高河能源建成全球第一个实现精准定位的井工矿山

　　“创新，是引领发展的第一动力。”近年来，高河能源公司全力推进智能开采、绿色开采、科学开采的战略部署，走好“减、优、绿”发展之路，瞄准以“地下北斗精准定位+地理信息+智能化控制系统”于一体的智能开采，和“以充填开采为发展方向、实现矸石不出矿”的绿色开采两大战略进行攻坚，特别是2017年以来，率先开展“矿井自动目标精准定位关键技术研究与应用”，依托“地下北斗精准定位+地理信息+智能化控制系统”的成功应用，与精益化生产、精准化管控、精细化操作“三精”管理相融合。该系统于今年9月获得中国煤炭工业协会科技进步一等奖，高河能源也成为全球第一个实现精准定位的井工矿山。

定准位才能迈稳步走对路  

　　多年来，潞安集团以打造数字矿山、智能矿山、智慧矿山为目标，综合运用大数据、云计算、物联网、人工智能等先进技术，大力推进以“精益化生产、精细化操作、精准化管控”为主要内容的矿井集约高效生产“三精”管理。高河能源就是潞安集团创新性以“精准定位”推动“三精管理”的试点单位。

　　2015年12月高河地下北斗精准定位系统立项，2016年6月份技术选型、软硬件开发，2016年10月，系统测试、功能优化，2017年，率先开展“矿井自动目标精准定位关键技术研究与应用”，11月，该系统在高河能源全面部署，目前已覆盖巷道50km，所有在用车辆、采煤机、掘进机均安装了定位卡，井下员工均佩戴人员定位卡。2018年初通过中国煤炭工业协会专家组鉴定，被认为“突破了煤矿传统定位系统升级改造中的多项关键技术，达到国际领先水平。”

　　“地下北斗精准定位+地理信息+智能化控制系统”，引进采用当今世界最为先进的井下北斗精准定位平台，由传统区域定位，提升为精准时空定位，可有效在信号遮挡、衰减、干扰等条件下，实现多维精准定位功能，实时定位精度达到厘米级，对推进人员、车辆、设备精准定位，以及探索无人值守、无人驾驶、无人化工作面建设，实施智能煤矿及无人化矿井建设关键技术与示范工程，具有重要推进作用。在与精益化生产、精准化管控、精细化操作“三精”管理相融合后，更是实现了对井下队组“工时利用率、开机率、正规循环率”“三率”的有效管控；实现了瓦斯地质平台的智能化管理；实现了井下人员、车辆、作业环境的实时监控；实现了紧急状态下“一键呼叫”的应急管控。

　　推行该系统后，高河能源矿井采煤效率整体提升8.3%，减少综采配采队组一个生产班；掘进效率整体提升14.2%，减少三个掘进队组；总体减人达到200人左右，单班入井人数减少60人，提效减人、一优三减目标稳步实现。

定准位才能更高效更安全

　　高河能源立体化推进矿井精准定位管理，以定位装置为信息源，为全矿下井职工配备了定位卡，终端续航可达400小时；以基站为信息搜集处理中心，在井下各主要巷道、工作面覆盖安装了153台基站，单基站可满足200个终端同时定位；以电脑终端为画面显示，可满足多样化信息查询、消息提醒、联系呼叫等功能，具有“实时定位、历史查询、交互管理、图表显示”的特点，可实现对井下各作业环节的超前预控、过程受控、全程监控。

　　具体来看，在井下人员精准定位管理中，将职工的照片、姓名、单位、工种等基本信息，录入到定位射频卡中。职工随身携带射频卡下井后，可实现“定点”监测，查询职工在任意时间、任意地点的瞬时工作状态；可实现“区间”监测，查询职工段时间的出勤信息、在岗状况，以此来判断工作是否高效。

　　在井下车辆精准定位管理中，为无轨胶轮车安装定位卡，将车辆编号、检修完好情况、类型用途等录入定位卡中，可以实现车辆的实时位置定位、实时状态查询。通过与地面监控屏幕联网，可为车辆调度、车辆违章监控，提供静态、动态的实时或历史车辆运行模拟图。

　　在区域精准定位管理中，立足井下人员、车辆精准定位管理，可自由圈定曲线、矩形、圆形、多边形等覆盖区域内人员、车辆总数的精准统计，或不同时段人流、车流的精准掌控；可通过提前设置参数，对目标区域内的人员进行危险预警；可掌握目标区域内人员、车辆的整体分布情况，方便高精度、高效率管理。

　　在透明地质平台管理中，把精准定位系统和透明地质平台相结合，将地质勘探数据输入定位装置。精准定位系统可发挥“雷达”预警作用，发挥“多维精准定位、实时定位精度达到厘米级”作用，在过地质构造、遇断层、临保护煤柱、需探放水、近“三下开采”区域等不同情况下，提醒预报，便于对可预测隐患进行精细化管控。

　　在“三率”管理中，基于精确位置，和环境监测、工况监测数据，可自动采集生产数据，统计汇总各生产单元的开机率、正规循环率和工时利用率，实现“三率”的数字化展现、统计、汇总、对比，清晰展示计划值与实际值，方便横向、纵向查询比较，为优化生产工艺工序提供数据支撑。通过E2307综采工作面试验数据显示，工时利用率从87%提升到94.8%，开机率从93.4%提升到99%，正规循环率从90%提升到99%，效果明显。

　　经过模块调节集成、环节衔接匹配、管理精简优化，系统联合试运行显示，高河能源综合机械化采煤比例达100%，煤炭回收率达94.5%，商品煤质量抽检率达100%，已达到“三精”矿井核心指标标准，集约高效生产优势愈发明显。

定准位未来才会更有所期

　　精准定位的本质，是精准数据采集。“厘米级实时精准定位”是北斗增强系统定位的重大突破，可实时采集井下有限空间内的数据，在现有成果的基础上，放眼未来，系统将发挥更大作用。

　　有利于“三维矿道建模”。目前使用的矿井地图为二维平面地图，只能同平面显示物体间相对位置。通过在巷道空间内，为各物体安装定位卡，可立体化确定井下巷道中关键位置、关键设备、关键岗位布局，通过基站收集并处理生成3D影像，将平面精准定位升级成立体定位，构建三维模型，表现矿井的三维空间信息。有利于优化生产工序。精准定位采煤、移架、顶溜、放煤四个工序的相对位置，将监测数据和调度平台联动，从而反馈调整现场机组行进速度，减少操作随意性，提高协作效率，合理衔接工序，增加开机时间，保证开机率。

　　有利于优化交互方式。一方面，可“点对点——人人交互”，升级“一个工作面、一部电话”的通讯方式，和“多层级现场管理、电话遥控沟通”的管理模式，将精准定位与精准通讯相结合，调度台直接与现场作业人员精准沟通，缩减现场管理层级、减少管理作业人员，实现初步“减人”。另一方面，可“点对点——人机交互”，基于精准定位采集设备运行信息，以画面直观反映到远程集中调度控制平台，员工可通过调度平台，远程操控工作面设备，实现再次“减人”。未来，还可“点对点——机机交互”，基于精准定位，采集矿井各岗位、各工序数据信息，把操作者升级为智能化、数字化电脑芯片控制等，融入大数据技术，体现出处理速度快、靶向操作准、环节衔接优等优势，形成煤矿系统万物互联、全自动控制，变“监测”为“监控”，最终实现“无人化工作面”、“无人开采”，真正意义上形成“环节最简、系统最优、用人最少、成本最低、安全最好、效率最高、效益最佳”的集约高效生产模式。

　　面对未来，高河能源将持续探索应用北斗精准定位促进“三精管理”，以智慧驱动智能，综合运用云计算、大数据、人工智能、增强现实等关键技术，做到全业务平台的自动化、智能化和集成化管控，实现井下少人无人、地面远程控制，全力打造有头脑、会思考的智慧矿山！                    

（文 丽娟  牛娜  一桥  雅男）  

责任编辑：崔婷婷