霍州煤电吕临能化迈入智能化开采3.0时代

“我正与华为技术专家一起对齿轨车无人化升级改造进行试验，通过在齿轨车前后都安装传感器来解决在井下不便拐弯调头的难题。”这是12月8日，吕临能化智能化建设工作组技术员刘杰在井下400米处，与到矿指导智能化建设的省通信管理局、山西焦煤集团负责人的视频通话。

霍州煤电吕临能化公司是山西焦煤集团旗下由千万吨矿井和选煤厂、4×350MW综合利用发电厂、17余公里铁路专用线等组成的“煤-电-材”循环经济园区项目，基于其独特优势，被列为全国智能矿山建设示范项目之一。2019年初，吕临能化庞庞塔矿开始着手和规划智能矿山建设;当年11月，国家应急管理部信息研究院为庞庞塔矿编制了智能煤矿可行性研究报告。2020年7月10日，一个具有里程碑意义的日子——庞庞塔矿井下5G网络最后一个基站调试成功，标志着全国乃至全球第一张规模部署的煤矿井下5G专网建成，矿井智能化建设取得新进展。

立足自身优势融合最新技术

“尽管煤炭生产采用了一些新装备新工艺，但与其他行业相比，矿井对先进技术的运用相应较少，仍存在矿工劳动强度大、安全无保障等问题。”在煤矿工作近30年的吕临能化公司董事长王钦浩，道出加快推进智能矿山建设的“老煤炭”情结。

煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。其根本是将人工智能、工业物联网、云计算等与现代煤炭开发利用深度融合，形成全面感知、实时互联、分析决策、动态预测等真正意义上的智能矿山，实现煤矿开采、运输等过程智能化运行。而5G这一移动通信技术所具备的大带宽、低时延、海量连接等突出优势，为打通煤矿智能化开采上下行传输的高速通道提供可能，实现矿井无人化、可视化、自动化、智能化运行，矿井安全生产水平和效率效益将全面提升。

山西焦煤作为能源革命的先行者，将吕临能化庞庞塔矿作为智能矿山建设的样板，按照一盘棋、一张网、一张图、一朵云、一平台对5G+智能矿山建设进行统一规划。

2020年4月15日，庞庞塔矿与联通(山西)产业互联网公司签署全国第一个5G井下商用合同，开始实施5G工程。7月10日，庞庞塔矿800米井下成功铺就国内井下最长的100多公里5G商用网络。紧接着该矿依托5G网优势搭建起集4G、5G、NB-IoT于一体的超融合高质量网络，144个5G基站在巷道内星罗棋布，形成万兆级工业互联网络。庞庞塔矿5G+智能化矿山建设不同于其他矿井是在单一的点面上做文章、搞试点，而是以自身独特优势，从起步就以高起点、全覆盖进行设计，是整座矿井体系和系统的智能化。

“国内煤矿智能化开采大多处在电液阀控制、记忆截割、一键启停的1.0时代，庞庞塔矿的智能矿山建设实践则融合了5G、互联网、大数据、人工智能等最新技术，直接迈入了智能化开采的3.0时代。”吕临能化智能化矿山项目建设顾问刘春平说。

确立发展目标联手合力打造

“发挥NB-IoT技术特点，进行了传感器无线化改造，增强对煤矿各场景的感知能力;运用5G大带宽提高了井下视频感知质量，实现了高清视频实时采集分析;安全生产中心、决策指挥中心、综合集控中心、经营管理中心已实现全感知、全联接、全智能。”华为公司5G+智能矿山建设解决方案组组长王伟，介绍了在庞庞塔矿有关全面感知技术的创新点和推进情况。

该公司聚焦基础设施、全面感知、智能控制、协同管控等智能矿山建设核心内容，将智能矿山建设分三步完成：2020年完成基础设施和全面感知系统建设;2021年完成“五条主线+两面”地面集中控制，井下每班减少200人;2025年广泛采用机器人替代人，每班入井人数少于100人。

“我们正按照新焦煤建设世界一流企业目标，已与中科院、中国矿业大学、华为公司以及知名装备制造厂家联手，合力打造世界领先、国内一流、具有持久保持示范性的智能化矿井。”王钦浩底气十足地说，只有将5G与大数据、人工智能、区块链、云计算等有效融合，才能建成真正意义上的智能矿山。

2020年6月，华为公司将智能矿山建设作为新确立的8个新领域之一立项研发。吕临能化顺势借“最强大脑”，对这座璞玉般的千万吨矿井的智能化、智慧化应用进行开发。

经济、安全、环保等效益最大化，是智能化矿山建设的初衷。“常规新建一个采煤工作面需投入2亿元左右，我们通过在原来装备上进行智能化指令植入来实现装备智能，尽量少投入、多收益。”王钦浩说，他们正与煤机和支架等煤矿装备制造厂家进行沟通协调，通过对设备进行改进实现智能化作业。

采掘比例失调，是煤炭生产系统的短板，其难点是掘进巷道过程中要完成顶板支护，导致掘进速度慢，造成采掘衔接紧张。“我们正在着力攻克用机器人支护取代人工支护等智能掘进难题，努力使回采、掘进都实现智能化。”吕临能化安全生产部副部长韩晓东说。

如今，该矿井已形成一张5G传输网络，一个包括数据治理、应用集成平台等内容的数据边缘计算中心将完成搭建。

攻克问题难点持续保持领先

11月20日晚11时许，吕临能化庞庞塔矿办公楼10层西南角的办公区灯火通明，十几名年轻人正激烈讨论着5G模组适配中存在的问题和破解方法。

在吕临能化公司，经常能看到矿上技术人员和华为技术攻坚团队在挑灯夜战的场面。该团队进驻以来，矿上技术人员给他们讲解煤矿采、掘、机、运、通等矿井作业流程和安全生产知识，华为人员给矿上技术人员讲解信息化、智能化、大数据等知识。他们白天深入井下了解实际，晚上双向赋能优势互补，相互之间配合默契，开足马力、铆足劲头，推动智能化矿井建设朝着目标冲刺。

“每天都干到晚上12点左右。”刚吃了晚饭，刘杰又回到办公室开始工作。他说，齿轨车过风门、井下主运输皮带高清度自动配煤、大物及大块矸石识别等系列难题已被他们攻克，机器人打钻支护等技术正在研究。

有着丰富无人驾驶项目经验的王伟说：“面对的问题太多了，基本上每项技术改造都会遇到很多问题。拿齿轨车无人化改造来说，需要解决风门联动、道岔联动与验证、障碍识别与判断等。经过反复讨论、试验，问题才最终得以解决。

“下一步，我们将继续锁定高水准不断完善推进智能化矿山顶层设计，努力打造同类地质条件下可复制、可推广的智能化建设模式。同时依托5G的智能成果应用，深化与知名科研院校、优秀企业的战略合作，组建智能化装备的研发、制造、应用产业链条，打造智能矿山技术、设备、人才的输出基地，让庞庞塔矿的智能化持续保持领先。”王钦浩笃定地说。