煤礦智能化：打好基礎，紮實推進，標杆示範
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放棄誇誇其談、邀功請賞的思想，專心研究，突破關鍵技術
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條件好、基礎好的煤礦，做好頂層設計，紮實推進，發揮標杆示範作用；條件不具備、基礎不牢的煤礦不要盲目跟風，靜下心來，安心把基礎打好
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無論是生產廠家、技術公司或煤礦，應靜下心來，客觀定位產品、系統、礦井，不盲從，夯實基礎再前行
八部委聯合下發《關於加快煤礦智能化發展的指導意見》後，各種煤礦智能化建設方案、樣板礦、產品和概念見諸各類媒體，頗有大幹快上的意味。加快智能化建設的思路是正確的，但如何又好又快地發展，很值得研究。
我們冷靜下來分析，什麼是智能化？百度中如此解釋：「智能化」是指事物在網絡、大數據、物聯網和人工智慧等技術支持下，所具有的能滿足人的各種需求的屬性。比如，無人駕駛汽車將傳感器、物聯網、移動網際網路、大數據分析等技術融為一體，能動地滿足人的出行需求。它之所以是能動的，是因為它不像傳統的汽車，需要被動地駕駛。我們是不是可以這樣理解：判斷智能化的標準之一，要看是能動的還是被動的。
《關於加快煤礦智能化發展的指導意見》中有明確的對煤礦智能化的描述。「全面感知、實時互聯、分析決策、自主學習、動態預測」是智能化建設的過程，「協同控制」是智能化的結果，也是能動性的體現。此外，文件還指出，「存在基礎理論研發滯後、技術標準與規範不健全、平台支撐作用不夠、技術裝備保障不足、高端人才匱乏等問題」。
煤礦智能化建設是一項浩大又複雜的工程。要做好煤礦智能化建設，必須學會把這個複雜的問題先簡單化，把簡單的問題數量化，數量化的問題程序化，程序化的問題系統化。捋清系統流程，抓住實質問題，才能在煤礦智能化建設上有所突破。
亟待解決的難題是什麼？
目前，煤礦智能化建設存在兩個困境。
一是煤礦智能化頂層設計不科學。煤礦各種災害事故時有發生，點多、線長、面廣的作業環境帶來生產工藝的複雜性。不過，無論煤礦安全生產有多複雜，歸根結底離不開「人、物、環、管」四個要素。「人、物、環」是實實在在的事物，各有其特性，而「管」是抽象事物，是把「人、物、環」串接起來的要素。不同的管理方式造就了不同礦井的管理特色。因此，煤礦智能化頂層設計應圍繞「辨認、知物、識環境」的原則展開，將這些原則融入「人與人、人與物、人與環、物與物、物與環、環與環」六種關係中，系統全面感知礦井。
我建議，構建一個涉及礦井方方面面的知識庫標量（類似化驗單上的數據範圍）管理體系，使其具備自主學習能力和分析決策能力。構建一套信息聯動與協同控制體系，使其能像機器人一樣有思考能力、動作協調能力，無論在礦井管理方面還是生產現場系統方面，都能自主實現少人、無人化管理。比如，煤礦「四化」建設正是按照智能化建設的最終目標科學分步實施的。
二是礦用傳感器方面存在難題。煤礦生產是由點、線、面構成的一套複雜生產體系，煤礦智能化是由多系統融合構成的複雜系統體系。每套系統把不同的點串接起來，這些點的數據多由各類傳感器提供數據。如果數據不準確，系統運行就會不正常，那麼數據分析沒有意義。
現實情況下，某煤礦想做一套煤量全過程分析管理系統，因為沒有準確的計量設備而無法完成；想做一套全井下排水控制管理系統，也是因為缺少準確可靠的傳感器而無法實現。
可以說，煤礦智能化建設被各種類型的傳感器攔住了去路。因此，我們應放棄誇誇其談、邀功請賞的思想，專心研究，突破礦用傳感器技術瓶頸。隨著5G技術在煤礦應用的日漸成熟，煤礦無線傳感器將成為礦用傳感器的主流產品。
應該抓住哪些建設重點？
現階段，條件好、基礎好的煤礦，要抓住「人、物、環、管」這個牛鼻子，做好頂層設計，紮實推進智能化建設，發揮標杆示範作用；條件不具備、基礎不牢的煤礦不要盲目跟風，靜下心來，安心把基礎打好，重點做好以下幾方面的工作。
一是礦井網絡數據中心建設。網絡數據中心是煤礦信息化建設的基礎。沒有可靠的網絡數據中心，就談不上智能化建設。
隨著煤礦信息化的發展，煤礦以前建設的百兆、千兆網絡系統已經適應不了新需要，必須著手構建企業辦公萬兆+工業環網萬兆+無線網絡（4G、5G）+專線網絡的網絡架構體系，實現礦區網絡的全覆蓋。網絡建設應從機房建設、機房動環安全管理、機房功能區劃分、機房綜合布線、網絡安全、礦區綜合網絡布線以及電池管理7個方面考慮。
二是礦井通信系統建設。礦井通信系統是礦井調度指揮體系的重要組成部分，如果通信系統性能不完備、運行不穩定，調度命令就不能及時傳達下去。遇到突發事故，就會造成調度指揮失靈、事故災害擴大等後果。所以，每一座礦井必須建設性能完備、設備可靠、運行穩定的礦井通信系統。
礦井通信系統由行政電話系統、調度有線通信系統（撥號和直通）、礦井無線通信系統、井下應急廣播系統、皮帶沿線和工作面喊話系統等6部分組成。一些礦井把行政電話系統、調度有線通信系統和礦井無線通信系統融合起來，形成調度指揮通信系統。這些系統有一個共同點，就是點對點通信（主動尋呼型通信），在遇到突發事故時不能及時把信息快速傳播下去。所以，必須把應急廣播系統和皮帶沿線和工作面喊話系統納入礦井調度通信體系中。這兩種通信系統有一個共同點，即一對多通信（被動接受型通信），能快速地把命令傳達給更多的人。
建立六網合一的調度通信指揮體系，是應對礦井突發災害事故時最有效的通信手段，可將礦井事故影響降到最低。在選用應急廣播時，一定要考慮應急廣播的安全性、穩定性和易維護性，否則就會變成擺設。
讓我們來對比兩種不同的應急廣播系統工作原理：從日常管理來說，採用就地供電模式(127V)不如採用遠程供電模式（18V）方便，而且就地供電模式也便於在井下布設，適用於井下所有區域。如果在迴風巷布設遠程供電模式的話，必須有專門的管理措施。
三是入井人員管理體系建設。井下人員定位系統是煤礦必須建立完善的系統。單一的井下人員定位系統已經適應不了入井人員管理，必須建立多系統聯動體系，才能從根本上解決入井人數不清的問題，也就是「四數」統一，即礦燈數、自救器數、考勤人數和入井人數必須實時統一。
要做到「四數」統一，就要建立礦燈、自救器實時自動管理系統。智能礦燈充電櫃就是順應這一要求的產物。現有的智能充電櫃不但能監測礦燈和自救器的狀態，還能給瓦斯便攜儀充電並監測狀態。
如何把一個不合格的人員擋在井口之外？這就要建立一套入井人員證件管理系統，把礦工通過培訓合格後取得的各類證件信息錄入系統，同時再建立一套工單管理系統。
礦工在入井前，必須填報工單才能考勤、領取礦燈和自救器等設備，最後在井口再考勤。在填報工單時，關聯工作內容與證件，做到什麼證件幹什麼活。無證、證件過期便無法填報工單，從而杜絕無證人員入井。
工單管理→證件管理→考勤管理→取礦燈→取自救器→取便攜儀（特殊工種）→入井考勤→入井定位系統，這就是入井人員體系化管理流程。通過環環相扣，確保每一名人員身份都真實、每一名入井人員都合格、每一名入井人員都裝備齊全。同時要注意兩點：人員的唯一性和生物識別設備的統一性。
四是煤礦安全監控融合體系建設。《煤礦安全監控系統升級改造技術方案》提出，「實現井下有線和無線傳輸網絡的有機融合，監測監控與GIS技術有機融合。多系統的融合可採用地面方式，也可採用井下方式。鼓勵新安裝的安全監控系統採用井下融合方式。」
按照文件要求，以GIS技術為基礎實現多系統融合和應急聯動，強調的還是各系統數據的準確性和系統運行的穩定性。尤其是廣播系統的選型，一定要便於日常管理，只有這樣才能保證在應急時發揮作用。
五是生產輔助系統自動化建設。生產輔助系統自動化建設是指供電系統、運輸系統、排水系統、通風系統、壓風系統、制氮系統、臨時風機系統、瓦斯抽放系統、洗選系統、銷售系統10大生產輔助系統的自動化建設。
在單項自動化系統建設時，要注意兩點：電氣、機械設備的各項參數齊全準確，如電壓、電流、功率、壓力等；各項保護措施穩定可靠，如欠壓、過流、漏電、震動、溫度等。系統沿線保護措施必須齊全可靠，如過溫、跑偏、堆煤、撕裂、斷帶、風電保護、瓦斯電保護等。視頻監控作為一種輔助保護手段，重要位置必須加裝，並保證視頻圖像清晰。同時，把機器人巡檢納入自動化運行保護體系中。
六是智能化工作面及快速掘進系統建設。智能化工作面及快速掘進技術日漸成熟，有條件的礦井可以逐步淘汰老舊設備，採用先進技術，提升礦井的整體自動化水平。
目前，智能化工作面存在煤矸辨識傳感器不夠成熟、放頂煤工作面控制放煤手段不夠可靠、沒有把無線網絡技術應用到工作面等問題；快速掘進方面還有技術缺陷，就像一台半自動的掘進機，沒有做到一體化的掘進、支護、煤矸辨識管理，缺乏可靠的信息傳輸手段。智能礦山建設道阻且長，行則將至，行而不輟，未來可期。不論煤礦信息化設備的生產廠家、系統開發的技術公司或是煤礦，都應靜下心來，對自己的產品、系統、礦井客觀地定位，不要盲從，夯實基礎再前行。只要腳踏實地，煤礦智能化一定能夠實現。
作者：王志榮 （陝煤集團建莊礦業公司信息中心主任）
來源：中國煤炭報 編輯：王世雅
責任編輯：崔維維