在智能化浪潮奔涌的今天,煤炭行業正經歷著效率與安全的變革,其中,5G技術作為新一代寬帶移動通信技術,也正在為煤礦發展注入新的活力,從地下的采煤,輔助運輸,再到地面的裝車,基于5G網絡,一場以“遠程化、無人化、智能化”為特征的變革正在國家能源集團神東煤炭的各個角落發生,成為煤礦發展新質生產力的生動腳注。
指尖輕點!井上“掌舵”井下忙
【資料圖】
“以前采煤得在井下盯著煤機,現在指尖輕點,井下采煤機就跟著指令動起來了。”在神東大柳塔煤礦綜采六隊“太空艙”遠程操控中心,操作員高鵬正專注地盯著眼前的高清屏幕,實時調整著22上305工作面的采煤參數,屏幕上清晰呈現著采煤機的運行軌跡、支架狀態,各項數據跳動間,百米井下的煤炭正被精準、高效開采。
這場從“井下”到“井上”的轉變,源于5G數字孿生技術的深度應用。綜采六隊通過在22上305綜采工作面部署5G網絡、數字孿生技術和全景視頻拼接系統,采用“采煤機記憶割煤+支架自動跟機移架+遠程集控”模式,實現了采煤機、液壓支架等設備的遠程操控,操作員在“太空艙”內就能精準掌握采煤機的速度、傾角及支架運行的各項細節。
“在5G智能控制終端之前,井下生產設備和集控系統是通過有線進行數據傳輸的。在跟機移架的過程中,容易造成線路破損,短路等故障,現在通過5G無線網絡傳輸速度更快、也更安全了。”綜采六隊技術員賀英杰介紹到。
以往采煤過程中既要保證不丟煤,又要避免割到巖石造成設備磨損,工人需要在井下實時盯守調整,存在一定的安全風險。
“我們現在通過3D建模實現多視角監控和漫游,就像在井下現場一樣,采煤更安全,也更有底氣了。”賀英杰指著屏幕上的煤層模型介紹道。
地面遠程操控采煤成效是顯著的。如今,綜采六隊22上305工作面自動化率最高達92%,生產班人數從12人銳減至5人,工效提升60%,實現了“井下2人巡視、地面2人監護、1人帶班”的常態化運行,井下單班作業人數從7人減至4人。這不僅降低了作業人員的勞動強度,而且提高了作業人員的安全系數,真正實現了減員增效保安全的目標。
采煤智能化是煤炭行業發展的大趨勢,也是實現“少人則安,無人則安”和長遠發展的必經之路。在智能化開采方面,神東始終走在探索創新前沿,同時也清醒認識到在前進道路上仍有關鍵技術亟待突破——在保供任務繁重時期,自適應截割模板的數據精度仍顯不足,暫難適應常態化應用,部分環節仍需人工干預。
“現有問題正是我們下一步的主攻方向。”賀英杰表示,“我們將結合一線實踐,持續優化技術參數、完善系統功能,推動智能化開采從‘可行’走向‘高效’,為煤炭行業的高質量發展貢獻更多來自現場的實踐智慧。”
目前該無人駕駛系統已應用于上灣煤礦送人車、材料車及現場指揮車,為國家能源集團神東煤炭逐步實現“智能運輸、智能網聯、智能管理”提供了有力的技術支撐和寶貴的實踐經驗。
無人駕駛車輛
5G+UWB全域覆蓋,井下無人駕駛穩步前行
在神東上灣煤礦,一輛無人駕駛車輛正從地面井口向著井下作業點緩緩駛去,礦井巷道內沿途布設的5G微基站與天線設備、攝像頭、信號指示燈與紅外接收裝置協同作業,共同構建起一個支持實時通信、精確定位與智能調度的融合系統,調度人員僅需在地面控制室進行無人駕駛車輛的狀態監測與應急保障即可。
這一幕的實現,離不開礦井深處那張無形的“網”。井下輔助運輸系統是煤礦井下用工量最大的作業環節,也是煤礦智能化建設的重要組成部分。上灣煤礦作為國家能源集團神東煤炭集團特大型現代化礦井,早在2021年,就建成基于5G網絡與UWB精確定位的智能礦山基礎平臺,成為煤炭行業首個實現5G+UWB信號全覆蓋的礦井,這也為后來的無人駕駛技術落地提供了關鍵網絡支撐。
無人駕駛在井下面臨著不同于地面的技術挑戰,井下GPS信號弱、巷道結構特殊,必須構建一套高度定制化的感知與控制系統。而5G網絡的高帶寬、低時延等特性,為無人駕駛系統提供了可靠的數據傳輸保障;UWB定位技術則有助于解決車輛實時位置的核心問題;再搭配IMU、輪速里程計以及可見光、紅外雙攝像頭等多元傳感器,車輛對復雜障礙物的識別能力和環境感知精度大幅提升,能夠實時捕捉巷道內的環境動態與障礙物信息,這些技術的深度融合,實現了無人駕駛車輛從井口到工作面的全程連續通信。
不僅如此,綠色智能無人輔助運輸關鍵技術與成套裝備研發項目也突破了無人駕駛車輛在井下精確導航定位、井下復雜環境感知、井下遠程監控和應急接管、井下車路協同等關鍵技術瓶頸。
“這只是個開端。”無人駕駛車輛研發人員展望道,“未來隨著5G網絡可靠性持續升級、系統協同能力不斷優化,我們將逐步實現無人駕駛車輛更平穩可靠的運行,井下輔助運輸也會隨之邁向更智能、更高效的未來。這也將進一步促進煤炭行業煤礦智能化建設進程。”
裝車操作員孫亞妮手持智能平板裝車
原本固定在操作臺上的核心操作功能集成至小巧便攜的手持終端
手持終端控制系統:裝車作業走向“移動化”
在神東大柳塔選煤廠裝車車間內,裝車操作員孫亞妮手持一臺智能平板,指尖輕點屏幕,裝車系統的給煤機便應聲啟動,黑色的煤流精準落入車廂,直至最后一節車廂裝載完成,緩緩駛離。
這一氣呵成的智能裝車場景得益于今年4月該廠自主研發的基于5G網絡的手持終端智能裝車控制系統。該系統將原本固定在操作臺上的核心操作功能(含車輛調度指令下發、裝車全程實時監控、給煤機等設備遠程啟停、裝車參數實時調整等),集成至小巧便攜的手持終端,實現了智能裝車從“固定值守”到“移動操作”的跨越式升級。
“以前守著固定操作臺,視線受窗口限制,車廂角落裝載是否均勻、煤流是否存在灑漏,都要探身透過玻璃仔細查看,而且現場指揮裝車各環節作業、安全監管方面存在盲區,難以滿足高效、靈活的裝車需求。”現場操作人員介紹,“現在依托智能平板,我們無需固守一隅,可以在5G網絡全覆蓋區域內自由移動作業,靈活選擇最佳觀測點,全方位掌握裝車實況,徹底擺脫對固定設備的依賴,大幅提升操作的靈活性與便捷性,作業體驗和工作效率都有明顯提升。”
此外,操作人員通過手持終端還能實時查看各塔樓運行狀態和裝車參數,更利于統籌把控裝車全流程工況。
“目前系統整體還處于初步使用階段,部分功能尚未完全成熟,我們正根據現場應用反饋持續迭代優化。”大柳塔選煤廠裝車車間副主任李琴表示,“待系統運行穩定性持續提升、操作流程進一步精簡優化后,車間將具備單人移動巡檢與應急值守的實施條件,這將是我們選煤廠在智能化選煤領域邁出的又一步。”
技術發展不止步,轉型實踐不停歇。從地面“太空艙”的遠程采煤,到井下巷道的無人駕駛運輸,再到裝車環節的移動化控制,5G技術正如一條不斷生長的神經網絡,持續串聯起礦山生產的各個環節,讓數據自由流動,讓指令精準直達。它正從根本上重塑煤炭的生產方式與管理模式,推動礦山向“安全、高效、綠色、智能”的方向深刻轉型。未來,隨著5G與煤礦生產融合的持續深化,智能礦山的建設必將持續突破現有瓶頸,在減員增效、本質安全等方面實現更高跨越。(史云愛 董博文 蘇霞)
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