鄂爾多斯煤礦數(shù)字化產(chǎn)業(yè)分析

鄂爾多斯煤礦數(shù)字化產(chǎn)業(yè)分析煤礦數(shù)字化的必要性和必然性煤礦數(shù)字化的開展進(jìn)程和現(xiàn)狀煤礦平安消費(fèi)的根本出路是全自動(dòng)化產(chǎn)品開發(fā)是競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵鄂爾多斯的優(yōu)勢(shì)、機(jī)遇和使命1概述煤礦消費(fèi)閱歷了鎬采、炮采和綜采，下一個(gè)歷程將是自動(dòng)化〔數(shù)字化〕采煤的時(shí)代。我國(guó)經(jīng)過(guò)了30年實(shí)現(xiàn)了從炮采到綜采的轉(zhuǎn)變，再有20-30年將進(jìn)入全自動(dòng)化采煤的時(shí)代。煤礦平安消費(fèi)的根本出路是全自動(dòng)化、無(wú)人礦井。煤礦消費(fèi)的五大災(zāi)禍水、火、瓦斯、煤塵、頂板煤與瓦斯突出機(jī)電設(shè)備事故7月3日廣西來(lái)賓市合山煤業(yè)公司八礦樟村井發(fā)生采空區(qū)垮冒潰漿事故，事故當(dāng)班下井71人，事故發(fā)生后49人平安升井，已呵斥4人死亡，仍有18人被困井下。貴州黔南州平塘縣牛棚煤礦7月2日發(fā)生透水事故，當(dāng)天報(bào)告有21人被困井下，3日中午報(bào)告又有2名礦工在事故發(fā)生前從風(fēng)井進(jìn)入牛棚煤礦。因此，目前井下被困人員總計(jì)為23人。目前井下水位還在上升。最近的山東棗莊煤礦火災(zāi)事故和濰坊的鐵礦透水事故山東省棗莊防備煤礦井下－255米程度運(yùn)輸下山底部車場(chǎng)一臺(tái)空氣緊縮機(jī)7月6日18時(shí)45分著火，初步核對(duì)呵斥事故區(qū)域36名礦工被困。山東省濰坊市政府１１日晨通報(bào)，１０日晚１１時(shí)左右，濰坊市坊子區(qū)正東礦業(yè)發(fā)生井下透水事故。經(jīng)初步查明，事故發(fā)生時(shí)井下有２８人現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，后有７人平安升井，截至１１日８時(shí)３０分，仍有２１人被困井下。

事故時(shí)有發(fā)生，出路何在？數(shù)字化=全自動(dòng)化+信息化2數(shù)字化是一個(gè)時(shí)代人類社會(huì)的消費(fèi)體系的組織構(gòu)造和經(jīng)濟(jì)構(gòu)造正在閱歷一次工業(yè)革命之后的宏大變革，正在產(chǎn)生一次新的飛躍。這個(gè)變革和飛躍正是由于現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的開展和廣泛運(yùn)用所引起的。1946年發(fā)明的計(jì)算機(jī)，開創(chuàng)了人類社會(huì)開展的第六個(gè)時(shí)代——信息〔或數(shù)字〕化時(shí)代，前五個(gè)時(shí)代分別是：舊石器時(shí)代〔打制石器〕、新石器時(shí)代〔磨制石器〕、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代、蒸汽時(shí)代。假設(shè)說(shuō)前幾個(gè)時(shí)代的勞開工具是延伸了人的手腳，那么計(jì)算機(jī)是人的腦的延伸。數(shù)字化時(shí)代人類開場(chǎng)賦予本人所運(yùn)用的勞開工具以感知和交換信息的才干。計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后僅64年，數(shù)字化革命〔DigitalRevolution〕浪潮已降臨。計(jì)算機(jī)的問(wèn)世與計(jì)算機(jī)國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)Internet的普及運(yùn)用是本世紀(jì)人類文明史上最偉大的發(fā)明。計(jì)算機(jī)及其互聯(lián)網(wǎng)正在改動(dòng)著人們?nèi)蝿?wù)、學(xué)習(xí)、生活和消費(fèi)的方式，推進(jìn)著經(jīng)濟(jì)的開展和社會(huì)的提高，并以其神奇的威力，使這個(gè)世界發(fā)生著巨變。各行業(yè)、各個(gè)國(guó)家和地域都要閱歷數(shù)字化。

美國(guó)抓住了數(shù)字化的先機(jī)，Intel公司的CPU、微軟的Windows操作系統(tǒng)等軟件和Internet網(wǎng)絡(luò)給美國(guó)帶來(lái)宏大的收益。美國(guó)在空間技術(shù)和戰(zhàn)爭(zhēng)數(shù)字化方面領(lǐng)先于世界其他各國(guó)。美國(guó)商務(wù)部長(zhǎng)高度概括了信息技術(shù)對(duì)美國(guó)經(jīng)濟(jì)的影響，即數(shù)字技術(shù)及其普及運(yùn)用使美國(guó)經(jīng)濟(jì)走向頂峰，并在信息〔或數(shù)字〕化經(jīng)濟(jì)時(shí)代稱霸全球。1995年到1998年，電子商務(wù)與信息產(chǎn)業(yè)對(duì)美國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的本質(zhì)奉獻(xiàn)達(dá)三分之一；信息技術(shù)產(chǎn)品價(jià)錢的不斷下降，大大降低了國(guó)家整個(gè)通貨膨脹率；互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用與電子商務(wù)的開展，使電腦技術(shù)成為對(duì)就業(yè)人員的一項(xiàng)根本技藝要求。數(shù)字化是國(guó)家、地域或行業(yè)開展的標(biāo)志信息化必將促成我國(guó)由信息大國(guó)向信息強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變；信息化的中心技術(shù)和中心產(chǎn)業(yè)無(wú)疑是建立創(chuàng)新型國(guó)家，走自主創(chuàng)新之路的戰(zhàn)略重點(diǎn)；是由中國(guó)制造，到中國(guó)發(fā)明的中心產(chǎn)業(yè)。2021年3月15日，第十一屆全國(guó)人民代表大會(huì)一次會(huì)議決議，組建工業(yè)和信息化部，取代了原有的工業(yè)部和信息產(chǎn)業(yè)部，就闡明信息化對(duì)工業(yè)化的重要性。3鄂爾多斯煤礦數(shù)字化30～50億的產(chǎn)業(yè)

“數(shù)字東勝〞工程全面啟動(dòng)，目前投入的工程有：一卡通、數(shù)字化城管系統(tǒng)和平安社區(qū)視頻監(jiān)視系統(tǒng)。鄂爾多斯市也啟動(dòng)了食品平安數(shù)字化工程，“數(shù)字鄂爾多斯〞將鼓勵(lì)鄂爾多斯市的經(jīng)濟(jì)更快增長(zhǎng)。煤炭給鄂爾多斯帶來(lái)了昌盛和經(jīng)濟(jì)的高速開展，使鄂爾多斯市首先踏上數(shù)字化的未來(lái)之路，那么作為支柱產(chǎn)業(yè)本身的煤礦數(shù)字化進(jìn)程又如何？鄂爾多斯煤炭資源得天獨(dú)厚鄂爾多斯煤炭資源非常豐富，累計(jì)探明儲(chǔ)量約1496億噸,是全國(guó)煤儲(chǔ)量的六分之一。全市現(xiàn)有煤礦294座，其中地方煤礦276座，國(guó)有重點(diǎn)煤礦18座，2021年全市共消費(fèi)原煤2.51億噸〔其中地方煤礦1.41億噸，國(guó)有重點(diǎn)1.1億噸〕，2021年全市共消費(fèi)原煤3.3億噸〔地方煤礦2.01億噸，國(guó)有重點(diǎn)1.29億噸〕；鄂爾多斯的煤礦開采條件全國(guó)最好，超低瓦斯，大都為特低灰、特低硫、高發(fā)熱量?jī)?yōu)質(zhì)動(dòng)力煤和氣化煤。到2021年，全市煤炭產(chǎn)量到達(dá)4億噸，采掘機(jī)械化程度不低于75%，采區(qū)回采率到達(dá)75%以上。神東，新街，上海廟整裝煤田大柳塔煤礦伊泰納林廟二礦隨處可見的現(xiàn)代化礦井裝車伊泰寶山礦風(fēng)機(jī)神華哈爾烏素露天礦選煤廠30-50億煤礦數(shù)字化工程是一項(xiàng)很大的產(chǎn)業(yè)，就目前鄂爾多斯的大型煤礦，如神華的活雞兔〔大柳塔〕、補(bǔ)連塔和伊泰的酸刺溝煤礦，曾經(jīng)安裝運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)有：綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、平安消費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、無(wú)線通訊系統(tǒng)。千萬(wàn)噸以上的煤礦，這些系統(tǒng)的投資在2000萬(wàn)元左右。百萬(wàn)噸以上的中型煤礦建立安裝上述系統(tǒng)也需1000萬(wàn)元左右。鄂爾多斯現(xiàn)有煤礦294座，平均每個(gè)礦用于數(shù)字化方面的投資大于1000萬(wàn)元，總投資30～50億元，這不是一次性投資就完成，由于技術(shù)更新和礦井?dāng)U展消費(fèi)等緣由，過(guò)3～5年又須重新投入。12億/年內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府關(guān)于鄂爾多斯市煤礦平安消費(fèi)綜合治理實(shí)施方案的批復(fù)>〔內(nèi)政字[2004]417號(hào)文〕噸煤集中的3元煤礦平安管理費(fèi)用，用于全市煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)和更新、煤礦平安救護(hù)、平安管理、救護(hù)通訊、科技攻關(guān)、人員經(jīng)費(fèi)保證、礦區(qū)公用根底設(shè)備建立等。到2021年，鄂爾多斯用于平安管理、煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)和更新等的費(fèi)用每年12億。全國(guó)900億全國(guó)在煤礦自動(dòng)化、信息化和數(shù)字化改造的市場(chǎng)需求量將到達(dá)900多億元的規(guī)模，其中山西、陜西、內(nèi)蒙及寧夏約340億元，鄂爾多斯約50億元。4煤礦數(shù)字化〔自動(dòng)化部分〕開展的進(jìn)程

煤礦數(shù)字化包括煤礦綜合自動(dòng)化和煤礦信息化，本文主要討論煤礦數(shù)字化中綜合自動(dòng)化部分，也就是煤礦平安監(jiān)控系統(tǒng)和煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。煤礦數(shù)字化〔綜合自動(dòng)化部分〕實(shí)現(xiàn)的進(jìn)程是：〔1〕煤礦平安監(jiān)控系統(tǒng);〔2〕煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng);〔3〕綜采任務(wù)面和綜掘任務(wù)面遠(yuǎn)程監(jiān)控;〔4〕全自動(dòng)化，無(wú)人礦井。KJ90NB煤礦平安監(jiān)控系統(tǒng)活雞兔礦電力監(jiān)控系統(tǒng)酸刺溝礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)布連塔礦調(diào)度室中央變電所監(jiān)控系統(tǒng)酸刺溝礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)4.1根本普及但存在許多問(wèn)題的煤礦平安消費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)

煤礦平安監(jiān)控系統(tǒng)是上世紀(jì)60年代開展起來(lái)的，主要是對(duì)煤礦井下有害氣體的檢測(cè)報(bào)警和井下設(shè)備的工礦參數(shù)檢測(cè)。煤礦平安監(jiān)控系統(tǒng)每隔5～10年更新?lián)Q代一次，目前已開展到第六代，是以系統(tǒng)所用的通訊方式來(lái)劃分代的，分別是：空分、頻分、時(shí)分、總線、工業(yè)以太網(wǎng)、MCTP〔Multi-ChannelTransmissionPlatform：礦用本質(zhì)平安型多通道傳輸系統(tǒng)〕。目前80%煤礦都已上了平安監(jiān)控系統(tǒng)，但有的小煤礦能夠運(yùn)轉(zhuǎn)不正常。平安監(jiān)控系統(tǒng)也包含視頻監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、自然火災(zāi)束管檢測(cè)系統(tǒng)和井下無(wú)線通訊系統(tǒng)。雖然平安監(jiān)控系統(tǒng)根本普及，但存在許多問(wèn)題，例如各廠家的產(chǎn)品各自封鎖、互不兼容，各系統(tǒng)相互獨(dú)立，不能共享信息，構(gòu)成信息孤島等。4.2正在起步開展的煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，是為了減少井下任務(wù)人員、提高平安消費(fèi)程度和提高消費(fèi)效益而出現(xiàn)的。其主要內(nèi)容有：風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控〔通風(fēng)平安環(huán)境監(jiān)測(cè)〕子系統(tǒng)瓦斯抽放監(jiān)測(cè)〔管道瓦斯抽放監(jiān)測(cè)與控制〕子系統(tǒng)火災(zāi)預(yù)告束管監(jiān)測(cè)〔煤層自然發(fā)火實(shí)時(shí)分析〕子系統(tǒng)電力監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)膠帶機(jī)監(jiān)測(cè)監(jiān)控子系統(tǒng)主副〔斜〕井提升監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)礦壓監(jiān)測(cè)〔礦井沖擊地壓實(shí)時(shí)分析及專家診斷預(yù)測(cè)與控制〕子系統(tǒng)礦用自動(dòng)防塵撒水控制〔皮帶機(jī)頭自動(dòng)噴水降塵〕子系統(tǒng)機(jī)車調(diào)度子系統(tǒng)考勤子系統(tǒng)通訊子系統(tǒng)

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)國(guó)內(nèi)目前只需部分大型煤礦如神華、同煤、潞安、晉城上了，伊泰的酸刺溝煤礦也上了，但只是供電、運(yùn)輸、排水、通風(fēng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控和無(wú)人職守。而井下用人最多的綜采和綜掘任務(wù)面設(shè)備如采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)和液壓支架還不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。這將是煤礦數(shù)字化的下一個(gè)目的。4.3綜采任務(wù)面和綜掘任務(wù)面遠(yuǎn)程監(jiān)控綜采任務(wù)面和綜掘任務(wù)面是用工人最多，最不平安，環(huán)境最惡劣的地方。目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)實(shí)現(xiàn)綜采任務(wù)面和綜掘任務(wù)面遠(yuǎn)程監(jiān)控。煤礦井下開采條件復(fù)雜多變，受斷層、褶皺、巖漿侵入、煤層厚度變化等的影響，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制難度較大。采用逐漸實(shí)現(xiàn)的方法。首先實(shí)現(xiàn)任務(wù)面?zhèn)鞲衅餍盘?hào)和控制信號(hào)的無(wú)線傳輸，目前任務(wù)面的信號(hào)是用電纜或光纜有線傳輸?shù)模擅簷C(jī)在挪動(dòng)，工人要拉著電纜跟著采煤機(jī)走，這是非常不方便的，電纜也容易損壞，有的煤礦因此放棄任務(wù)面的信號(hào)上傳。第二步實(shí)現(xiàn)近間隔遠(yuǎn)程控制，即在運(yùn)輸巷或回風(fēng)巷遙控采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)和液壓支架。最終實(shí)如今調(diào)度室遠(yuǎn)程控制采掘設(shè)備。綜采任務(wù)面和綜掘任務(wù)面遠(yuǎn)程監(jiān)控，如今遭到人們的關(guān)注。具有關(guān)資料引見，石家莊煤機(jī)廠已研制出遠(yuǎn)程控制掘進(jìn)機(jī)。山西的王莊煤礦自動(dòng)化掘進(jìn)任務(wù)面于2021年10月17日獲得第十四批中國(guó)企業(yè)新紀(jì)錄，該項(xiàng)技術(shù)為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。北京的一家公司在研討采煤機(jī)的遠(yuǎn)程控制，聽說(shuō)最后的難點(diǎn)是煤巖分界傳感器的研制和采煤機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡的記憶。4.4無(wú)人礦井是煤礦數(shù)字化的遠(yuǎn)期目的

無(wú)人礦井是指井下的任務(wù)全部由機(jī)器設(shè)備在自動(dòng)控制下完成，或用機(jī)器人來(lái)完成。隨著數(shù)字化時(shí)代的開展，科學(xué)技術(shù)的提高二十年后可到達(dá)此目的。實(shí)現(xiàn)無(wú)人礦井是平安消費(fèi)的需求，科技提高的需求。我國(guó)的綜合機(jī)械化采煤走了三十年，告別了原始的靠手工操作的采煤方式。綜合自動(dòng)化的開展將實(shí)現(xiàn)無(wú)人采掘任務(wù)面也為期不遠(yuǎn)，再過(guò)二十年一定會(huì)實(shí)現(xiàn)。5煤礦平安消費(fèi)的根本出路是高度自動(dòng)化—無(wú)人礦井

無(wú)人那么安，是來(lái)自煤礦消費(fèi)第一線管理者的共識(shí)，人具有最不確定的不平安要素，人的心情變化、大意大意都能夠引發(fā)事故。人也是最不結(jié)實(shí)的，氧氣濃度下降，人就會(huì)呼吸困難，一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氫和氮?dú)獾臐舛壬叨紩?huì)危及人的安康和生命。減少井下人員是煤礦的重要義務(wù)，2021年的兩次大的礦難，西山煤電的屯蘭礦和鶴崗新興礦都是井下人員太多，鶴崗新型礦當(dāng)天井下528人，遠(yuǎn)超越國(guó)家安監(jiān)局規(guī)定的200人的限制。神東千萬(wàn)噸礦井的任務(wù)面也就是每班20人左右，澳大利亞煤礦限定任務(wù)面人數(shù)不能超越9人。確立明確的目的—實(shí)現(xiàn)無(wú)人礦井煤礦的五大災(zāi)禍水、火、煤塵、瓦斯、頂板的預(yù)測(cè)預(yù)防難度很大，還有煤與瓦斯突出，很難預(yù)測(cè)突出的某一時(shí)辰。從技術(shù)上講，實(shí)現(xiàn)無(wú)人礦井要比預(yù)測(cè)預(yù)告上述災(zāi)禍容易。所以煤礦平安消費(fèi)的根本出路是高度自動(dòng)化，無(wú)人礦井。確立明確的目的—實(shí)現(xiàn)無(wú)人礦井，技術(shù)上是可實(shí)現(xiàn)的，不會(huì)比繞月飛行或遠(yuǎn)程做手術(shù)更難。如今的控制技術(shù)不是做不到而是想不到。只是人力和物力的投入問(wèn)題。煤礦綜合機(jī)械化把礦工從繁重的膂力勞動(dòng)中解放了出來(lái)，煤礦數(shù)字化將把礦工從惡劣的任務(wù)環(huán)境中解放出來(lái)。６產(chǎn)品的自主研制開發(fā)是競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵

目前，煤礦自動(dòng)化產(chǎn)品主要由國(guó)外幾家大公司壟斷，如美國(guó)的羅克韋爾〔AB〕公司、美國(guó)通用電氣〔GE〕公司、德國(guó)赫思曼(Hirschmann)公司、德國(guó)西門子〔Siemens〕公司等，這些公司的產(chǎn)品雖然可靠性較高，但價(jià)錢昂貴、開放性差、售后效力慢及價(jià)錢昂貴。國(guó)內(nèi)煤礦數(shù)字化的產(chǎn)品也有許多，但反復(fù)開發(fā)、各自為陣、互不兼容。各個(gè)子系統(tǒng)集成產(chǎn)品是有，但整個(gè)礦井的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)品還沒(méi)有。煤礦數(shù)字化〔自動(dòng)化〕也需求分三步走：“引進(jìn)→消化→研發(fā)〞的路子，目前，第一步“引進(jìn)〞曾經(jīng)完成，第二步“消化〞正在進(jìn)展，迫切需求走第三步“自主研發(fā)〞，這需求政府的引導(dǎo)和支持、市場(chǎng)的推進(jìn)。6.1研討開發(fā)的工程

1、綜采任務(wù)面和掘進(jìn)任務(wù)面設(shè)備的近間隔〔300～1000米〕無(wú)線遙控。2、煤巖分界傳感器、新型氣體傳感器的研制。3、煤礦用寬帶綜合傳輸網(wǎng)絡(luò)研制。6.2研討室的建立

1、傳感器研討室2、嵌入式系統(tǒng)〔分站〕研討室3、煤礦用通訊網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳輸研討室4、煤礦運(yùn)用軟件研討室7優(yōu)勢(shì)、時(shí)機(jī)、使命鄂爾多斯煤礦的條件得天獨(dú)厚，經(jīng)濟(jì)效益最好，在城市數(shù)字化方面鄂爾多斯曾經(jīng)走在了前面，煤礦數(shù)字化首先在這里實(shí)現(xiàn)是責(zé)無(wú)旁貸的歷史使命。數(shù)字化是我們時(shí)代的特征。只需抓住機(jī)遇才干搶占先機(jī)。新興產(chǎn)業(yè)大多帶有低投入、低耗費(fèi)、低排放、高效益特征，是符合科學(xué)開展觀要求的理想產(chǎn)業(yè)，也是信息社會(huì)與工業(yè)社會(huì)產(chǎn)業(yè)構(gòu)造的根本區(qū)別之所在。數(shù)字化產(chǎn)業(yè)也是綠色產(chǎn)業(yè)，軟件和集成電路國(guó)家重點(diǎn)扶植，給于優(yōu)惠政策。煤礦數(shù)字化是煤礦開展史上的飛躍〔量變〕，靠各公司的自在競(jìng)爭(zhēng)只能引起量變。如此大的產(chǎn)業(yè)革命，必需有政府的支持才干少走彎路。假設(shè)能給予配備制造和汽車制造的支持力度，鄂爾多斯的煤礦數(shù)字化產(chǎn)業(yè)一定會(huì)走在前頭。工信部正在著手籌備煤礦數(shù)字化產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，著力推進(jìn)礦山數(shù)字化產(chǎn)業(yè)的開展?；酃裙I(yè)設(shè)計(jì)園已和工信部協(xié)作籌建“微軟嵌入式結(jié)合