“一张图”“一道墙”“一平台”构筑矿山“智慧大脑”

近日，在郑州举行的2023世界5G大会发布了“2023年度5G十大应用案例”，“中国平煤神马5G＋煤炭绿色安全开采”作为全国煤炭行业唯一应用案例成功入选。中国平煤神马集团总经理李延河应邀出席大会，并在分论坛对集团5G+智能矿山建设作了主题演讲。
据悉，作为新中国第一个自行勘探设计兴建的特大型煤炭基地，中国平煤神马集团近年来大力引进5G、人工智能、大数据等新一代信息技术，全面推进煤矿智能化建设，打造了全国首个千米5G+智慧煤矿项目，构建了全国首套5G+智能选矸、河南全省首套5G+智能综采、5G+辅助作业等应用场景，实现危险作业区域设备远程控制，助力煤炭企业少人化、无人化。目前，该集团已建成1对国家级、11对省级智能化示范煤矿，煤矿生产效率提高15%以上，采掘一线作业环境持续改善，职工劳动强度大幅降低，矿井安全保障能力显著提升。
“一张图”“一道墙”“一平台”构筑矿山“智慧大脑”
中国平煤神马集团平宝公司是河南省唯一获评首届煤炭行业“标杆煤矿”。12月11日八点半，在平宝公司综采一队智能化集控室，当班人员刘洋在远程桌面操控台上按下启动按钮，井下的采煤机便开始自动运行。“通过这个监控屏幕，我们不仅能实时观察到井下液压支架、采煤机等设备的性能及工作状态，还能监测到工作面瓦斯浓度、粉尘浓度等数据。工作人员过去每天都要下井巡检，现在只需隔几天下井一次便可。”
工作岗位的改变，背后是一个产业的蝶变。近年来，该集团将5G与大数据、云计算、物联网等技术相结合，着力构筑煤矿集控“一张图”“一道墙”“一平台”，逐步实现采掘智能化、系统可控可视化、管理信息化。
该集团成功搭建了集团骨干环网，骨干链路带宽200G以上，并携手华为公司共建F5G承载网，在14对矿井建成万兆“数字高速公路”，为智能化采掘、无人驾驶、视频分析、远程运维等多场景应用提供精准信息“定位导航”。同时，建成了技术水平行业一流、国内领先的云中心、算力中心和大数据中心，不仅让集团100多项核心业务实现“上云用云”，还为煤矿未来实现“云端”打通了多网融合的数据传输“大动脉”。
“多网融合的数据传输筑牢了高阶智能矿山发展的‘底座’。”该集团数智化中心负责人说，目前，集团在19对矿井建成智能化综合管控平台，各生产系统实现数据集成、业务融通、一体应用，构建了安全生产信息管理“一张图”；11对矿井完成工业控制安全平台建设，打造了横向到边、纵向到底的煤矿网络安全保障体系，构建了工业控制系统网络防御“一道墙”；20对矿井建成工业视频平台，实现井下生产工况在线监测、实时感知、超前研判，构建了工业视频监控“一平台”，为煤矿安全高效开采打造了“智慧大脑”。
智能化装备实现安全高效智慧开采
12月12日，在该集团五矿煤楼里，经过初筛的矸石被X射线扫描后，“身上”仅存的一些煤被高压风吹进了煤仓。“自TDS智能干选系统投用后，我们矿矸石含煤率由原来的5%降为现在的1%。”该矿相关负责人说。
如今，该集团在井下实现了远程掘进、无人综采、智慧测控；在井上建设了5G智能选矸系统，实现无人化选矸，安全高效。5G融入煤炭开发，由深到广，从采到选，赋能多业务场景，开启该集团智慧矿山新时代。
在“5G+采煤”方面，该集团在煤与瓦斯突出等灾害严重的矿井率先完成智能化建设，形成了薄、中、厚采煤工作面全覆盖生产格局，智能化采煤工作面单班作业人数由22人减至6人，常态化运行率接近80%，智能化产能占比突破50%。同时，建成5G+规划开采与数字孪生系统，做到井下装备工艺数据信息在线显示、同步采集、自动提取，开创了全国深部矿区综采工作面透明开采技术应用示范。
在“5G+掘进”方面，该集团新增成套智能化掘进装备51套，智能化开掘进尺达到8.2万米，并自主研发智能化掘进自移皮带机尾和工作面多功能巡检机器人，构建了具有中国平煤神马特色的煤矿智能化快速掘进体系，实现了“地面截割、井下支护，无人值守”，智能化掘进工作面单班作业人数由12人减至8人，集团首套全断面岩石掘进机岩巷单进突破623米，刷新全国同类型矿井进尺纪录。
在“5G+智能分选”方面，该集团自主研发的5G+智能选矸系统成功投用，与中兴通讯联合搭建的“5G+智能分选数字星云平台”，经行业鉴定达到国际先进水平，矸石选出率达到90%以上、效率提升60%，原煤灰分降低6-10个百分点，人工选矸彻底退出煤矿历史舞台。
此外，在实训领域，该集团打造全国首个智慧矿山5G+数字孪生实训基地，大幅提升培训效率，解决了煤矿培训“三难”和高技能实操人才紧缺等问题。
目前，该集团累计建成40个采煤、88个掘进智能化工作面，智能化采煤工作面人均工效平均提高20%以上，智能化掘进工作面人均工效平均提高30%以上。
AI下井助力生产辅助系统提档升级
在该集团十矿调度中心的大屏幕上，AI视频分析模型可以准确识别职工、各种设备，甚至是皮带上的大块异物。当出现矿工不戴安全帽、安全操作不规范等异常点时，AI第一时间在视频画面上发出报警信号，并同步拍照录像、自动保存。
自今年3月上旬“基于无源工业光网AI视频分析云平台系统”项目正式运行以来，十矿已建成17个AI视频分析模型、100路视频分析场景，实现井下全场景应用。截至目前，该系统对识别的各类隐患均及时报警，漏报率为零。
在实现智能采掘选的基础上，该集团积极引入智能监测、远程控制、AI分析、智能巡检等先进技术，大力推广“5G+”设备应用，助力煤矿生产辅助系统提档升级。
据了解， 目前，该集团实施供电、排水、压风、提升、运输等254个子系统升级改造，自动化综合远程控制率提升至73.7%，优化用工4000余人。其中，积极探索5G与精准定位技术融合模式，成功开发应用井下智能无人驾驶系统，运输效率提升41%；上马投用20余台5G+煤矿巡检机器人，实现了井下变电所、泵房等关键地点实时监控、远程巡检、无人值守，建成了河南省规模最大的矿用机器人集群；推广应用“云-边-端”协同的煤矿AI视频识别技术，建成17个AI视频分析模型、300路视频分析场景，实现人员、设备、环境智能监控、精准分析、超前预警，做到井上下固定场所、主要生产区域、重点作业地点全覆盖。
李延河说，该集团下一步将不断深耕5G数字新蓝海，乘“数”而上、聚“智”而为、赋“能”发展，力争到2026年底，新建3-4对国家级智能化示范煤矿，初步实现采掘、装运、储存、洗选、销售全流程智能联动，推动煤矿生产更安全、运行更高效、决策更智慧，全力打造“智慧平煤神马”，助力河南省传统产业数字化转型、煤炭工业高质量发展。