合人員定位，智能開啟照明燈具，智能化程度高，投資也高。

(2)泵類與風(fēng)機(jī)系統(tǒng)控制。此部分規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)比較明確，并且是投入比較小，技術(shù)性要求低，但是效果比較明顯的內(nèi)容。

(3)其它輔助環(huán)節(jié)。工業(yè)衛(wèi)生自動化沖洗系統(tǒng)：物料運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的粉塵以及散落的煤渣，清掃工作量大。選煤廠可設(shè)置棧橋自動沖洗系統(tǒng)，自動清掃散落煤渣以及運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的粉塵，降低崗位人員勞動強(qiáng)度。

除塵系統(tǒng)：選煤廠應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和需要補(bǔ)充完善除塵系統(tǒng)，現(xiàn)有除塵系統(tǒng)的控制應(yīng)接入集控系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)除塵系統(tǒng)控制與整個大系統(tǒng)以及粉塵監(jiān)測功能的聯(lián)動等。

通風(fēng)系統(tǒng)：選煤廠應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和需要補(bǔ)充完善通風(fēng)系統(tǒng)，現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)的控制應(yīng)接入集控系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)控制與整個大系統(tǒng)以及瓦斯監(jiān)測功能的聯(lián)動等。

4.2 基礎(chǔ)平臺

基礎(chǔ)平臺是智能化建設(shè)的必要條件，包括網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、云平臺、數(shù)據(jù)中心、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫、專家知識庫、系統(tǒng)安全、交互平臺，主要覆蓋了數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用的統(tǒng)一平臺管理。

4.2.1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

智能化建設(shè)首先需要劃分全廠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包含控制網(wǎng)絡(luò)、管理信息網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控網(wǎng)、運(yùn)營商專網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)設(shè)施等。需實(shí)現(xiàn)行政辦公網(wǎng)、工業(yè)控制網(wǎng)和視頻監(jiān)控專網(wǎng)的業(yè)務(wù)獨(dú)立和數(shù)據(jù)互通，如有需要，預(yù)留與上級智能化礦山建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)出口。

需要構(gòu)建符合現(xiàn)場要求的2張獨(dú)立的千兆生產(chǎn)控制環(huán)網(wǎng)和萬兆工業(yè)視頻環(huán)網(wǎng)，萬兆骨干+千兆接入+RS485。核心節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)冗余配置。同時打造1套覆蓋全廠指定建筑的無線局域網(wǎng)絡(luò)(4G、5G、WIFI6)，實(shí)現(xiàn)各廠房建筑內(nèi)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，通過移動終端在無線覆蓋區(qū)域內(nèi)隨時隨地對設(shè)備進(jìn)行管控，進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，提升作業(yè)效率。WiFi系統(tǒng)需要采用802.11ax標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)應(yīng)符合GB/T 20269 、GB/T 20271和GB/T 20273文件的規(guī)定要求。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)拓?fù)鋱D如圖2所示。

圖2 選煤廠網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

4.2.2 云平臺

選煤廠需將應(yīng)用和數(shù)據(jù)集成至統(tǒng)一的云平臺，智能選煤云平臺應(yīng)以工業(yè)大數(shù)據(jù)處理和分析、數(shù)字孿生快速建模、工業(yè)應(yīng)用快速開發(fā)等為核心，應(yīng)該采用微服務(wù)架構(gòu)，能夠作為中樞連接工控系統(tǒng)及物聯(lián)設(shè)備、企業(yè)現(xiàn)有系統(tǒng)、第三方服務(wù)及平臺，搭建基礎(chǔ)、專業(yè)和協(xié)同應(yīng)用，以智能移動終端、PC端、大屏、區(qū)域屏及看板等多種方式進(jìn)行展現(xiàn)。

平臺要支持公有云、私有云或混合云的混合部署，支持 PB 級數(shù)據(jù)存儲，支持統(tǒng)一門戶統(tǒng)一認(rèn)證。云平臺具有存儲災(zāi)備、故障轉(zhuǎn)移、流量均衡等功能，以防出現(xiàn)不可預(yù)見的災(zāi)難時，云平臺正常運(yùn)行，數(shù)據(jù)不丟失。

智能選煤云平臺整體架構(gòu)思想是以“領(lǐng)域驅(qū)動”為模型基礎(chǔ)的微服務(wù)架構(gòu)。服務(wù)側(cè)采用JAVA為基礎(chǔ)語言，Spring Cloud微服務(wù)架構(gòu)生態(tài)體系。智能選煤云平臺應(yīng)具有技術(shù)多樣性，要符合中國軟件研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，最好取得ISO27000和ISO27701國際專業(yè)認(rèn)證。

4.2.3 數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù)中心是選煤廠信息化的數(shù)據(jù)服務(wù)平臺，需要配置計算機(jī)系統(tǒng)，包括配套的數(shù)據(jù)采集設(shè)備、通信和存儲系統(tǒng)、冗余的數(shù)據(jù)通信連接、環(huán)境控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備以及各種安全裝置，還包括數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)庫、交換機(jī)、服務(wù)器等。

軟件方面需要建立有完善的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)加工、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)應(yīng)用體系。提供實(shí)時、歷史數(shù)據(jù)，供業(yè)務(wù)使用，以支撐業(yè)務(wù)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的再應(yīng)用與展現(xiàn)，比如可形成看板、大屏、綜合信息服務(wù)之類的數(shù)據(jù)應(yīng)用。

4.2.4 標(biāo)準(zhǔn)選煤數(shù)據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)選煤數(shù)據(jù)庫是選煤相關(guān)的全部數(shù)據(jù)融合與系統(tǒng)集成，是建設(shè)智能化選煤廠的數(shù)字化基礎(chǔ)。按照獲取方式的不同，分為在線數(shù)據(jù)與離線數(shù)據(jù)。按照性質(zhì)的不同，分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。按數(shù)據(jù)處理方式的不同分為原始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)。

建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫MySQL，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫MongoDB，數(shù)據(jù)總線kafka，分布式緩存Redis等。關(guān)系數(shù)據(jù)庫部署基礎(chǔ)服務(wù)，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫部署應(yīng)用服務(wù)。

4.2.5 專家知識庫

選煤廠應(yīng)將各種選煤專業(yè)算法、分析與評價方法、機(jī)電管理、生產(chǎn)管理與過程控制的專家經(jīng)驗(yàn)等編制成通用軟件，在信息平臺上建立專家知識庫。并錄入大量的知識，方便知識共享共用，建設(shè)數(shù)字時代學(xué)習(xí)型組織。

4.2.6 系統(tǒng)安全

網(wǎng)絡(luò)安全需保證規(guī)劃無線局域網(wǎng)與辦公網(wǎng)物理或邏輯隔離，互聯(lián)網(wǎng)出口通過獨(dú)立的防火墻進(jìn)行邊界防護(hù)及業(yè)務(wù)訪問控制，智能化相關(guān)服務(wù)器部署于內(nèi)網(wǎng)安全區(qū)(Trust區(qū))，非業(yè)務(wù)必要端口對外統(tǒng)一關(guān)閉。

數(shù)據(jù)安全包括兩部分：一是指涉密的數(shù)據(jù)采用密碼算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護(hù)；二是數(shù)據(jù)采用存儲手段對數(shù)據(jù)進(jìn)行主動防護(hù)。

4.2.7 交互平臺

交互平臺包含 PC 端、集控大屏、區(qū)域看板、移動端APP，生產(chǎn)和管理信息能夠根據(jù)信息數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和需要自動推送至交互端，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理協(xié)同。

三維可視化系統(tǒng)建立以主要建筑物為總覽的三維模型圖，并構(gòu)建內(nèi)部設(shè)備三維模型。通過三維模型展示和查詢相應(yīng)監(jiān)控數(shù)據(jù)，包括遠(yuǎn)程監(jiān)測、相關(guān)視頻等，要實(shí)現(xiàn)以看板的方式展示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息、計質(zhì)計量信息、重大設(shè)備故障報警數(shù)據(jù)等(顯示內(nèi)容可做擴(kuò)展調(diào)整)。

4.3 智能控制

4.3.1 生產(chǎn)過程控制

(1)智能排矸。采用射線、圖像等手段，通過智能識別系統(tǒng)，針對大塊毛(原)煤進(jìn)行煤矸識別，使用機(jī)械手段代替人工的排矸設(shè)備。對使用重介或跳汰排矸的生產(chǎn)系統(tǒng)，采用在線測灰裝置，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能調(diào)節(jié)。

(2)智能干選。對于干法選煤設(shè)施，建立光電干法分選、干法重介、復(fù)合干法分選等的分選數(shù)學(xué)模型，通過對生產(chǎn)過程各參數(shù)的分析，利用在線數(shù)據(jù)的自主學(xué)習(xí)功能，持續(xù)修正預(yù)測數(shù)學(xué)模型，預(yù)測干法分選的控制參數(shù)，按照國家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對分選效果進(jìn)行評價。

(3)智能重介。智能重介是智能化創(chuàng)效最高的模塊，智能重介的關(guān)鍵是算法模型，目前可以達(dá)到的最高水平是通過在線監(jiān)測產(chǎn)品灰分，自動調(diào)節(jié)分選密度、壓力、桶位等分選參數(shù)。智能重介也要包括介質(zhì)的自動補(bǔ)加和制備，可通過安裝沖介機(jī)器人自動添加來解放人工。

(4)智能浮選。智能浮選系統(tǒng)需要配置礦漿灰分在線檢測儀，入料引自精礦管，配置智能加藥站，實(shí)現(xiàn)藥劑的除雜、乳化、準(zhǔn)確定量添加；浮選智能加藥站和礦漿灰分在線檢測儀/尾礦圖像檢測儀連接，進(jìn)行同時具有前饋和反饋的閉環(huán)智能調(diào)節(jié)和控制。

(5)智能粗煤泥分選。智能粗煤泥分選可針對不同設(shè)備，在制造過程中提高其智能化程度，通過設(shè)定分選密度實(shí)現(xiàn)分選，也可針對現(xiàn)有的粗煤泥分選系統(tǒng)進(jìn)行改造，根據(jù)不同的工藝配置相應(yīng)的監(jiān)測設(shè)備，實(shí)現(xiàn)根據(jù)產(chǎn)品灰分自動設(shè)置分選密度。

(6)智能濃縮。根據(jù)選煤廠濃縮入料方式，大部分自流的濃縮入料模式都無法獲取準(zhǔn)確的入料流量信息，可采用數(shù)質(zhì)量流程計算干煤泥量，通過澄清層高度監(jiān)測反饋控制加藥量。

(7)智能壓濾。因?yàn)檫x煤廠生產(chǎn)煤泥水系統(tǒng)中的濃縮、加藥、壓濾三個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣、緊密相關(guān)，因此需要統(tǒng)籌管控這三個工作環(huán)節(jié)，需要加裝相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測裝置，對這三個環(huán)節(jié)中可以采集到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一建立分析管控模型，結(jié)合原煤性質(zhì)及參數(shù)變化自動調(diào)節(jié)加藥量；實(shí)現(xiàn)壓濾系統(tǒng)的自動補(bǔ)料、進(jìn)料結(jié)束判斷、排隊(duì)卸料、機(jī)器巡視等，實(shí)現(xiàn)煤泥水系統(tǒng)的平衡調(diào)節(jié)。

4.3.2 輔助環(huán)節(jié)智能控制

(1)智能倉儲與配煤。智能倉儲應(yīng)實(shí)現(xiàn)煤倉氣體探測、溫度探測和物料探測設(shè)備，目前比較成熟的物料探測設(shè)備是3D雷達(dá)料位計。該料位計具有多個獨(dú)立的信號發(fā)射接收系統(tǒng)來傳送接收高頻電磁波信號，通過掃描儀可直觀展示倉內(nèi)物料堆煤形狀和倉內(nèi)物料噸數(shù)。

智能配煤有3種方式：原煤倉下原煤配煤、生產(chǎn)過程中摻配、產(chǎn)品倉下配煤，其中由于生產(chǎn)過程中煤量不穩(wěn)定，控制煤量也不穩(wěn)定，故生產(chǎn)過程中不易摻配。配煤的關(guān)鍵是在線煤質(zhì)監(jiān)測設(shè)備，包括灰分、水分和硫分，根據(jù)煤質(zhì)要求選擇精度比較高的在線監(jiān)測設(shè)備和膠帶秤。

(2)智能裝卸車。目前大多數(shù)大型選煤廠都具有火車和汽車2種裝車方式，火車和汽車目前均可以實(shí)現(xiàn)無人裝車?；疖嚐o人裝車能夠?qū)崿F(xiàn)全自動裝車控制，裝車過程中系統(tǒng)自動定位車輛位置，在正確時機(jī)完成溜槽升降、閘板開關(guān)等動作，根據(jù)客戶的產(chǎn)品，建立相應(yīng)的裝車模型，同時控制平煤器和壓實(shí)器，保證裝車載重、偏重、平整度等指標(biāo)符合要求；汽車無人裝車包括汽車無人裝車和運(yùn)銷管理，汽車無人裝車需實(shí)現(xiàn)無人化精準(zhǔn)裝車、裝車智能化管理、裝車數(shù)據(jù)與運(yùn)銷系統(tǒng)對接。

4.3.3 生產(chǎn)保障智能化

(1)智能集控。智能集控應(yīng)結(jié)合最新的移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)以及各種智能終端打造靈活、高效、便捷的生產(chǎn)指揮系統(tǒng)，主要由可視化集控室、智能啟停車、移動監(jiān)控、語音廣播以及智能報警系統(tǒng)組成。充分利用各種終端，包括PC端、手機(jī)端、PAD端、集控大屏、區(qū)域屏、智能手表、手環(huán)等打造選煤廠移動可視化生產(chǎn)指揮系統(tǒng)，提高生產(chǎn)溝通效率。結(jié)合消息推送機(jī)制，實(shí)現(xiàn)大屏與報警視頻聯(lián)動，利用智能音箱與語音識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大屏的場景切換。具體包括智能啟停、移動監(jiān)控、智能報警和集控大屏可視化。① 智能啟停。智能啟停應(yīng)根據(jù)選煤工藝、設(shè)備特點(diǎn)以及啟停車要求，把選煤廠設(shè)備按區(qū)域等進(jìn)行劃分，按照邏輯分布步驟進(jìn)行啟動或停止，同時系統(tǒng)能夠調(diào)動相關(guān)人員，快速消除障礙，合理配置相關(guān)啟動流程，縮短啟車或停車時間。系統(tǒng)應(yīng)具備啟停車前自檢、設(shè)備狀態(tài)復(fù)位、人工檢查任務(wù)和自檢結(jié)果自動推送功能。啟停車過程嚴(yán)格按照設(shè)備操作規(guī)程執(zhí)行，設(shè)備前置條件滿足后啟動設(shè)備啟停程序，設(shè)備啟停時機(jī)準(zhǔn)確。設(shè)備啟停階段過程中發(fā)生啟動故障，自動執(zhí)行應(yīng)對邏輯。啟停車完成后，系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)全面掃描，識別狀態(tài)異常的設(shè)備，在調(diào)度員確認(rèn)后統(tǒng)一執(zhí)行處理程序。啟車完成后，系統(tǒng)可方便切換變頻設(shè)備頻率、閉鎖切換、設(shè)備保護(hù)投入等操作，為后序帶煤操作做準(zhǔn)備。② 移動監(jiān)控。為充分利用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，選煤廠應(yīng)打造移動監(jiān)控系統(tǒng)。移動監(jiān)控主要服務(wù)于一線生產(chǎn)管理人員及車間崗位工，崗位人員可以根據(jù)自己所需，通過系統(tǒng)提供的配置功能建立自己的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控的自我關(guān)注管理。應(yīng)按系統(tǒng)和區(qū)域建立監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際工藝情況，實(shí)現(xiàn)全廠設(shè)備參數(shù)及狀態(tài)的監(jiān)測與控制。③ 智能報警。選煤廠應(yīng)打造輔助生產(chǎn)的智能報警系統(tǒng)，主要對各類報警信號進(jìn)行監(jiān)測，精確推送到相關(guān)人員，能夠在第一時間接收報警、及時處理。同時報警詳情顯示在各終端中，可以對歷史報警記錄進(jìn)行查詢，方便復(fù)查。報警發(fā)生后系統(tǒng)自動統(tǒng)計報警記錄，方便對報警的查詢、識別。用戶可以創(chuàng)建、修改、刪除報警，對報警的類型、等級、閾值等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。能夠按照現(xiàn)場實(shí)際的業(yè)務(wù)流程設(shè)計報警的觸發(fā)和解除規(guī)則，讓報警更有針對性和準(zhǔn)確性。④ 集控大屏可視化。選煤廠應(yīng)充分利用集控室內(nèi)的大屏進(jìn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)的可視化展示，根據(jù)生產(chǎn)所需，可以將現(xiàn)場能夠及時獲取的各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括設(shè)備狀態(tài)、參數(shù)以及產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量信息實(shí)現(xiàn)可視化展示，可查看實(shí)時值以及歷史數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)可視化監(jiān)測。當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備出現(xiàn)故障報警時，在集控大屏能夠?qū)⒃O(shè)備對應(yīng)的攝像頭信息彈出，當(dāng)故障解除時攝像頭自動關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)報警與攝像頭聯(lián)動展示。

(2)智能視頻。為了提高現(xiàn)場攝像頭視頻的使用覆蓋率、利用效率和價值，不能局限于僅在調(diào)度室內(nèi)上位機(jī)和大屏上查看視頻，應(yīng)考慮在移動終端(PAD、手機(jī))、管理人員的PC端以及現(xiàn)場區(qū)域屏等終端上可以靈活便捷地調(diào)取查看相應(yīng)區(qū)域的視頻信息，并且可設(shè)計有視頻聯(lián)動、視頻推送、視頻巡檢等功能來提高視頻模塊的使用效率。

視頻信息可在移動端方便查看，應(yīng)將設(shè)備與攝像頭進(jìn)行關(guān)聯(lián)，當(dāng)設(shè)備發(fā)生報警時，可調(diào)用設(shè)備報警時前后5 min的視頻信息進(jìn)行查看。視頻信息可以定時推送，根據(jù)視頻后臺配置推送崗位、推送視頻、推送終端和推送頻率，推送終端包括PAD端和手機(jī)端。視頻回放可根據(jù)設(shè)備編號調(diào)用對應(yīng)視頻信息?？烧{(diào)用歷史時間段視頻信息(30 d)。

(3)智能停送電。通過遠(yuǎn)程停送電線上審批、遠(yuǎn)程停送電控制及可視機(jī)械隔離等功能，實(shí)現(xiàn)配電室無人監(jiān)管。無人配電室能夠提升停送電這類高頻、高危工作的效率和安全性。

可考慮采用新型電能安全隔離設(shè)備及管理系統(tǒng)，提高停送電的本質(zhì)安全性。

4.4 智能管理

智能管理分為調(diào)度指揮、生產(chǎn)技術(shù)、機(jī)電設(shè)備、安全、健康、環(huán)境和經(jīng)營的管理協(xié)同中心，能及時監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、人員工作情況、企業(yè)經(jīng)營信息。如各中心出現(xiàn)無法解決的情況時，要建有專家體系，請內(nèi)外部專家進(jìn)行診斷，按年度對專家評分，并給予一定的獎勵。

各協(xié)同中心應(yīng)該包括智能協(xié)同管理系統(tǒng)和無代碼協(xié)同業(yè)務(wù)構(gòu)建平臺，能解決跨專業(yè)信息協(xié)同問題，實(shí)時獲取項(xiàng)目進(jìn)度，還要建立任務(wù)管理系統(tǒng)。

(1)數(shù)據(jù)倉庫：選煤廠應(yīng)建立可自主查詢歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)，將系統(tǒng)采集到的在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)等打上相應(yīng)的標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)倉庫存儲，并在此基礎(chǔ)上自動生成向用戶展示的各類生產(chǎn)報表及可視化分析表。

(2)生產(chǎn)報表：能夠從PLC及智能化后臺讀取的數(shù)據(jù)全部自動獲取；不能夠自動獲取的數(shù)據(jù)，設(shè)置人工錄入平臺。信息化積累的海量歷史數(shù)據(jù)將為后續(xù)大數(shù)據(jù)分析提供素材。報表數(shù)據(jù)通過圖形、曲線等可視化的形式展示。根據(jù)匯總數(shù)據(jù)形成統(tǒng)一的報表格式，報表內(nèi)容及時更新，報表能夠分別導(dǎo)出、打印。

(3)煤質(zhì)報表：基于傳統(tǒng)的選煤廠煤質(zhì)化驗(yàn)過程，將化驗(yàn)過程的數(shù)據(jù)記錄規(guī)范化，應(yīng)包含化驗(yàn)原始數(shù)據(jù)錄入、化驗(yàn)結(jié)果的計算及確認(rèn)、煤質(zhì)報表自動生成等功能。設(shè)置人工檢查平臺，原始數(shù)據(jù)上傳后經(jīng)過人工檢查才可以對外發(fā)布，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。根據(jù)煤質(zhì)化驗(yàn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，自動生成煤質(zhì)報表，并與生產(chǎn)、運(yùn)銷數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，形成完整的選煤廠煤質(zhì)報表管理系統(tǒng)。

(4)能源管理：能源管理系統(tǒng)包括電耗、介耗、藥耗、防凍液消耗管理4類功能。① 電耗管理：通過電表獲取實(shí)時電耗數(shù)據(jù)，實(shí)時顯示電壓、電流、功率、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)，生成動態(tài)曲線，顯示這些數(shù)據(jù)的變化趨勢。對小時、日、月、年或者特定時段的電量進(jìn)行統(tǒng)計，生成電量消耗記錄表和電量消耗分析圖?？梢越Y(jié)合電表對單機(jī)或系統(tǒng)整體進(jìn)行統(tǒng)計分析。② 介耗管理：根據(jù)現(xiàn)場加介方式和匯報方式的不同，可以由人工填報或者加介系統(tǒng)自動統(tǒng)計。介耗分析：按照相同的生產(chǎn)情況、系統(tǒng)、時間等維度，同向?qū)Ρ冉楹?，對單位介?噸煤介耗)偏高進(jìn)行提示。通過對比不同的生產(chǎn)情況，能夠顯示各生產(chǎn)情況介耗的平均水平，可結(jié)合產(chǎn)品質(zhì)量，選擇更合理的生產(chǎn)方式，保證質(zhì)量，降低介耗。③ 藥耗管理：根據(jù)現(xiàn)場加藥方式和匯報方式的不同，可以由人工填報或者加藥系統(tǒng)自動統(tǒng)計。人工填報在加藥位置設(shè)置終端，可在終端上填報；自動統(tǒng)計需要加藥機(jī)支持，能夠計算加藥量。藥耗統(tǒng)計：根據(jù)班組、日、月、年等時間、系統(tǒng)維度，統(tǒng)計加藥量，生成表格以及加藥柱形圖。藥耗分析：按照相同的生產(chǎn)情況、系統(tǒng)、時間等維度，同向?qū)Ρ人幒模瑢挝凰幒?噸煤藥耗)偏高進(jìn)行提示。通過對比不同的生產(chǎn)情況，能夠顯示各生產(chǎn)情況藥耗的平均水平，可結(jié)合產(chǎn)品質(zhì)量，選擇更合理的生產(chǎn)方式，保證質(zhì)量，降低藥耗。

4.5 智能決策

各選煤企業(yè)的主管單位、行業(yè)協(xié)會需要進(jìn)行分析統(tǒng)計或報表時，應(yīng)按格式要求，從選煤行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)平臺查詢生成，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，獲取行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢、工藝指標(biāo)等變化情況、市場需求與產(chǎn)品供需信息等，并通過大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，提出對行業(yè)、選煤企業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略及規(guī)劃。

綜合分析與智能決策基于協(xié)同中心獲取數(shù)據(jù)，主要包含生產(chǎn)情況分析、經(jīng)營情況分析、工藝效果評價和生產(chǎn)指標(biāo)預(yù)測，可對生產(chǎn)情況智能分析，對指定時間段內(nèi)的分選效果、變化趨勢、煤質(zhì)變化、分選工藝參數(shù)的重要指標(biāo)進(jìn)行趨勢分析，配合知識庫可給出生產(chǎn)調(diào)節(jié)指導(dǎo)建議；指定時間段內(nèi)的原料、產(chǎn)品、消耗、成本、財務(wù)等指標(biāo)也可智能分析，形成經(jīng)營情況分析報告，同時可配套建立煤炭洗選成本計劃、成本控制、成本核算、成本分析、成本考核、專家知識庫等全面管控選煤廠的經(jīng)營成本；還可結(jié)合線上線下數(shù)據(jù)，對各工藝環(huán)節(jié)和設(shè)備的工藝性能、效果進(jìn)行在線評價，排查出影響產(chǎn)品質(zhì)量和分選效率的因素，結(jié)合專家知識庫可提出針對性措施；生產(chǎn)指標(biāo)預(yù)測方面可根據(jù)原煤質(zhì)量情況、設(shè)備分選性能等，以最大產(chǎn)率原則或最大經(jīng)濟(jì)效益原則為目標(biāo)，結(jié)合專家知識庫預(yù)測分選產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成情況，對分選產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。智能決策系統(tǒng)應(yīng)定制化開發(fā)生產(chǎn)分析評價系統(tǒng)和經(jīng)營情況分析系統(tǒng)。

生產(chǎn)分析評價系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行定制化開發(fā)，實(shí)現(xiàn)基于提煉出的關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標(biāo)對生產(chǎn)情況進(jìn)行動態(tài)分析評價，為選煤廠管理者直觀提供異常項(xiàng)展示與原因分析。根據(jù)選煤廠的實(shí)際情況，將選煤廠的數(shù)據(jù)分為數(shù)量、質(zhì)量、生產(chǎn)消耗、過程控制、管理等5類數(shù)據(jù)，將這5類數(shù)據(jù)拆分成現(xiàn)場具體的指標(biāo)，對每項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評價，然后綜合各項(xiàng)指標(biāo)評價的權(quán)重，計算選煤廠生產(chǎn)情況的綜合得分。開發(fā)生產(chǎn)評價功能，設(shè)計生產(chǎn)評價的方法并推薦評價結(jié)果，進(jìn)行相關(guān)原因的分析。

經(jīng)營情況分析系統(tǒng)應(yīng)該能自動對原料、產(chǎn)品、耗材、成本、銷售、財務(wù)等指標(biāo)進(jìn)行智能分析，針對分析出的問題可以實(shí)現(xiàn)智能診斷，并且能形成分析診斷報告，對煤炭洗選過程中的成本計劃、成本控制、成本核算、成本分析、成本考核可智能化管理，系統(tǒng)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)煤炭洗選加工過程的智能化監(jiān)督和控制，對選煤廠的經(jīng)營成本進(jìn)行全面管控。

5 結(jié) 語

智能化選煤廠是加快煤礦智能化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，T/CCT 005.1—2020《智能化選煤廠建設(shè)通用技術(shù)規(guī)范》作為智能化選煤廠建設(shè)的指導(dǎo)性文件近乎涵蓋了選煤廠智能化建設(shè)全部內(nèi)容，提出了一系列引導(dǎo)、規(guī)范、提升智能化選煤廠建設(shè)水平的技術(shù)要求、實(shí)施方法和檢驗(yàn)規(guī)則。該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布實(shí)施，規(guī)定了智能化選煤廠建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)技術(shù)要求，填補(bǔ)了我國在該領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)空白，有助于選煤行業(yè)智能化建設(shè)過程的規(guī)范管理。相信通過本文對智能化選煤廠編寫背景及系列標(biāo)準(zhǔn)的介紹，能夠加深對該規(guī)范的理解，進(jìn)一步推動智能化選煤廠建設(shè)。

感謝《智能化選煤廠建設(shè)通用技術(shù)規(guī)范》編寫組的全體成員。