鄂爾多斯煤礦數(shù)字化產(chǎn)業(yè)分析的課件

1、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)字化的發(fā)展進(jìn)程和現(xiàn)狀 煤礦安全生產(chǎn)的根本出路是全自動(dòng)化產(chǎn)品開發(fā)是競爭的關(guān)鍵鄂爾多斯的優(yōu)勢、機(jī)遇和使命2022/8/1111概述煤礦生產(chǎn)經(jīng)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。我國經(jīng)過了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。煤礦安全生產(chǎn)的根本出路是全自動(dòng)化、無人礦井。2022/8/112煤礦生產(chǎn)的五大災(zāi)害水、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人安全升井，已造成4人死亡，仍

2、有18人被困井下。2022/8/113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有限公司井下255米水平運(yùn)輸下山底部車場一臺(tái)空氣壓縮機(jī)7月6日18時(shí)45分著火，初步核查造成事故區(qū)域36名礦工被困。2022/8/114山東省濰坊市政府日晨通報(bào)，日晚時(shí)左右，濰坊市坊子區(qū)正東礦業(yè)有限公司發(fā)生井下透水事故。經(jīng)初步查明，事故發(fā)生時(shí)井下有人現(xiàn)場作業(yè)，后有人安全升井，截至日時(shí)分，仍有人被困井下。事故時(shí)有

3、發(fā)生，出路何在？數(shù)字化=全自動(dòng)化+信息化2022/8/1152 數(shù)字化是一個(gè)時(shí)代人類社會(huì)的生產(chǎn)體系的組織結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)正在經(jīng)歷一次工業(yè)革命之后的巨大變革，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)的發(fā)展和廣泛應(yīng)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)發(fā)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。如果說前幾個(gè)時(shí)代的勞動(dòng)工具是延長了人的手腳，那么計(jì)算機(jī)是人的腦的延長。數(shù)字化時(shí)代人類開始賦予自己所使用的勞動(dòng)工具以感知和交換信息的能力。2022/8/116計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后僅64年，數(shù)字化革命

4、（Digital Revolution）浪潮已來臨。計(jì)算機(jī)的問世與計(jì)算機(jī)國際互聯(lián)網(wǎng)Internet的普及應(yīng)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)正在改變著人們工作、學(xué)習(xí)、生活和生產(chǎn)的方式，推動(dòng)著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，并以其神奇的威力，使這個(gè)世界發(fā)生著巨變。2022/8/117各行業(yè)、各個(gè)國家和地區(qū)都要經(jīng)歷數(shù)字化。美國抓住了數(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)給美國帶來巨大的收益。美國在空間技術(shù)和戰(zhàn)爭數(shù)字化方面領(lǐng)先于世界其他各國。美國商務(wù)部長高度概括了信息技術(shù)對美國經(jīng)濟(jì)的影響，即數(shù)字技術(shù)及其普及應(yīng)用使美國經(jīng)濟(jì)走向頂峰，并在

5、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)對美國經(jīng)濟(jì)增長的實(shí)質(zhì)貢獻(xiàn)達(dá)三分之一；信息技術(shù)產(chǎn)品價(jià)格的不斷下降，大大降低了國家整個(gè)通貨膨脹率；互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與電子商務(wù)的發(fā)展，使電腦技術(shù)成為對就業(yè)人員的一項(xiàng)基本技能要求。2022/8/118數(shù)字化是國家、地區(qū)或行業(yè)發(fā)展的標(biāo)志信息化必將促成我國由信息大國向信息強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變；信息化的核心技術(shù)和核心產(chǎn)業(yè)無疑是建設(shè)創(chuàng)新型國家，走自主創(chuàng)新之路的戰(zhàn)略重點(diǎn)；是由中國制造，到中國創(chuàng)造的核心產(chǎn)業(yè)。2008年3月15日，第十一屆全國人民代表大會(huì)一次會(huì)議決定，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，就說明信息化對工業(yè)化的重要性。20

6、22/8/1193 鄂爾多斯煤礦數(shù)字化3050億的產(chǎn)業(yè)“數(shù)字東勝”工程全面啟動(dòng)，目前投入的項(xiàng)目有：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)了食品安全數(shù)字化工程，“數(shù)字鄂爾多斯”將激勵(lì)鄂爾多斯市的經(jīng)濟(jì)更快增長。煤炭給鄂爾多斯帶來了繁榮和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，使鄂爾多斯市首先踏上數(shù)字化的未來之路，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？2022/8/11102022/8/1111鄂爾多斯煤炭資源得天獨(dú)厚鄂爾多斯煤炭資源十分豐富，累計(jì)探明儲(chǔ)量約1496億噸,是全國煤儲(chǔ)量的六分之一。全市現(xiàn)有煤礦294座，其中地方煤礦276座，國有重點(diǎn)煤礦18座，2008年全市共生產(chǎn)原煤2.51億噸

7、（其中地方煤礦1.41億噸，國有重點(diǎn)1.1億噸），2009年全市共生產(chǎn)原煤3.3億噸（地方煤礦2.01億噸，國有重點(diǎn)1.29億噸）；鄂爾多斯的煤礦開采條件全國最好，超低瓦斯，大都為特低灰、特低硫、高發(fā)熱量優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤和氣化煤。到2011年，全市煤炭產(chǎn)量達(dá)到4億噸，采掘機(jī)械化程度不低于75%，采區(qū)回采率達(dá)到75%以上。神東，新街，上海廟整裝煤田2022/8/1112大柳塔煤礦2022/8/1113伊泰納林廟二礦2022/8/1114隨處可見的現(xiàn)代化礦井2022/8/1115裝車2022/8/1116伊泰寶山礦風(fēng)機(jī)2022/8/1117神華哈爾烏素露天礦2022/8/1118選煤廠2022/8/11

8、1930-50億煤礦數(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，已經(jīng)安裝運(yùn)行的系統(tǒng)有：綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)。千萬噸以上的煤礦，這些系統(tǒng)的投資在2000萬元左右。百萬噸以上的中型煤礦建設(shè)安裝上述系統(tǒng)也需1000萬元左右。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1000萬元，總投資3050億元，這不是一次性投資就完成，由于技術(shù)更新和礦井?dāng)U大生產(chǎn)等原因，過35年又須重新投入。2022/8/112012億/年內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府關(guān)于鄂爾多斯市煤礦安全生產(chǎn)綜合治理實(shí)施方

9、案的批復(fù)（內(nèi)政字 2004417 號(hào)文）噸煤集中的 3 元煤礦安全管理費(fèi)用，用于全市煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)和更新、煤礦安全救護(hù)、安全管理、救護(hù)通訊、科技攻關(guān)、人員經(jīng)費(fèi)保障、礦區(qū)公用基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等。到2011年，鄂爾多斯用于安全管理、煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)和更新等的費(fèi)用每年12億。2022/8/1121全國900億全國在煤礦自動(dòng)化、信息化和數(shù)字化改造的市場需求量將達(dá)到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。2022/8/11224 煤礦數(shù)字化（自動(dòng)化部分）發(fā)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

10、就是煤礦安全監(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）煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng);（2）煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng);（3）綜采工作面和綜掘工作面遠(yuǎn)程監(jiān)控;（4）全自動(dòng)化，無人礦井。2022/8/1123KJ90NB煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)2022/8/11242022/8/11252022/8/1126活雞兔礦電力監(jiān)控系統(tǒng)2022/8/1127酸刺溝礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)2022/8/1128布連塔礦調(diào)度室2022/8/1129中央變電所監(jiān)控系統(tǒng)2022/8/1130酸刺溝礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)2022/8/11314.1 基本普及但存在許多問題的煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)是上世紀(jì)60年

11、代發(fā)展起來的，主要是對煤礦井下有害氣體的檢測報(bào)警和井下設(shè)備的工礦參數(shù)檢測。煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)每隔510年更新?lián)Q代一次，目前已發(fā)展到第六代，是以系統(tǒng)所用的通信方式來劃分代的，分別是：空分、頻分、時(shí)分、總線、工業(yè)以太網(wǎng)、MCTP（Multi - Channel Transmission Platform：礦用本質(zhì)安全型多通道傳輸系統(tǒng)）。目前80%煤礦都已上了安全監(jiān)控系統(tǒng)，但有的小煤礦可能運(yùn)行不正常。安全監(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)束管檢測系統(tǒng)和井下無線通信系統(tǒng)。盡管安全監(jiān)控系統(tǒng)基本普及，但存在許多問題，例如各廠家的產(chǎn)品各自封閉、互不兼容，各系統(tǒng)相互獨(dú)立，不能共享信息，形成信息孤

12、島等。2022/8/11324.2 正在起步發(fā)展的煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，是為了減少井下工作人員、提高安全生產(chǎn)水平和提高生產(chǎn)效益而出現(xiàn)的。其主要內(nèi)容有：風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測監(jiān)控（通風(fēng)安全環(huán)境監(jiān)測）子系統(tǒng)瓦斯抽放監(jiān)測（管道瓦斯抽放監(jiān)測與控制）子系統(tǒng)火災(zāi)預(yù)報(bào)束管監(jiān)測（煤層自然發(fā)火實(shí)時(shí)分析）子系統(tǒng)電力監(jiān)測子系統(tǒng)膠帶機(jī)監(jiān)測監(jiān)控子系統(tǒng)主副（斜）井提升監(jiān)測子系統(tǒng)礦壓監(jiān)測（礦井沖擊地壓實(shí)時(shí)分析及專家診斷預(yù)測與控制）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)2022/8/1133機(jī)車調(diào)度子系統(tǒng)考勤子系統(tǒng)電話通訊子系統(tǒng) 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)國內(nèi)目前只有部分大型煤礦如神華、同煤、潞安、晉城上了，伊泰

13、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)控和無人職守。而井下用人最多的綜采和綜掘工作面設(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)目標(biāo)。2022/8/11344.3 綜采工作面和綜掘工作面遠(yuǎn)程監(jiān)控 綜采工作面和綜掘工作面是用工人最多，最不安全，環(huán)境最惡劣的地方。目前國內(nèi)外還沒實(shí)現(xiàn)綜采工作面和綜掘工作面遠(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。采用逐步實(shí)現(xiàn)的方法。首先實(shí)現(xiàn)工作面?zhèn)鞲衅餍盘?hào)和控制信號(hào)的無線傳輸，目前工作面的信號(hào)是用電纜或光纜有線傳輸?shù)?，采煤機(jī)在移動(dòng)，工人要拉著電纜跟著

14、采煤機(jī)走，這是非常不方便的，電纜也容易損壞，有的煤礦因此放棄工作面的信號(hào)上傳。第二步實(shí)現(xiàn)近距離遠(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)現(xiàn)在調(diào)度室遠(yuǎn)程控制采掘設(shè)備。2022/8/1135綜采工作面和綜掘工作面遠(yuǎn)程監(jiān)控，現(xiàn)在受到人們的關(guān)注。具有關(guān)資料介紹，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)工作面于2009年10月17日獲得第十四批中國企業(yè)新紀(jì)錄，該項(xiàng)技術(shù)為國內(nèi)首創(chuàng)。北京的一家公司在研究采煤機(jī)的遠(yuǎn)程控制，據(jù)說最后的難點(diǎn)是煤巖分界傳感器的研制和采煤機(jī)運(yùn)行軌跡的記憶。2022/8/11364.4 無人礦井是煤礦數(shù)字化的遠(yuǎn)期目標(biāo)無人礦井是指井下的工作全

15、部由機(jī)器設(shè)備在自動(dòng)控制下完成，或用機(jī)器人來完成。隨著數(shù)字化時(shí)代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步二十年后可達(dá)到此目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)無人礦井是安全生產(chǎn)的需要，科技進(jìn)步的需要。我國的綜合機(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)化的發(fā)展將實(shí)現(xiàn)無人采掘工作面也為期不遠(yuǎn)，再過二十年一定會(huì)實(shí)現(xiàn)。2022/8/11375 煤礦安全生產(chǎn)的根本出路是高度自動(dòng)化無人礦井無人則安，是來自煤礦生產(chǎn)第一線管理者的共識(shí)，人具有最不確定的不安全因素，人的情緒變化、粗心大意都可能引發(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)危及人的健康和生命。減少井下人

16、員是煤礦的重要任務(wù)，2009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)超過國家安監(jiān)局規(guī)定的200人的限制。神東千萬噸礦井的工作面也就是每班20人左右，澳大利亞煤礦限定工作面人數(shù)不能超過9人。2022/8/1138確立明確的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)無人礦井煤礦的五大災(zāi)害水、火、煤塵、瓦斯、頂板的預(yù)測預(yù)防難度很大，還有煤與瓦斯突出，很難預(yù)測突出的某一時(shí)刻。從技術(shù)上講，實(shí)現(xiàn)無人礦井要比預(yù)測預(yù)報(bào)上述災(zāi)害容易。所以煤礦安全生產(chǎn)的根本出路是高度自動(dòng)化，無人礦井。確立明確的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)無人礦井，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?，F(xiàn)在的控制技術(shù)不是做不到而是想不

17、到。只是人力和物力的投入問題。煤礦綜合機(jī)械化把礦工從繁重的體力勞動(dòng)中解放了出來，煤礦數(shù)字化將把礦工從惡劣的工作環(huán)境中解放出來。2022/8/1139產(chǎn)品的自主研制開發(fā)是競爭的關(guān)鍵目前，煤礦自動(dòng)化產(chǎn)品主要由國外幾家大公司壟斷，如美國的羅克韋爾（AB）公司、美國通用電氣（GE）公司、德國赫思曼(Hirschmann)公司、德國西門子（Siemens）公司等，這些公司的產(chǎn)品雖然可靠性較高，但價(jià)格昂貴、開放性差、售后服務(wù)慢及價(jià)格昂貴。國內(nèi)煤礦數(shù)字化的產(chǎn)品也有許多，但重復(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)品還沒有。2022/8/1140煤礦數(shù)字化（自動(dòng)化）也需

18、要分三步走：“引進(jìn)消化研發(fā)”的路子，目前，第一步“引進(jìn)”已經(jīng)完成，第二步“消化”正在進(jìn)行，迫切需要走第三步“自主研發(fā)”，這需要政府的引導(dǎo)和支持、市場的推動(dòng)。2022/8/11416.1 研究開發(fā)的項(xiàng)目1、綜采工作面和掘進(jìn)工作面設(shè)備的近距離（3001000米）無線遙控。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。2022/8/11426.2 研究室的建設(shè)1、傳感器研究室2、嵌入式系統(tǒng)（分站）研究室3、煤礦用通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳輸研究室4、煤礦應(yīng)用軟件研究室2022/8/11437 優(yōu)勢、機(jī)會(huì)、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)字化方面鄂爾多斯已經(jīng)走在了前面，煤礦數(shù)字化首先在這里實(shí)現(xiàn)是責(zé)無旁貸的歷史使命。數(shù)字化是我們時(shí)代的特征。只有抓住機(jī)遇才能搶占先機(jī)。新興產(chǎn)業(yè)大多帶有低投入、低消耗、低排放、高效益特征，是符合科學(xué)發(fā)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)