6月15日,國家能源局與國家礦山安全監(jiān)察局正式對外發(fā)布《煤礦智能化建設指南(2021年版)》,該指南有望加速國內煤礦智能化的建設。指南就井工煤礦、露天煤礦及選煤廠的智能化建設提出了具體要求,本平臺現(xiàn)摘取選煤廠智能化建設部分內容,以供讀者進行參閱。
以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導,認真貫徹黨的十九大和十九屆二中、三中、四中、五中全會精神,深入落實“四個革命,一個合作”能源安全新戰(zhàn)略,堅持新發(fā)展理念,加快實施新一代信息技術與煤炭產業(yè)深度融合,推進煤炭產業(yè)高端化、智能化、綠色化轉型升級,實現(xiàn)煤炭開采利用方式的變革,提升煤礦智能化和本質安全水平,促進煤炭行業(yè)高質量發(fā)展。
已建選煤廠應進行基礎設施升級,以主要工藝環(huán)節(jié)、重要裝備、安全防控智能化為建設重點,開展無人操作設備、無人值守系統(tǒng)的研發(fā)與應用,提高洗選工藝過程的智能化水平。鼓勵新建選煤廠開展基于BIM技術的數(shù)字化設計與施工管理,建設選煤專家知識庫,開展重點生產單元、管理過程的智能化,形成完善的洗選過程智能感知、智能控制、智能管理與智能決策,主要工藝環(huán)節(jié)、主要操作崗位及重要設備實現(xiàn)智能無人操控,建成安全、節(jié)能、環(huán)保的智能化選煤廠。
(一)總體技術架構要求
智能化選煤廠可參考下圖所示技術架構,劃分為設備層、控制層、執(zhí)行層、決策層四層。設備層主要包括機電設備及檢測儀表、保護裝置等;控制層主要包括生產集中控制系統(tǒng)、設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、調度通訊系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)等;執(zhí)行層主要包括生產管理、機電管理、安全管理、經營管理、節(jié)能與環(huán)保管理、安全與職業(yè)健康管理等;決策層主要包括智能控制、智能管理、智能分析、輔助決策等。
智能化選煤廠參考技術架構
(二)智能化選煤廠建設技術路徑
第一階段:重點開展智能化選煤廠標準建設、關鍵技術攻關、基礎裝備完善工作,適時進行成熟技術推廣,開展示范工程建設。
第二階段:強化大數(shù)據技術與選煤專業(yè)知識的深度結合與應用,建設選煤專家知識庫,推進重點單元的智能化研究,建成完善的選煤廠生產執(zhí)行系統(tǒng),實現(xiàn)生產過程控制和管理智能化。
第三階段:全面實現(xiàn)智能化,對主要工藝環(huán)節(jié)、主要管理崗位及重要設備實現(xiàn)智能感知、智能決策、自動執(zhí)行的智能化體系;全面建成安全、高效、節(jié)能、環(huán)保的智能化選煤廠。
(1)新建選煤廠智能化建設
新建選煤廠的智能化建設應與選煤廠主體工程同時策劃、同時設計、同時施工。對于條件成熟度不足的新建選煤廠,可先行策劃,分期實施,預留后期建設接口。
鼓勵采用BIM等先進的數(shù)字化設計、施工管理技術,資料交付形式逐步由二維圖紙向數(shù)字信息模型轉變。鼓勵數(shù)字孿生技術在項目策劃、設計、施工、運維、改造、拆除的全生命周期管理中發(fā)揮作用,鼓勵大數(shù)據、物聯(lián)網、云平臺、5G、機器人等技術與選煤廠生產、運維的深度融合,為選煤廠的建設與管理增值。
(2)已建選煤廠智能化改造
已建選煤廠應完善智能化改造基礎,通過分選工藝及裝備技術調研,制定合理的工藝改造實施方案,確保分選工藝及技術裝備先進合理。優(yōu)先以主要工藝環(huán)節(jié)、重要裝備、安全防護為升級改造對象。鼓勵數(shù)字孿生、大數(shù)據、物聯(lián)網、云平臺、5G等技術與現(xiàn)有選煤廠生產、運維的逐步融合,實現(xiàn)節(jié)能降耗、生產過程優(yōu)化、作業(yè)條件改善等。
(三)選煤廠建設要求
1.數(shù)據規(guī)范
鼓勵建立統(tǒng)一標準規(guī)范的數(shù)據體系,規(guī)范主數(shù)據、數(shù)據索引格式、元數(shù)據格式、數(shù)據表結構、布局方式、存放格式、精度要求、時效設置和編碼方案等,其中元數(shù)據和數(shù)據索引主要包括各類數(shù)據概述、用途、存放路由、數(shù)據庫、訪問引擎和索引結構等,體現(xiàn)數(shù)據的層次結構。鼓勵建立完善的數(shù)據質量管理組織架構,明確數(shù)據權屬、管理者、使用者等,制定規(guī)范的數(shù)據質量改善流程,形成面向多樣化煤礦數(shù)據應用場景的數(shù)據質量管理閉環(huán)。
2.通訊接口
能夠支持多種數(shù)據服務、通訊協(xié)議和接口,能夠從各類儀表、模塊等多種軟件、硬件中獲取數(shù)據,并能夠通過開放接口向各種應用提供數(shù)據。能夠從各種服務系統(tǒng)、應用系統(tǒng)和控制端獲取命令,并能自動轉發(fā)和執(zhí)行命令,保證命令的可靠性與時效性。
3.信息安全性
智能化煤礦應開展網絡、信息和系統(tǒng)等安全建設,可參照GB/T 22080—2016、GB/T 22239—2019、GB/T 30976.1—2014、GB/T 30976.2—2014等標準,能夠實現(xiàn)從角色到用戶、從系統(tǒng)到功能模塊等訪問權限的統(tǒng)一認證,對于監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、工業(yè)自動化系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)等應用平臺,各業(yè)務系統(tǒng)之間既要滿足按需訪問、又實現(xiàn)安全隔離,滿足信息安全要求。
4.系統(tǒng)靈活性和可擴展性
鼓勵采用微服務架構,將復雜的應用拆分為多個共享服務和獨立業(yè)務服務,做到各個服務資源的合理分配,采用先進的技術或者工具不斷優(yōu)化架構,實現(xiàn)系統(tǒng)升級,使企業(yè)平臺不斷演進、優(yōu)化。
1.智能化系統(tǒng)基本建設內容
智能化建設主要分為基礎平臺建設、基礎自動化建設、智能控制建設、智能管理與決策建設。
(1)基礎平臺建設
基礎平臺建設包括網絡平臺建設、云平臺建設、數(shù)據中心建設、專家知識庫建設、系統(tǒng)安全保障、交互平臺建設等內容?;A平臺建設應統(tǒng)籌考慮礦井、電廠等智能化建設規(guī)劃,合理確定云平臺建設方式,使智能化建設方案具有較強的適用性和較好的前瞻性。
(2)基礎自動化
基礎自動化建設內容主要包括設備及儀表監(jiān)測與保護、生產環(huán)節(jié)基礎自動化、輔助環(huán)節(jié)自動化等。
①設備及儀表檢測與保護建設應實現(xiàn)電機、減速機、液力耦合器等設備及儀器的電流檢測、溫度檢測、振動檢測及信息共享。
②生產環(huán)節(jié)基礎自動化建設主要包括集中控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、調度通信系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、設備狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)、配電監(jiān)控系統(tǒng)、在線測灰系統(tǒng)、產量計量系統(tǒng)、能源計量系統(tǒng)、環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)等內容。
③輔助環(huán)節(jié)自動化建設主要內容包括照明控制、泵類與風機系統(tǒng)控制、沖洗水及通風、除塵等自動化建設等。
(3)智能控制
智能控制包括生產過程智能控制、輔助環(huán)節(jié)智能控制、生產保障智能化等。
①智能控制建設要求。能自主分析加工對象的性質,建立生產組織模型;采用大數(shù)據分析方法進行數(shù)據建模,利用機器學習算法自主分析、預測工藝參數(shù);通過多種控制方法,自主調節(jié)操作參數(shù),實現(xiàn)各工藝環(huán)節(jié)智能控制;通過對典型選煤工藝的智能控制,實現(xiàn)精準分選,穩(wěn)定產品質量,提高精煤產率,增加經濟效益;根據產品和工藝要求,按照大產率原則與大經濟效益原則,自行調節(jié)各工藝環(huán)節(jié)生產參數(shù)。
②智能控制建設內容。生產過程智能控制包括智能排矸、智能重介、智能跳汰、智能浮選、智能粗煤泥分選、智能濃縮、智能壓濾等;輔助環(huán)節(jié)智能控制包括智能倉儲與配煤、智能裝車等;生產保障智能化包括智能集控、智能視頻、智能停送電等。
(4)智能管理與決策
智能管理包括生產管理、機電管理、經營管理、安全與職業(yè)健康管理、節(jié)能與環(huán)保管理、協(xié)同管理等。智能決策包括生產情況分析、經營情況分析、工藝效果評價、生產指標預測、產品結構優(yōu)化、經濟效益預測、設備運行分析、生產組織決策、綜合輔助決策及不同管理層面的統(tǒng)計分析。
2.智能化選煤廠分類重點建設內容
智能化選煤廠建設應根據選煤廠的類別、服務年限、煤質特征、產品定位、規(guī)模大小、工藝技術特征,因地制宜、分步實施。
(1)煉焦煤選煤廠重點建設內容
以產率大、效益優(yōu)為原則,選擇配置先進、合理、可靠的工藝技術方案及技術裝備。開展有壓、無壓重介旋流器等智能化主洗工藝系統(tǒng)建設,加強浮選過程智能檢測、計量技術的應用,建立可靠的浮選過程智能模型,實現(xiàn)浮選過程智能控制及自主決策。充分分析浮選尾煤濃縮及壓濾特點,開展浮選尾煤的智能濃縮、智能壓濾等建設。
(2)動力煤選煤廠重點建設內容
以靈活適配、效益優(yōu)先為原則,配備可靠的精準洗選及配煤系統(tǒng),加快推進基礎平臺、智能控制、智能管理與決策的研究應用,開展重介旋流器、重介淺槽、干法選煤跳汰等主洗工藝系統(tǒng)的智能化建設,加強動力煤智能在線檢測、計量裝備、智能儲煤、智能裝車等系統(tǒng)應用,建設可靠的智能配煤系統(tǒng),保障產品質量穩(wěn)定,增強產品靈活性。
(一)組織保障
發(fā)揮煤礦智能化建設工作專班在智能化煤礦建設中的組織、協(xié)調、督促指導作用,統(tǒng)籌推進全國智能化煤礦規(guī)范有序建設。煤炭生產企業(yè)應成立智能化專職機構,強化“一把手”工程,鼓勵煤礦企業(yè)一把手擔任專職機構負責人,確保煤礦智能化建設各項工作有序推進。建立完善的決策咨詢機制,通過內部遴選和外聘相關領域技術、管理專家,加強對智能化煤礦建設的咨詢指導。
(二)制度保障
加快推進智能化煤礦技術規(guī)范與標準體系建設,開展基礎共性、關鍵核心標準的制修訂工作,制定煤礦智能化建設、驗收等相關技術規(guī)范與實施細則。推進管理理念、管理制度、運營模式的創(chuàng)新與應用,建立健全智能化煤礦設計、建設、運行管理制度和獎懲措施。建立智能化煤礦分類分級評價機制,地方煤炭行業(yè)管理部門和煤礦生產企業(yè)應定期開展智能化煤礦建設效果評估等工作。根據煤礦智能化發(fā)展水平與建設情況,及時修改安全管理、監(jiān)管的相關法規(guī)。
(三)技術保障
鼓勵和支持煤炭企業(yè)與相關高校、科研院所等協(xié)同合作,加強智能化煤礦核心技術與成套裝備的研發(fā)應用,遴選推廣一批先進適用的重大技術裝備成果,持續(xù)提升各類技術裝備和應用平臺間的集成性、交互性、兼容性,消除技術壁壘,整體推進煤礦智能化建設與迭代升級。加強共性關鍵技術領域的高質量、高價值專利培育和保護,做好知識產權布局和申請。鼓勵創(chuàng)新專業(yè)化運維服務模式,建立健全智能化煤礦運維保障體系。
(四)資金保障
煤炭企業(yè)應落實智能化煤礦建設的主體責任,以提質增效、減人強安為目標,加大資金投入,重點實施智能化技術與裝備研發(fā)、技術改造、工程建設等項目,提高資金產出效益。鼓勵地方有關部門研究制定相關扶持政策,將煤礦相關智能化改造納入煤礦安全技術改造范圍,探索研究將相關投入列入安全費用使用范圍;引導金融機構加大對智能化煤礦的支持力度,支持企業(yè)發(fā)起設立相關市場化基金,形成支持煤礦智能化發(fā)展的投入長效機制。
(五)人才保障
培育壯大煤礦智能化人才隊伍,鼓勵高校和煤炭企業(yè)合作創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,拓展產—學—研—用人才路線,共建示范性實習實踐基地,培養(yǎng)煤礦智能化相關專業(yè)高技能人才。加大煤礦智能化培訓力度,開展在職人員智能化和信息化培訓,建立健全煤礦智能化相關技術人員職業(yè)發(fā)展通道,優(yōu)化知識型、技能型、管理型人才發(fā)展體系。