為采礦業撐起安全傘 傳統行業正煥發智慧新生機

2021-07-06 16:42:56

“我現在所在的是井下機電硐室,信號很好,設備運行一切正常。”5月27日,在山西新元礦井下534米的采煤面,潞安化工新元公司綜采隊技術員郗書博正通過防爆5G手機與調度中心的記者現場視頻連線。在他身旁,小小的巡檢機器人正靈活地進行著360°音視頻采集檢測;礦井上,記者所處的新元礦調度中心內,工作人員正通過電腦實時監測井下的情況,井下瓦斯濃度、溫濕度、采煤量等數據在電子屏幕上一覽無余。

“安全生產是礦山行業的紅線。”一直以來,傳統的煤炭生產面臨礦工作業艱苦危險、開采效率難以提升等問題,隨著5G等智能化技術與礦山產業的融合發展,傳統礦井的作業方式被徹底顛覆——從“人工巡檢”到“動動鼠標”,從“親自下礦”到“遠程監控”,“5G+工業互聯網”為礦工安全撐起“保護傘”,傳統行業正煥發智慧新生機。

智能化轉型升級勢在必行

作為人類世界使用的主要能源之一,煤炭被譽為“黑色金子”“工業食糧”。數據顯示,我國煤礦能源生產占總礦產的74%,能源消費占比達67%,每年開采量約為35億噸,且85%來自井下開采。

5月27日上午,《中國電子報》記者走進潞安化工集團新元公司煤礦調度中心。通過一塊大屏,記者看到新元礦井下的采掘工作場景:礦井下猶如一座微型的地下城市,里面的巷道錯綜復雜,一臺臺掘進機、采煤機、皮帶機、液壓支架等大量機械設備正井然有序地執行著采掘、運輸、洗選以及生產輔助等日常作業。作業數據實時傳輸到調度中心的控制屏上,井下的“風吹草動”,調度中心的工作人員都了如指掌。

潞安化工新元公司黨群部部長喬鴻波告訴《中國電子報》記者,人工井下作業存在的問題顯而易見,一方面,煤礦采掘工作面地質環境復雜,水、瓦斯、粉塵等自然災害的潛在威脅普遍存在。新元礦實行“一個檢修班、兩個生產班”24小時“三班倒”制度,除8小時工作時間,工人每日上、下井還要額外耗費2小時,日常勞動強度極大。另一方面,對礦業企業來說,隨著人口紅利的消失以及人們對井下作業危險性的擔憂,煤礦招工難、用工難的問題日益凸顯。

安全問題始終是煤礦生產的頭等大事,傳統礦山行業信息化、智能化升級勢在必行。然而,在礦井下部署設備并非易事。煤礦井下環境特殊,礦井下封閉性巷道多,鐵制設備眾多,對信號屏蔽嚴重。傳統有線傳輸信號雖然穩定,但井下地形復雜,設備繁多,給布線造成了很大的困難;WiFi等無線網絡傳輸距離短、穿透性差、不穩定。此外,和露天地面環境不同,井下作業設備移動性高,設備信息采集和視頻數據上傳需求突出,對上行速率要求高,4G帶寬小、時延高,無法滿足安全生產業務的通信需求。

“無人化、可視化”成礦井新模樣

據喬鴻波介紹,煤礦井下的日常作業過程會產生大量的數據,包括空氣溫度和濕度、巷道壓力等環境數據,采煤和掘進工作面、運輸轉載點等視頻數據,井下重要崗位工作人員的通信對講數據,以及液壓支架和泵站遠程集中控制等控制類數據。

5G的大帶寬、低時延特性讓智能化掘進機、采煤機、巡檢機器人等設備的遠程操控成為可能。2020年4月,中國移動、華為公司在新元礦開通了國內首個“超千兆上行”的煤礦5G專網。

如今,新元礦井下“一頭(掘進頭)一面(采煤面)一硐室(機電硐室)”的每一臺設備都可以做到“令行禁止”,身處操作室的操作員下達指令后,井下的設備可以立即同步做出反應。設備上部署的4K攝像頭模擬駕駛員駕駛視角,同時在四周的環境中布置廣角攝像頭,拼接360°全景影像,然后將這些視頻影像通過網絡傳輸至控制室,讓操作員擁有“千里眼”。

喬鴻波告訴記者,采掘是井下安全風險最高的場景。智慧化升級之前,采煤工作是由一個個礦工來完成,采煤后,工作人員要走到煤層下檢查“落山”情況,采掘后任何一處煤層沒有坍塌,都會囤積巨量的瓦斯氣體,當空氣中瓦斯濃度達到8%~15%時,煤礦極易發生爆炸。應用礦山機器人后,把工作人員從現場“解放”出來,機器人的傳感器會實時采集空氣中的瓦斯含量、風速、水文數據,并根絕采掘情況判定是否繼續掘進,實現了采掘作業“少人、無人作業”的轉型。

插上了“智慧翅膀”,新元礦每個采煤面的綜采隊作業人員從原來的120人縮減至如今的70人,大大降低了作業人員危險發生率。

采礦行業成“5G+工業互聯網”行業標桿

5月27日,在采礦行業“5G+工業互聯網”現場工作會上,工信部發布了“5G+工業互聯網”第一批重點行業和應用場景,涉及五大重點行業。其中,采礦行業成為“5G+工業互聯網”首批重點推廣的五大行業之一。

作為重要切入點,采礦業的5G數字化轉型升級不是“錦上添花”,而是切實解決采礦企業發展痛點難點的“基本工具”和“剛需”,也是從根本上改變傳統礦業的開采、運營、管理模式的“法寶”。近年來,采礦行業需求增速放緩、環境制約趨緊、要素成本上升,亟待強化與新一代信息通信技術的融合創新,推動礦業提升產業層次、增強競爭優勢、提高經營水平,加快高質量發展,推進行業數字化轉型。

山西是產煤大省,曾“點亮”過全國一半的燈。工信部信息通信管理局局長趙志國在接受《中國電子報》記者采訪時指出,在采礦行業“5G+工業互聯網”應用推廣方面,山西省產業基礎良好、轉型需求迫切、示范效應顯著。在“5G+工業互聯網”第一批行業和場景遴選的標準上,主要是基于代表性、應用成效性和推廣潛力性三個發面的考量。

目前,山西省潞安化工集團新元煤礦、焦煤集團龐龐塔煤礦的“5G+智慧礦山”建設已經為采礦行業的5G+工業互聯網應用探索了實施路徑,樹立了可供行業復制推廣的標桿。在示范引領下,山西省十余座煤礦正開展基于5G的智能礦井建設,已經在內蒙、山東、陜西等全國多個省市的礦山建成400多個智能化采掘面。未來幾年,“5G+工業互聯網”將從打造“樣板間”加速向出售“商品房”轉變。

記者從采礦行業“5G+工業互聯網”現場工作會上了解到,山西省將加大“5G+工業互聯網”在采礦業的應用范圍與規模,“由點到面”“由此及彼”,用二到三年的時間,將5G等新技術應用推廣到1000個采掘面,并擴展到煤礦、金屬礦、非金屬礦等多類礦體。除山西以外,陜西、甘肅、河南、內蒙古、山東等地也在積極推進“5G+工業互聯網”創新發展,加快探索利用“5G+工業互聯網”驅動采礦業數字化轉型升級的新路徑。后續,“5G+工業互聯網”將從采礦行業、電子設備制造業、裝備制造業、鋼鐵行業、電力行業加速向港口、能源、交通等更多行業拓展,形成更大范圍、更深層次、更高水平的創新應用。

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