地下400米深處，液壓支架如同鋼鐵“骨骼”矗立于巷道，綜采隊(duì)機(jī)電副隊(duì)長(zhǎng)郭學(xué)鋒在防爆移動(dòng)駕駛艙中輕觸手持控制器——20米外的采煤機(jī)隨即啟動(dòng)。與此同時(shí)，在井上智能化集控中心，數(shù)字大屏上閃爍的數(shù)據(jù)同步更新，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

這是中國(guó)中煤山西亞美大寧煤礦（以下簡(jiǎn)稱大寧煤礦）207綜采工作面啟動(dòng)智能控制系統(tǒng)的一幕。

該系統(tǒng)全稱為“基于礦鴻的煤礦綜采工作面智能控制系統(tǒng)”，是中國(guó)中煤重大科技專項(xiàng)、國(guó)家能源煤礦采掘機(jī)械裝備研發(fā)（實(shí)驗(yàn)）中心（國(guó)家能源局主管研發(fā)中心）研發(fā)成果，首次在大寧煤礦進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)示范應(yīng)用。

該科技專項(xiàng)嘗試在煤礦綜采工作面構(gòu)建基于礦鴻操作系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，解決煤機(jī)裝備核心控制系統(tǒng)軟硬件“卡脖子”問(wèn)題，提出統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，提高井下不同設(shè)備間信息共享、協(xié)同的效率，實(shí)現(xiàn)煤礦綜采面成套設(shè)備及控制系統(tǒng)全棧自組可控。該系統(tǒng)今年1月入選2024年度國(guó)家能源研發(fā)創(chuàng)新平臺(tái)十大科技創(chuàng)新成果。

從設(shè)備“說(shuō)方言”到統(tǒng)一“普通話”

大寧煤礦作為中國(guó)中煤旗下礦井，早期與美國(guó)企業(yè)合資建設(shè)，是我國(guó)率先引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)設(shè)備的煤礦之一，技術(shù)、人才優(yōu)勢(shì)突出。

“我們礦有三個(gè)特點(diǎn)。一是員工接受新理念和新技術(shù)速度快、能力強(qiáng)。二是礦井規(guī)模適中，年產(chǎn)400萬(wàn)噸，是一個(gè)發(fā)展成熟的中型礦井，可為其他老舊礦井改造提供借鑒。三是可以利用中國(guó)中煤的集團(tuán)戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行成套裝備改造，并提前設(shè)計(jì)考慮衍生場(chǎng)景和問(wèn)題。”大寧煤礦機(jī)電副礦長(zhǎng)喬晉虎表示。

喬晉虎坦言，在礦鴻技術(shù)應(yīng)用之初，大家也擔(dān)心系統(tǒng)能否正常使用，所以準(zhǔn)備了一套備用智能化控制系統(tǒng)，“不過(guò)現(xiàn)在運(yùn)行成功，就沒(méi)有顧慮了”。

過(guò)去，大寧煤礦井下設(shè)備來(lái)自多個(gè)廠商，數(shù)據(jù)協(xié)議互不兼容，形成了所謂“方言區(qū)”。依賴國(guó)外設(shè)備的Linux底層架構(gòu)和封閉通信協(xié)議，導(dǎo)致嚴(yán)重的數(shù)據(jù)壁壘。而礦鴻項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的成套裝備、建立的數(shù)據(jù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)成功打破“信息孤島”，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的自由交互。

華為三方使能產(chǎn)品線總經(jīng)理?xiàng)盍乇硎?，礦鴻操作系統(tǒng)是基于鴻蒙操作系統(tǒng)打造的面向礦山領(lǐng)域的首個(gè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，具有“統(tǒng)一生態(tài)、萬(wàn)物智聯(lián)、智維一體、安全高效”四大特性，實(shí)現(xiàn)了“統(tǒng)一礦山行業(yè)設(shè)備生態(tài)、讓礦山設(shè)備連接更智能化、數(shù)據(jù)更安全高效”。

“這個(gè)系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是統(tǒng)一了協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。”楊霖說(shuō)，“就像‘車同軌，書同文’，統(tǒng)一說(shuō)‘普通話’，只有使用統(tǒng)一協(xié)議，設(shè)備間才能真正實(shí)現(xiàn)相互理解和溝通，為煤礦提供持續(xù)、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)資源庫(kù)。”

從“經(jīng)驗(yàn)采煤”到“數(shù)據(jù)采煤”

“礦鴻系統(tǒng)落地大寧煤礦主要包括兩個(gè)階段：研發(fā)階段和應(yīng)用階段。”中煤裝備事業(yè)部（中煤裝備研究院）智能開(kāi)采技術(shù)研發(fā)經(jīng)理孫鵬亮介紹，“自2023年11月項(xiàng)目立項(xiàng)至2024年9月，我們一直在開(kāi)展芯片選型、硬件設(shè)備試制、礦鴻操作系統(tǒng)適配、軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、成套系統(tǒng)調(diào)試工作。目前，該系統(tǒng)在礦上的實(shí)質(zhì)性應(yīng)用時(shí)間只有5個(gè)多月，但效果已超出預(yù)期。”

在大寧煤礦率先試點(diǎn)的207綜采工作面，200多米長(zhǎng)的工作面上布滿支架。以前，員工需在支架間來(lái)回穿梭，每一項(xiàng)操作都要鉆到對(duì)應(yīng)支架下面去按控制器。完成一次常規(guī)操作可能需要十幾個(gè)按鈕的配合，且不同廠家的控制器按鍵分布和操作方式各異，操作復(fù)雜、難以管理。

現(xiàn)在，控制器改造后可接入移動(dòng)駕駛艙，整個(gè)設(shè)備的操作如同使用手機(jī)APP一樣簡(jiǎn)便。只需一名員工站在中控屏前，通過(guò)遠(yuǎn)程觸控即可完成操作。

據(jù)介紹，207工作面現(xiàn)有150臺(tái)支架，配有4名維修工，但由于每天有1名維修工輪休，實(shí)際每天只有3人在崗。

“這意味著每人需負(fù)責(zé)約50臺(tái)支架的檢查，包括確認(rèn)每臺(tái)支架的壓力和傳感器是否正常。此外，還需關(guān)注采煤機(jī)、泵站、供電設(shè)備、供液設(shè)備、皮帶以及數(shù)據(jù)運(yùn)輸設(shè)備的狀態(tài)。”郭學(xué)鋒說(shuō)，“工作量相當(dāng)大。”

但通過(guò)基于礦鴻系統(tǒng)成套裝備的研發(fā)及應(yīng)用，1個(gè)人就能監(jiān)控上述所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

“更重要的是，礦領(lǐng)導(dǎo)和高級(jí)維修工的手機(jī)也能實(shí)時(shí)接收到井下設(shè)備的故障信息和數(shù)據(jù)參數(shù)。當(dāng)井下工人處理問(wèn)題時(shí)，故障信息不僅會(huì)顯示在井下設(shè)備上，還會(huì)同步到地面相關(guān)人員手中。一旦發(fā)生故障，更多人可以參與討論并提供解決方案。”郭學(xué)鋒說(shuō)。

此舉大大減輕了現(xiàn)場(chǎng)工作人員的負(fù)擔(dān)，同時(shí)提升了整個(gè)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)對(duì)突發(fā)狀況的能力。

大寧煤礦綜采隊(duì)維修帶班組長(zhǎng)毋蒙蒙表示：“過(guò)去，設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，主要靠經(jīng)驗(yàn)判斷，有時(shí)也會(huì)誤判?，F(xiàn)在，用上基于礦鴻的控制系統(tǒng)，所有故障都能準(zhǔn)確顯示。例如，一臺(tái)設(shè)備水壓不足或液壓支架壓力不夠，或者傳感器發(fā)生故障，這些問(wèn)題都會(huì)在控制系統(tǒng)上清晰呈現(xiàn)，大大縮短了檢修時(shí)間。”

“現(xiàn)在，攝像頭也支持語(yǔ)音通話功能了。”毋蒙蒙說(shuō)，以前是每6個(gè)支架配備1個(gè)攝像頭，現(xiàn)在每3個(gè)支架就配1個(gè)攝像頭，這些攝像頭還能自動(dòng)跟拍，工作效率和安全性大大提升。

未來(lái)從“綜采面”拓展到“全礦區(qū)”

在大寧煤礦的智能化集控中心，記者看到中煤裝備研究院的工作人員正圍坐在一起，討論基于礦鴻系統(tǒng)成套裝備在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。他們正實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、工況數(shù)據(jù)傳輸以及控制命令下發(fā)的可靠性，并迅速響應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的各種狀況。

中煤裝備研究院負(fù)責(zé)人介紹，綜采工作面成套裝備是在基于物聯(lián)網(wǎng)體系的架構(gòu)下，對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行定制化改造的。中國(guó)中煤旗下各設(shè)備廠商負(fù)責(zé)其生產(chǎn)的單機(jī)產(chǎn)品礦鴻化研發(fā)。其中，刮板運(yùn)輸機(jī)監(jiān)控設(shè)備、液壓支架電液控制設(shè)備分別由張煤機(jī)、北煤機(jī)負(fù)責(zé)研發(fā)，采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)相關(guān)設(shè)備分別由西煤機(jī)、石煤機(jī)負(fù)責(zé)。中煤裝備公司負(fù)責(zé)基于礦鴻的集中控制系統(tǒng)成套產(chǎn)品研發(fā)，以及供電、供液類產(chǎn)品的礦鴻化改造。每個(gè)廠商專注于其擅長(zhǎng)領(lǐng)域，確保產(chǎn)品各項(xiàng)性能滿足井下實(shí)際使用要求。

基礎(chǔ)通信及監(jiān)測(cè)功能的整合工作，由中煤裝備公司聯(lián)合華為技術(shù)團(tuán)隊(duì)集中攻關(guān)完成。各類產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中涉及礦鴻底層相關(guān)技術(shù)的部分，由華為團(tuán)隊(duì)提供全面支持。

“基于礦鴻系統(tǒng)的綜采工作面成套裝備在煤礦應(yīng)用是一次全新嘗試。”孫鵬亮說(shuō)，傳統(tǒng)連接方式基于總線或以太網(wǎng)架構(gòu)，而礦鴻系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使兩個(gè)設(shè)備可以直接連接，并按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。為了讓設(shè)備在煤礦特殊環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，他們從芯片、整體電路、接口部件，到單機(jī)產(chǎn)品，都進(jìn)行了適配性研發(fā)和穩(wěn)定性測(cè)試。

大寧煤礦在剛開(kāi)始部署礦鴻系統(tǒng)時(shí)，為確保每位員工都能熟練掌握新系統(tǒng)的操作，采用了理論與實(shí)踐相結(jié)合的培訓(xùn)方式。

大寧煤礦機(jī)電部負(fù)責(zé)人王宏偉說(shuō)：“礦鴻系統(tǒng)在207綜采面的成功應(yīng)用讓我十分自豪。目前井下綜采工作面成套裝備所有核心部件已實(shí)現(xiàn)全面國(guó)產(chǎn)化。國(guó)產(chǎn)芯片技術(shù)的發(fā)展速度令人驚嘆。”

在使用過(guò)程中，煤礦一線操作人員也積極提出建議。“該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全面國(guó)產(chǎn)化替代，在性能上有了顯著提升，但仍有細(xì)節(jié)可進(jìn)一步優(yōu)化。”一名操作人員指出。比如，系統(tǒng)對(duì)于周期維護(hù)的自動(dòng)提醒；再如，將運(yùn)維所需配件關(guān)聯(lián)到控制系統(tǒng)上；另外，希望與編程人員合作處理突發(fā)狀況，共同優(yōu)化程序與流程等。

喬晉虎說(shuō)：“我們希望通過(guò)礦鴻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的全面整合和利用。當(dāng)前，不同煤礦使用的掘進(jìn)機(jī)等設(shè)備若能統(tǒng)一管理，將極大提升運(yùn)維效率。”

中煤裝備研究院負(fù)責(zé)人表示，目前礦鴻操作系統(tǒng)適配國(guó)產(chǎn)芯片的種類有限，大寧煤礦項(xiàng)目采用的高性能芯片適配尚屬首次。接下來(lái)，他們將加強(qiáng)研發(fā)，提升礦鴻操作系統(tǒng)性能及穩(wěn)定性，更大范圍地適配高性能國(guó)產(chǎn)芯片，進(jìn)一步優(yōu)化提升成套裝備的整體性能，把成熟的產(chǎn)品、技術(shù)以及經(jīng)驗(yàn)推廣到其他礦井。

來(lái)源：中國(guó)煤炭報(bào)