智能化建設示範班培訓心得體會

2021年7月19日至25日，山東能源集團與徐州礦院聯合舉辦了《智能化建設示範班培訓》。我作為第二期參培學員，通過為期一週的學習培訓，我對“智慧礦山”有了進一步認識，智慧礦山就是基於物聯網、雲計算、大數據、人工智能等技術，集成各類傳感器、自動控制器、傳輸網絡、組件式軟件等，形成一套智慧體系，能夠主動感知、自動分析，依據深度學習的知識庫，形成最優決策模型並對各環節實施自動調控，實現設計、生產、運營管理等環節安全、高效、經濟、綠色的礦山。

為期一週的時間主要學習了《礦山動力災害監測與防治》、《智能採煤控制技術與實踐》、《智能化掘進關鍵技術與裝備》、《智慧礦山關鍵技術》、《5G+山源融合通訊 賦能礦山智能化》及《管理溝通》等相關內容，開展了有趣的素質拓展活動，學習期間採取了勞逸結合的培訓方式，達到了理想的培訓效果。

結合我礦智能化生產的實際情況及個人工作認識，總結一下個人心得。

目前我國各行各業都在往智能方面發展，煤礦產業的發展也不例外，以前都是人工開採，不僅效率低，還很容易發生傷亡事故。目前我國採煤作業中有關煤礦智能無人綜採方面的技術也得到了一定範圍的應用，在結合發展迅速的互聯網技術，可以在很大程度上提高煤礦資源開採質量。由於山東地區礦產資源的位置普遍較深，地質條件複雜多樣，在開採過程中經常出現傷亡事故，而智能化開採可以在一定程度上避免或減少人員傷亡。智能化開採技術屬於煤礦開採新技術，智能化綜採工作面的系統組成複雜，涉及的網絡技術、自動化控制技術、通信技術、計算機技術、視頻技術，所以煤礦要想充分的利用智能化開採技術，一是裝備升級投入是必不可少的重要環節，二是維修技術人員必須知識面廣、專業知識強。

一、煤礦智能化建設及柴裏煤礦現狀

當前，我國煤炭行業步入了智能化技術發展快車道，各煤炭大省及煤炭企業都在積極發展煤礦智能化系統，新建煤礦按照煤礦智能化標準規劃建設智能化工作面，已有煤礦進行智能化建設升級改造，掀起了一股煤礦智能化建設新浪潮。加快推進煤礦智能化建設，是推動煤炭工業轉型升級、高質量發展的核心技術支撐，是實現煤礦減人增效、從根本上消除事故隱患，提高煤礦本質安全水平的有效手段。2020年11月，國家能源局、國家煤礦安全監察局印發關於開展首批智能化示範煤礦建設的通知,確定了71處煤礦作為國家首批智能化示範建設煤礦，棗莊礦業（集團）付村煤業有限公司付村煤礦也成功入選，淘汰落後產能，煤炭企業由勞動密集型向技術密集型轉變，煤礦智能化轉型升級成為煤炭企業發展的必要之路。

2020年8月4日，在常州召開了煤礦智能化標準體系及智能化煤礦、智能化工作面分類、分級評價標準審查會，會上對“智能化煤礦（井工）分類、分級技術條件與評價指標體系”、“智能化採煤工作面分類、分級技術條件與評價指標體系”進行了評審，提出了煤礦綜採工作面智能化行業標準，標準構建了智能化工作面的評價體系，明確了以智能化工作面設備運行效果和設備運行狀態作為智能化水平等級的主要評價依據。

我礦目前使用的智能化系統是由北京天地瑪珂公司生產的SAC系統，主要是將採煤機控制系統、支架電液控系統、工作面運輸控制系統、三機通訊控制系統、泵站控制系統及供電系統有機結合，實現對綜合機械化採煤工作面設備的協調管理與集中控制。採煤機以記憶截割為主，人工干預為輔；液壓支架以跟隨採煤機自動序列動作為主，人工遠程干預為輔；綜採運輸設備實現集中自動化控制。整個系統實現集視頻、語音、遠程集中控制為一體的綜採工作面自動化控制系統，實現採煤機、刮板運輸機和液壓支架等設備的聯動控制和關聯閉鎖等功能。2018年9月我礦在23下614綜放工作面首次推廣應用了智能化開採技術，實現了綜採工作面的裝備升級、管理水平和工效的提升，初步實現了綜採工作面的智能化管理，成功減員36人，提高工效33%。為了保證智能化工作面的正常運營維護，柴裏煤礦加大專業人員的培訓，選拔技術較好人員，成立智能化專班，並推薦崗位工程師專職維修維護智能化系統；成立了電液控和智能化設備及配件維修小組，自行修復各類智能化配件，降低了生產成本。

二、生產煤礦智能化建設技術路徑

1.頂層設計推動煤礦智能化建設

加強煤礦智能化建設的頂層設計，在融合先進技術、突破關鍵技術、建設示範工程上重點發力，分類分步有序推進煤礦智能化建設。重點研發應用自動化控制、複雜條件智能開採、智能快速掘進、工作面智能物探、智能輔助運輸等智能化技術裝備。着力開展煤礦工程智能化綜合管控平台、煤礦工業互聯網系統等研發和應用。

2.5G技術促使煤礦更“智慧”

5G技術具有大帶寬、低時延、高可靠等特性，有效攻克了數據傳輸能力不足的瓶頸，助力煤炭行業解放勞動力，推動煤礦實現安全生產。我國在發展“5G+智慧礦山”過程中已取得明顯進展。5月31日，工業和信息化部發布“5G+工業互聯網”十個典型應用場景和五個重點行業實踐情況（以下簡稱“實踐情況”）。對於採礦行業，實踐情況指出，新元煤礦、千業水泥、龐龐塔煤礦、鮑店煤礦等利用5G技術積極實踐遠程設備操控、設備協同作業、無人智能巡檢、生產現場監測等典型應用場景，成效顯著。

3.“故障診斷”技術支撐智能化建設

為保障工作面設備穩定運行，及時排除設備故障，採用故障診斷技術、人工智能、大數據等技術對設備健康、故障診斷、維修作業、自動化率評價和數據分析業務通過軟件系統進行管理，將工作面設備的隱性故障顯性化，並與維修業務良好的結合，把工人的維修作業的工作經驗通過軟件植入到故障排除知識庫中，使成功的維修經驗得以傳承，從而為有效的提高工作面設備故障排除，提高工作面設備的維修能力與設備的完好率。

健康可視化：使用可視化方式以設備通訊視圖、網絡拓撲視圖、設備全局視圖、傳感器視圖等多種視圖方式展示設備網絡通訊、綜採系統設備健康狀態；使用各類圖表展示設備的健康狀態，為煤礦管理人員、操作人員、維修人員提供綜採工作面即時的、可視化的工作視圖和狀態視圖，使相關人員能夠實時瞭解支架設備的可用性和可靠性，實時瞭解礦井內的綜採設備運行情況和煤炭開採狀態

故障診斷：通過建立支架設備故障智能算法掃描，實現設備運行時健康狀態動態分析和診斷。即通過多種算法對支架設備運行狀態進行健康識別，對設備動作、位置、速度、姿態進行時空聯動分析，發現傳感器超量程、不穩定或性能衰減等潛在故障以及液壓支架與採煤機、刮板運輸機、供液系統之間的能力不匹配問題；解決煤炭開採過程中出現的操作人員發現故障但無法維修，維修人員無法及時發現故障的矛盾。

自動化評價：通過對設備動作、位置、姿態、壓力等數據的時空聯動分析查看綜採工作面設備間的能力匹配和速度協調情況。通過對支架推移行程和升架壓力數據分析衡量跟機自動化質量；核算液壓支架設備的自動化應用率，並對跟機自動化質量進行評價。

維修過程管理：對液壓支架設備故障進行快速分析和診斷，為維修人員提供專家建議；對設備故障進行維修作業任務管理，並對維修質量進行評價；能夠對設備維修歷史進行回溯和查看，瞭解設備的全部維護過程。輔助維修人員對設備故障進行快速排查，使設備能夠得到及時維修和保養，縮短維修週期，降低維修成本，提高設備產能。

大數據分析：通過人工操作記憶知識學習、維修經驗、專家知識經驗建立知識庫，利用大數據分析技術對數據進行建模分析，形成專家知識庫，專家策略，智能專家提醒等方式指導採煤作業。

4.柴裏煤礦建設“二類”礦井智能化先模

柴裏煤礦是山東能源棗礦集團的骨幹生產礦井之一，1960年開始建礦，1964年建成投產，歷經三次改擴建，現核定生產能力240萬噸/年。礦井地質條件複雜、基礎建設差，我礦按照“基礎系統高容量—採掘系統高可靠—感知系統全覆蓋—保障系統高適應”的思路，自下而上逐步實現智能化改造。進行智能化升級改造計劃分為三步進行：首先，根據實際情況與建設需求，對具體業務系統進行技術與裝備升級，提高單個設備、系統的自動化、智能化水平，並逐步實現核心裝備控制系統國產化安全可信、自主可控；其次，開展網絡平台、數據中心等升級改造，匯聚生產工藝、環境過程信息等；最後，通過大數據、人工智能等建立相關業務智能工作流，再進行系統的整體集成，實現基於智能化綜合管控平台的一體化智能協同管控。

三、煤礦智能化未來展望

隨着第四次工業革命的不斷深入，人工智能與煤炭開採深度融合，煤礦智能化不斷推進，煤炭開採技術巨大的變革必將引起煤礦管理模式的變革，現有傳統開採管理模式必將被全新的煤炭智能開採模式取代。

（1）人員隊伍專業化。培育煤礦智能化專業服務隊伍，為煤炭智能開採提供全流程專業化服務。按照專業性質的不同，逐步建立採掘、機電、運輸、通風、安全等多支煤礦智能化專業服務隊伍，實現優質、高效、精幹的專業化服務。

（2）系統自適應和故障自診斷技術。目前智能化開採技術在智能感知、自主決策等智能化水平相對較低，無法在採煤過程中根據智能化綜採工作面地質變化情況完成裝備自適應調整，需在智能探測、智能分析和智能控制技術研究等方面進一步探索。譬如，以往應對工作面輸送機上竄下滑時，只能通過人工經驗進行手動操作進行調採，現有智能化系統無法實現整個工作面調採控制。如果建立了自適應系統並開發了調採控制工藝程序，系統可以自行根據傳感器監測數據實施監測刮板輸送機與巷道煤壁相對位置，當發生上竄下滑時，及時進行提示並根據相對位移量進行自適應調採，這樣就解決了設備自適應的難題。

同時，由於由於智能化採煤工作面設備數據龐大，且具有多個自動控制系統，系統維護量巨大。日常檢修時，僅憑檢修人員經驗判斷故障點，不僅難度大，而且效率低。因此未來需要對智能化開採裝備及系統的故障，從故障的類別、故障點、處理方式上進行探索，通過大數據分析處理，對現有采集設備的運行參數進行有效的過濾及分析，利用算法實現設備乃至軟件的故障自動分析、判斷與處理，實現故障自診斷。

（3）煤炭開採透明化。根據礦區地質地形數據庫勘探資料，模擬礦區的地形地貌，建立真實三維可視化地層仿真模型，建立可視化礦井及採掘工作面，實時瞭解井上下的地貌、水文地質、採掘工程等信息，實現煤炭開採全過程模擬推演，持續優化完善。

（4）利用慣性導航技術實現採煤機的實時定位和精準控制。通過在採煤機內佈置慣性導航芯片，實現採煤機在綜採工作面三維空間內的精準定位，並將採煤機定位和運行方向等信息實時錄入透明工作面三維模型內，實時對應相對位置的割煤數據，形成工作面開採三維地質模型。

四、結語

當煤礦智能化發展到一定階段，井下地質條件、開採行為全部透明，全新的煤炭智能開採模式實現後，煤礦職工安全得到保障、工人勞動強度大幅降低，危險區域實現無人(少人)，最終實現礦井“無人化”，達到安全高效生產，煤炭開採工人的尊嚴和社會地位得到提升，實現由“井下操作”向“地面遠控”、“黑領礦工”向“金領採煤師”、“傻大粗”向“高精尖”、“高危高風險”向“本質安全”的四大轉變。