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智慧矿山

智慧矿山的定义:智慧矿山就是对生产、职业健康与安全、技术和后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速处理的无人矿山。是本质;安全矿山、高效矿山、清洁矿山,矿山的数字化、信息化是建设的前提和基础。


由中国职业安全健康协会牵头,北京龙德时代承办神华、中煤集团、中国矿业大学、煤炭科学总院等法人单位依据《关于推动产业技术创新战略联盟构建的指导意见》(国科发政[2008]770号)联合发起成立的产业技术创新战略联盟称为智慧矿山联盟,其目的是组织的关键科技攻关,建设示范工程,推广的理念和技术,制定标准,推动矿山设备制造业的转型升级,实现矿山的本质安全、高产高效、绿色环保。


基本构架


智慧矿山系统包括了矿山的各个方面,按照通常的划分方法,可以分为三个方面,就是智慧生产系统、智慧职业健康与安全系统、智慧技术与后勤保障系统。


智慧生产系统


包括智慧主要生产系统和智慧辅助生产系统,智慧主要生产系统包括采煤工作面的智慧化和掘进工作面的智慧化,对于煤矿来讲,就是以无人值守采煤掘技术为代表的智慧综采工作面和无人掘进工作面。对于非煤矿山来讲,可能是以智慧爆破采矿为代表或者以自动机械采矿技术为代表的无人采矿工作面和无人掘进工作面系统。


智慧健康系统


我国矿山安全水平已经获得了巨大提高,安全管理的目标也从“减少事故,减少死亡”,提高到“洁净生产,关爱健康”的高度。 从对于职业生命的关注,上升到对职工健康、幸福关爱。矿山的职业健康与安全包含了环境、防火、防水、等多个方面,子系统众多包含如下子系统:智慧职业健康安全环境系统,智慧防灭火系统、智慧爆破监控系统、智慧洁净生产监控系统、智慧冲击地压监控系统、智慧人员监控系统,智慧通风系统、智慧水害监控系统、智慧视频监控系统,智慧应急救援系统,智慧污水处理系统等等。


智慧后勤保障系统


为了煤矿生产安全提供技术保障和支持的系统,我们称为保障系统。保障系统分为技术保障系统、管理和后勤保障系统。


智慧技术保障系统是指地、测、采、掘、机、运、通、调度、计划、设计等的信息化、智慧化系统等。


智慧管理和后勤保障系统,智慧化的矿山管理后后勤保障系统,是指针对矿山的智慧化ERP系统、办公自动化系统、物流系统、生活管理、考勤系统等。


1.国家政策导向


政府推力是驱动智慧矿山信息化标准化系统运行的重要力量,是指政府对智慧矿山信息化标准化系统运行的管制和支持。一方面,政府可通过多种途径行使管制权利,如强制要求智慧矿山进行信息化标准化建设、制定和智慧矿山信息化标准化相关的国标、对智慧矿山信息化标准化的文件执行效果不佳的煤矿企业予以警示或者制裁等;另一方面,政府可以为智慧矿山信息化标准化建设提供资金、技术、人力、物力等方面的支持,协助智慧矿山信息化标准化工作的开展。无论是自2007年提出的“两化融合、走新型工业化道路”的号召,还是2015年在《政府工作报告》中首次提出实施“中国制造2025”,这都将有力促进我国智慧矿山信息化建设工作,推动智慧矿山信息化标准化系统运行。


2016年11月,国土资源部发布了《全国矿产资源规划(2016-2020年)》,明确提出未来5年要大力推进矿业领域科技创新,加快建设数字化、智能化、信息化、自动化矿山。按照绿色开发、节约集约、智能发展的思路,推动形成矿产资源精细高效勘查、智慧矿山技术装备、生态矿山与资源节约、矿山绿色开采提取关键技术。


在《国家能源安全战略行动计划(2013-2020)》中明确提出了“四个革命和一个合作”的战略要求,国家能源局在《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》中,明确了“节约、清洁、安全”三大能源战略方针和“节能优先、绿色低碳、立足国内、创新驱动”四大能源发展战略,部署了增强能源自主保障能力、推进能源消费革命、优化能源结构、拓展能源国际合作、推进能源科技创新等能源发展改革的重点任务。


2016年12月国家发展改革委、国家能源局发布的《煤炭工业发展“十三五”规划》要求,到2020年,建成集约、安全、高效、绿色的现代煤炭工业体系,煤矿信息化、智能化建设取得新进展,建成一批先进高效的智慧煤矿,促使煤炭企业生产效率大幅提升,全员劳动工效达到1300吨/人·年以上。


2017年国家发改委发布《安全生产“十三五”规划》,要求在矿山领域实施“机械化换人、自动化减人”,推广应用工业机器人、智能装备等,减少危险岗位人员数量和人员操作。推动矿山企业建设安全生产智能装备、在线监测监控、隐患自查自改自报等安全管理信息系统。推动企业安全生产标准化达标升级。推进煤矿安全技术改造;创建煤矿煤层气(瓦斯)高效抽采和梯级利用、粉尘治理,兼并重组煤矿水文地质普查,以及大中型煤矿机械化、自动化、信息化和智能化融合等示范企业,建设智慧矿山。


在《“十三五”资源领域科技创新专项规划》指出,为全面提升我国矿山行业的生产技术水平,推动传统行业的转型升级,充分利用现代通信、传感、信息与通讯技术,实现矿山生产过程的自动检测、智能监测、智能控制与智慧调度,有效提高矿山资源综合回收利用率、劳动生产率和经济效益收益率。


十八大会议精神要求“推动两化深度融合,坚持四化同步发展”,提出了《中国制造2025》、《“互联网+”行动的指导意见》(2015-2018年)行动计划。以促进制造业创新发展为主题,提质增效为中心,信息化与工业化深度融合为主线,推进智能工厂与智能制造,实现传统产业进行改造实现升级换代。


党和政府将信息化建设作为创新社会治理模式、推动提升经济效益、增强社会管理水平、提高安全保障能力的重要抓手,提出“没有信息化就没有现代化”,对信息化建设要求“统一谋划、统一部署、统一推进、统一实施”。


2.煤炭行业转型升级需求


通过智能信息技术的应用,使矿山具有人类般的思考、反应和行动能力,实现物物、物人、人人的全面信息集成和响应能力,主动感知、分析、并快速做出正确处理的矿山系统,人为的因素将降低最低程度,矿山企业的人财物产销存等能协同、自动运作,实现矿山企业的集约、高效、可持续发展。新一代互联网、云计算、智能传感、通信、遥感、卫星定位、地理信息系统等各项技术的成熟与融合,实现数字化、智能化的管理与反馈机制,为智慧矿山发展提供了技术基础。在芬兰、加拿大、瑞典等发达国家已为此目标发展了20多年,我国正处于起步阶段。


国内智慧矿山建设主要体现在一些信息化系统的建设上,面临的主要问题有:缺乏总体建设标准,煤矿企业的建设规划水平参差不齐,导致建设的很多系统功能不完善、可操作性差,低水平重复建设现象严重;信息资源和系统集成存在困难,“数字鸿沟”和“信息孤岛”现象严重,难以形成统一的信息资源,系统集成困难重重,导致各系统产生的珍贵数据无法得到深度利用。


国民经济步入新常态,煤炭行业处于四期叠加,即“需求增速放缓期、过剩产能和库存消化期、环境制约强化期、结构调整攻坚期”,煤炭行业必须不失时机地变化革命,促进转型升级。以云计算、物联网、大数据为代表的新一代信息技术与传统煤炭行业融合创新,从而促成煤矿迈入“智慧化”阶段,将对行业整体提升科技实力、树立品牌形象、提高经营质量等方面产生重大而深远的影响。同时,应推动煤炭行业的发展进入新形态,并形成新的产业增长点,促使传统煤炭行业转型升级。


3.用工“荒”问题的需要





近年,我国的老年化越来越明显,劳动力资源明显减少。加上50年代和60年代很多人退休,和一些大学毕业生又不愿意到生产一线做体力活和简单的操作活,而一些需要技术的岗位由于职业教育还没能够跟得上,导致了这些活没有人干,出现了劳动力结构性失衡。


按照现在的政策,2050年,我国60岁以上的人口占33%以上,而当下我国快速进入独生子女独挡天下的时代,矿山低层次的劳动力已经产生了巨大的危机。随着时间的推移,矿山企业面临找不到员工的危险。


随着人口老龄化趋势的加快和劳动人口比重的开始下降,我国农村富余劳动力短缺将是一个长期的趋势,必须要有长期的应对策略。改革开放四十年以来,单纯的依靠廉价劳动力成本,从事低端的加工制造来发展经济的模式,使得我们获得了制造业大国、世界工厂的光彩头衔,但这样的发展模式已经很难维系企业、乃至整个中国经济的长远发展。


我国的产业很多都处于全球产业链的低端,投入大、消耗大、获利少,而如何从产业链的低端走向高端,从简单的来料加工转变为核心技术研发、产品架构设计、物流仓储管理等产业链中附加值高的环节,应该是我国企业现在亟需思考的问题。很明显,低端的来料加工,所产生的利润少,而所需的廉价劳动力则很大,而我国农村所能够提供的富余劳动力从现在看来已经出现短缺,如不尽早加快产业的转型升级,摆脱这种低端的发展模式,“用工荒”将长期难以解决,而中国经济的高速发展也将难以为继。


同时,在注重产业升级的同时,还应该注重技术的升级,从以往简单的依靠大量廉价人力成本,到能够充分利用科学技术来代替人力,提高劳动生产率也是解决用工荒问题的一个重要途径。实现减人增效,通过机械化换人、自动化减人、智能化提质增效来提升企业的综合竞争力,同时缓解煤矿人员流失、人才短缺的问题。


4.当地政府发展的需要


当一个城市的经济总量不断增强、人口不断增加的时候,城市管理和社会建设面临许多的挑战,传统的发展模式难以为继,迫切需要新理念、新技术和新思路,以解决城市整体发展遇到的各种问题,促进城市治理精细化,实现经济发展的新跃升,不断满足居民对城市生活环境的新需求。


近年来,各级当地政府积极推进智慧城市和智慧矿山建设。一是建立煤炭交易统一结算平台。推进线上线下融合发展,通过市场手段和行政措施,引导产、供、销上下游关联企业进入平台交易,提供方便快捷的金融信贷服务,实现煤炭产品、物质供应的统一结算。二是基础网络传输系统建设。完善境内煤矿井上、井下网络建设,实现井上和井下各个分系统的一体化管理。三是推进井下无人智能开采工程。2018年,建设拥有“有人巡视、无人值守”智能化开采工作面的示范煤矿。四是推广应用机器人开采,加快工业机器人等技术和装备在煤矿生产中的应用。


5.企业发展需求


智慧矿山建设以集团公司发展战略为指引,以集团信息化与工业化融合发展规划为指导,以“信息标准化”为基础,坚持需求导向,充分运用云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能技术,将工业技术、信息技术、管理技术高度融合,按照统一规划、分步实施的建设思路;突出风险预控,实时成本、优化管理、远程诊断等流程,最终将煤矿打造成安全、协同、共享、高效的智慧矿山。



科技是第一生产力,随着信息化水平得提升,国传统产业也搭上了互联网飞速发展的快车。《中国制造2015》得出台更是成了信息化和工业化深度融合得催化剂。如何推进传统企业实现生产、管理、销售全过程得智能化建设,成为了当下突出问题。矿山智能化管理系统如何引领传统矿山实现智慧矿山之路,是值得每位矿山人思考的关键问题。



你又是如何看待智慧化矿山这个事情呢?不少人以为,矿山作为传统基建行业,不采用智慧化矿山也一样能跟得上时代发展的步伐,还觉得智慧化矿山的口号简直和纸上谈兵一样,空口说大话。其实不是这样的,虽然智慧化矿山是一个很巨大的项目,但是只要我们坚持去做,一点一滴的开始,智慧化矿山指日可待。


我国矿山资源部门就明确提出了2016年-2020年要大力推进矿产行业的科技创新,要推动数字化、智能化、信息化和自动化矿山建设,实现矿业与互联网的深度融合,将互联网+延伸到矿业领域。




从目前情况来看,我国的智慧矿山建设有很多亟需完善解决的地方,我们也不断为此努力着,互联网+物联网+矿山的已经成为了矿山行业发展的新方向。



那么目前矿山智能化建设方面存在的问题都有哪些呢?第一是机械化特征。人工管理机械化手段,作弊和管理不完善,采用自动化生产和矿山生产设备仍旧不能全面普及。第二,矿山企业管理者对互联网矿山意识度不够,信心不够强大。第三,矿区生产环境复杂,矿山开采难度大。第四,矿山企业普遍存在重视程度不够、信息化和智能化投资不足、复合型人才缺乏。


然,智慧矿山阶段,我们可以通过智能信息技术的广泛应用,使矿山的开采、生产、运输、销售等全过程的监管。建立,网络层,用户层,感知层三者之间的紧密联系。



路漫漫其修远兮,吾辈将上下而求索。建设智慧矿山之路虽艰巨但前景可盼。


正是在这一背景下,郑州市小石头信息技术有限公司投入人力、物力和财力,坚持不懈经过两年时间,研发出一套专门只针对矿山行业的智能化管理系统,实现了矿山企业管理者通过一部手机和电脑,就可以随时掌握厂区生产、销售、财务等全过程的情况,方便管理。



搭建数字化矿山整体框架使用的ERP企业资源管理系统,目前在市场上已经深受认可。小石头智慧矿山管理系统已经可以实现以手机为载体实时监控矿山企业的生产销售和财务数据,降本增效,有效防止厂区作弊。


针对智能矿山建设,矿山企业应该勇于创新,抓住技术发展带来的机遇,创新矿山建设新模式




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