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神东:做煤炭行业大数据的探路者
字号:[    ] 发布时间:2019-07-18 来源:智慧矿山建设

在神东煤炭集团洗选中心上湾选煤厂,设备运行状态、变配电设备、计量数据等六大类30项数据,通过小小的传感器实现自动采集。这些数据经过分析模型,生成一系列历史数据。

“通过数据,我们可依据历史趋势对目前或者即将发生的状况作出判断和决策。” 上湾选煤厂副厂长王诚说,“这种获取数据、存储数据、管理数据、分析数据的处理过程,一定程度上体现了大数据的系统架构。”

神东煤炭集团党委书记、董事长杨鹏在未来五年规划中强调,要推进云计算、移动互联网、大数据等开发与应用,形成一套既利当前又惠长远、引领行业科技进步的技术标准和规范,提升企业核心竞争力和可持续发展能力。

近年来,神东人在大数据的道路上不断摸索,大柳塔煤矿区域生产控制指挥中心实现对“五矿六井”的数据采集,锦界煤矿用数字化记忆割煤解放了矿工的双手,上湾煤矿的“一网一站”将该矿井下信息传输系统全部打通……

“如果说对大数据的探索是一个求学的过程,神东目前还处在小学低年级阶段。如果说实现大数据就是完成一篇作文,神东现在还在学习如何写好汉字。”神东煤炭集团副总经理王海军形象地做出比喻。

在王海军看来,大数据技术的战略意义不仅在于掌握庞大的数据信息,而且在于对这些含有意义的数据进行专业化处理,提高对数据的“加工能力”,通过“加工”实现数据的“增值”。“从这个角度来看,我们虽然做出了一些成绩,但仍处于信息搜集和数据积累阶段,未来要走的路还很长,而且有必要坚持走下去,做煤炭行业大数据的探路者”。

迈出数据采集第一步

据王诚介绍,在上湾选煤厂,以前也对各设备采集数据,但并没有大数据的概念,只有实时数据,缺乏历史数据。

历史数据有什么作用?王诚把每一台设备比喻为一个病人。医学规定成年人的正常腋下体温在36度-37度之间。但对于每一个个体而言,有的人体温在37度是正常;有的人体温在36度是正常,37度时其实已经有点不舒服了。这时就需要开一些药,采取一些治疗。

“和每个人都是差异性个体一样,由于运转时间、所处环境不同,每台设备也会呈现不同特征。”王诚说,“历史数据就是让每台设备都像病人一样有了病例。检修人员在诊断时可以了解这台数据的正常情况,并根据每台设备的不同情况对症下药。”

2015年3月,上湾选煤厂的智能化洗煤厂建设提上日程。

在数据采集方面,由人工数据采集向系统自动采集转变,由实时采集数据向历史数据转变,形成了“储量丰厚”的数据仓库。

在神东上湾煤矿机电信息组主管李飞的办公室,《中国煤炭报》记者看到一张“一网一站”示意图。10个大立方体分散分布,118个小立方体扩散式分布在不同的大立方体周围,构成一个密集的信息网。

李飞告诉《中国煤炭报》记者,这是“一网一站”的逻辑关系示意图。大立方体代表了“一网”,即万兆环网,小立方体代表了“一站”,即综合分站。

综合分站之所以“综合”,是因为其身上有很多接口,包含了井下3G无线通信系统、人员定位系统、车辆定位系统、工业电视系统、语音广播系统、调度指挥系统、工业自动化系统、安全监控系统在内的八大业务系统。这些系统统一接入综合分站(“一站”)后,通过万兆工业以太环网(“一网”)承载及回传。

“一网一站”于2014年开始建设,2015年投入使用。“以前也会进行数据采集,但各分站相互独立,形成信息孤岛。综合分站建立之后,所有数据集合到一个平台上,其带来的改变可想而知。”李飞说。

“一网一站”投入使用后,对于井下矿工而言,最大的改变就是和“地面联系更方便了”。以前在井下如果想和井上联系,需要通过定点设置的固定电话。现在,人人手里拿着经煤安认证的智能手机,不仅能通电话,还能下载APP,看班组微信群。

对于调度者而言,“一网一站”更是发挥了大作用。通过智能视频系统,监测皮带可以监测皮带露煤点煤量多少,一旦即将出现超量或堆煤的状况,系统会自动发出警告,提醒调度员,岗位工也可通过现场的声光报警即时发现、处理问题。通过区域煤矿集中控制系统,在只有600平方米的区域中央生产控制指挥中心,可以对区域内621.8平方公里的煤炭生产进行集中调度指挥。

更有趣的是,通过“一网一站”建设,井下员工都有了自己的专属“名片”。在李飞办公室的电脑上进入管理平台,可以清晰地看到井下的二维线路图,线路图上密集分布着随时移动的蓝色小点。李飞指着蓝色小点告诉《中国煤炭报》记者,每一个蓝色的小点都代表了一个人。

点击其中一个蓝色小点,立即出现有个人信息的文本框,不仅清晰地记录着该员工的姓名、工种、卡号、入井时间、入井时长,还明确标注了该员工的当前位置:距离21401辅运59联301米,并附有相应的X轴与Y轴坐标。

“一网一站”方案采用了Zigbee及飞行时间定位技术,将定位精度控制在10米以内,做到了人员及车辆的精确定位,并且支持行走轨迹回放功能,有效支撑了井下抢险求灾、人员车辆的定位、安全巡检等业务的开展。

据介绍,按照原有的定位系统,定位点覆盖不足,盲区多,并且受限于RFID技术及方案的限制,只能做到区域定位,即只能知道井下人员所在的区域,而无法知道其在此区域内的具体位置,如此精度只能满足最基本的人员管理需求,无法适应井下抢险救灾的需要。

李飞告诉《中国煤炭报》记者,未来这项功能不仅要在“人”上实现,还要在“设备”上实现。点击某台设备,就可查看设备的履历信息与维修记录,甚至还可以与历史故障的维修人员直接对话。

当然,此项目前还有一定难度。以变电所为例,一个变电所以一排摆放20多台高压柜,对于目前的定位精度控制在正负10米的定位系统而言,无法精确辨识每一台设备的位置。

和分散式的站点相比,“一网一站”是井下控制器集中供电,供电要求高。如果不给分站安装后备电源,检修时间会没有信号。但一些有瓦斯电密锁的工作面,不支持安装后备电源。

“一网一站”的优越性在于其开放性上,未来的新系统,都可以接到“一网一站”上,借助既有的数据,实现新的功能。“今年我们计划增加视频调速系统。”李飞说。

整合平台 打通数据孤岛

“不同矿区的数据收集上来以后,接下来就是要思考如何将各矿的数据打通。每个矿的数据自己连成了一小片还不行,要把很多个一小片连成一大片。” 王海军说,“数据越多,预警、预测、预判的维数也就越高,为实现大数据分析提供更准确的依据。”

在大柳塔煤矿区域生产控制指挥中心,集控员董哲接到了井下打来的电话——补连塔煤矿井某移动变压器发生跳闸。查看数据排除了故障可能后,董哲点击鼠标,远程将电送上,前后用时不超过10秒。

“以前如果发生移动变压器的跳闸情况,井下就会派人步行1个小时左右,到相应的位置把电送上。现在,井下打个电话,地面点击下鼠标就可以了。”董哲说。

这种变化,还得归功于区域煤矿集中控制系统。于2017年6月建设完成的区域煤矿集中控制系统,可对神东矿区的大柳塔煤矿、石圪台煤矿、上湾煤矿、哈拉沟煤矿、补连塔煤矿“四矿五井”集约化管理,将各专业专家资源整合,为矿井生产提供技术支持。

作为区域煤矿集中控制系统最直观的“中枢”——中央生产指00挥控制中心,坐落在大柳塔煤矿,其管理覆盖了四个矿井采、掘、机、运、通各专业及洗选、装车、安全监控、人员定位、工业电视等子系统。

明亮的中央生产指挥控制中心大厅,硕大的电子显示器,12组工作电脑,三五位职工,远程控制着50公里范围内的神东矿区,监控主运输皮带62条,变电所78个,主要供排水泵房27 个,综采工作面15个,连采工作面11个,监测数据点位18万余个。

区域煤矿集中控制系统的优势不只是体现在数据收集上,还体现在数据分析对决策的影响上。神东集团信息管理中心数据部,专门负责对于区域煤矿集中控制系统中上传的数据进行初步处理与分析。

以前,大柳塔矿活鸡兔井有3支综采队同时给12煤三盘区皮带上煤。在这一过程中,3支队伍为了完成任务就全速推进,经常把皮带过载压死。通过数据分析发现,如果三盘区功率转矩大于80%,工作人员可将配采队的顺槽胶带机直接停止。这是通过数据分析影响判断的成功案例。

除此之外,还可以通过数据分析进行预测。通过对综采主要设备的运行数据实现实时监测,进行智能关联分析,可根据数据变化趋势提前发现设备隐患,提前组织检修,避免造成故障,影响正常生产。

2017年年底,信息管理中心根据既有数据做出了神东煤炭集团月度工效分析报告。该报告以“大数据”为原料,是经过打破、筛选、重构而成的一件新作品。全公司入井总工时、各矿万吨工时率、综采百平方米推进工时、掘进进尺米工时等13项数据及相关分析,在报告里一目了然。

“我们把这些分析结果下发到各矿,各矿通过分析维度和分析结果进行横向对比,找差距,以提升自己的管理水平,这样就达到了大数据分析的目的。”信息管理中心数据部副经理张鹏说。

与此同时,“无人则安”的新模式,在区域煤矿集中控制系统投入运行以来,也显示出优势。以大柳塔煤矿为例,该矿有共有15个变电所、53个水泵房、600多台分散的小水泵。区域煤矿集中控制系统投入运行前,需安排130多名岗位工进行操作。如今,这些岗位已实现了无人值守和自动排水,只需调度员在地面调度室集中监控,智能分析。

培养人才是个慢功夫

和岗位工减少相对应的,是企业对高素质人才需求的增加。数据传上来了,怎么处理、怎么分析、怎么应用?

在神东煤炭集团,有这样一支年轻的队伍——组建于2017年2月,共10名成员。成员年龄最大的33岁 ,最小的29岁。他们曾在井下从事采煤、机电检修等不同一线工种,但如今去却有着共同的岗位——神东生产数据标准化项目部研究员。

面对大数据探索缺乏人才的现状,2017年,神东集团实行内部招聘,从报名的100多名煤炭业务骨干中,择优选取了10名,并于2017年2月组成生产数据标准化项目团队,计划从零开始,将煤炭业务骨干培养成技术专家。

在信息中心的数据标准化项目部,《中国煤炭报》记者见到了该部门负责人白明亮。本科毕业于中国矿业大学(徐州)电气工程专业的白明亮,于2007年来到神东石圪台煤矿,从最基础的井下工作干起,一干就是10年。2017年2月前还是石圪台煤矿综采3队党支部书记的他,如今已是数据标准化项目部的成员。

“其实大家都是零基础,去年一年的时间都以学习为主。”清瘦的白明亮眸子里充满了求知欲,“你们记者跑过很多地方,应该知道哪些企业这方面做得好,和我们说说,我们也想学习一下。”

在白明亮的办公桌对面,坐着另一位团队成员肖渊。肖渊桌上放着一本厚厚的《Python数据科学指南》,电脑里正播放着Python教学视频。“我以前是学采矿的,利用办公的空闲时间,自学了一下编程语言。”肖渊取下一只耳麦,认真地说。

“团队刚成立,主要任务就是多学习,先了解神东集团现有的165个信息系统,了解公司业务架构。”王海军说。在他看来,培养人才不是短平快的政绩工程,必须踏踏实实下慢功夫。

一年的时间,数据标准化项目部通过采购、图书馆借阅等方式,学习相关书籍60多本,累计收集并学习相关科技论文261篇,考察学习3次,实行内部调研11次,参与内部培训10次。

2017年,数据标准化项目部从神东集团各系统中提取数据项2万多项,并在国家级核心期刊发表了《基于大数据分析的煤矿综采生产数据应用》等3篇文章。目前,已完成了前期数据现状调研,进入数据标准设计阶段。今年,数据标准化项目部计划重点实施团队建设、数据治理、共享平台建设,并在有条件的基础上适当考虑简单的数据分析应用。

“大数据建设,人才是第一保障。没有人,什么事也做不成。” 王海军说,“未来,我们还计划组建第二个团队,寻找数据分析工程师,购买专业数据分析软件,成立数据分析专家队伍。”王海军说。

存在挑战 期待更好解决

“一些懂大数据、懂计算机的人才,并不了解煤炭行业。咱们煤炭行业懂煤炭的人才,又极度缺乏大数据方面的经验。” 王海军说,“在产业人才问题上,仅有企业的力量是不够的,需要国家层面进行产业化培训。”

对于大数据建设而言,除人才队伍建设外,神东面临的挑战还有很多,小到最基础的井下传感器制作商缺乏,大到数据标准缺失等。

传感器作为大数据建设的“细胞”级单位,是收集数据最前端、最基础的设备。但在煤炭行业中,并没有太多企业有此方面需求,导致市场需求不足。外加井下传感器需要特殊的煤炭行业安全验证,制作商少之又少。不少特定的传感器,如油样传感器等,在国内并无厂家制作。

在数据应用方面,国内尚缺乏大型综合分析软件控制平台。

“目前的大型分析控制平台,好用的都是国外的。” 王海军说。神东集团的区域控制系统所使用的,是德国PSI公司的软件平台。但是国内也加速了平台的开发应用力度,未来一定会成为主流。

在数据标准化问题上,目前煤炭行业缺乏数据标准。中国煤炭工业协会信息化分会副会长陈养才告诉《中国煤炭报》记者,煤炭行业要实现大数据,最根本是要实现整个行业的标准统一。“神东矿区条件优越,基础较好,但全国各矿区条件不同,科研攻关、投入等跟不上。从煤炭行业现状来看,在全行业实现大数据尚缺乏基础。”

“我们现在做的一些标准化工作,也是在为未来煤炭行业的数据标准做铺垫。”王海军说。

矿井的数字化实现了基础数据向上层的直接传输,一方面,防止了下层数据造假;另一方面,也对上层领导的数据分析与运用能力提出了更高要求。

“大数据不仅难在技术方面,更难在文化、思维方式上的改变上。大数据应用之后,领导的观念、职工的素质、管理模式与管理流程都要发生颠覆式地改变。”陈养才说。

“如今提倡企业转型升级,无论是转型成煤制油、煤制气还是煤制烯烃,最基本的煤炭还是要挖的。”王海军说,“煤炭如何挖?还是要在升级上下功夫。大数据的建立,从系统到平台,从数据流到业务流,再到模型指导,将极大改变未来煤炭行业的发展方式。”


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