信息技術(shù)支撐起安全的露天礦

2003年,伊敏露天礦提出并大力推進(jìn)了數(shù)字化露天礦建設(shè),建立完善了安全高效生產(chǎn)智能監(jiān)控與管理決策系統(tǒng),自2001年以來(lái),伊敏露天礦杜絕了死亡事故、輕傷以上的人身傷害事故、一般設(shè)備事故和惡性電氣誤操作事故,連續(xù)9年被評(píng)為全國(guó)煤炭工業(yè)特級(jí)安全高效露天礦。

在東北遼闊的呼倫貝爾草原上,有一個(gè)高度現(xiàn)代化的數(shù)字露天礦,它就是國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的國(guó)內(nèi)第一家煤電聯(lián)營(yíng)工程主體配套項(xiàng)目——華能伊敏煤電有限責(zé)任公司伊敏露天礦。

近年來(lái),伊敏露天礦不僅形成了與坑口電廠煤、水、土、灰、電緊密聯(lián)系的典型循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能環(huán)保發(fā)展模式,而且大力實(shí)施了數(shù)字露天礦建設(shè),建立了安全高效生產(chǎn)智能監(jiān)控與管理決策系統(tǒng),保障了企業(yè)的連續(xù)安全高效生產(chǎn)。

2010年6月25日,《伊敏露天礦安全高效生產(chǎn)智能監(jiān)控與管理決策系統(tǒng)》項(xiàng)目,還榮獲了中國(guó)職業(yè)安全健康協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

用信息技術(shù)提升礦業(yè)生產(chǎn)

伊敏露天礦礦長(zhǎng)高登來(lái)介紹說(shuō):“伊敏露天礦建設(shè)現(xiàn)代化數(shù)字礦山企業(yè)的夢(mèng)想,萌發(fā)于2002年、2003年的相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策。”

當(dāng)時(shí),國(guó)際上一些大型露天礦山,已可在辦公室生成礦床模型、礦山采掘計(jì)劃,并與采場(chǎng)設(shè)備相聯(lián)系,形成安全動(dòng)態(tài)管理與遙控指揮系統(tǒng)。而國(guó)內(nèi)一些露天礦,雖然生產(chǎn)規(guī)模也比較大,工藝也比較先進(jìn),設(shè)備大型化和自動(dòng)化程度也比較高,多數(shù)礦山企業(yè)還建設(shè)了以光纜為基礎(chǔ)的高速企業(yè)網(wǎng),但由于長(zhǎng)期以來(lái)一直處于勞動(dòng)密集型的機(jī)械化初級(jí)水平,管理比較粗放,效率比較低下,尤其是生產(chǎn)事故多發(fā)頻發(fā)。

從2003年年初開(kāi)始,伊敏露天礦便與煤炭科學(xué)研究總院沈陽(yáng)研究院等科研單位展開(kāi)了技術(shù)合作。高登來(lái)介紹說(shuō),“當(dāng)時(shí)的總體思路就是利用數(shù)字地球技術(shù),將采礦技術(shù)與數(shù)字地球技術(shù)相結(jié)合,形成一個(gè)以計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模存儲(chǔ)技術(shù)為基礎(chǔ)的能對(duì)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行多分辨率、多尺度、多時(shí)空、多種類(lèi)三維描述的礦山模型,用以改進(jìn)生產(chǎn)工作。”

通俗地說(shuō),就是用數(shù)字的方法,將伊敏露天礦的有關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)及相關(guān)環(huán)境時(shí)空變化裝入電腦中,形成一個(gè)模擬查詢(xún)系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的流通,使之最大限度地為伊敏露天礦的日常生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)管理服務(wù)。

建設(shè)數(shù)字化露天礦管理平臺(tái)

數(shù)字化露天礦建設(shè)是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程,其建設(shè)過(guò)程是企業(yè)流程再造和資源整合的過(guò)程。在具體建設(shè)過(guò)程中,工程技術(shù)人員首先整合了原有的信息系統(tǒng)。

從1997年開(kāi)始,伊敏露天礦便先后建立了卡車(chē)自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)(MIS)、疏干集控系統(tǒng)、破碎-皮帶集控系統(tǒng)等,建設(shè)了以光纖為基礎(chǔ)的高速企業(yè)網(wǎng)。這些系統(tǒng)的應(yīng)用,為伊敏露天礦生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、安全管理提供了先進(jìn)的技術(shù)手段,并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,但這些系統(tǒng)基本處于獨(dú)立運(yùn)行階段,只是在一定程度上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享,系統(tǒng)綜合性能未能充分發(fā)揮出來(lái)。此外,還有部分業(yè)務(wù)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)信息化管理,某些系統(tǒng)還需要進(jìn)一步完善。

為了解決這些問(wèn)題,2003年-2008年,伊敏露天礦與煤炭科學(xué)研究總院沈陽(yáng)研究院合作,探索、建立了露天礦安全高效生產(chǎn)智能監(jiān)控與管理決策系統(tǒng)。

該系統(tǒng)整合了伊敏露天礦已有的或正在實(shí)施的13個(gè)信息系統(tǒng)(包括:礦床地質(zhì)模型系統(tǒng)、采礦計(jì)劃系統(tǒng)、測(cè)量驗(yàn)收系統(tǒng)、采礦模擬系統(tǒng)、邊坡管理系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、GPS卡車(chē)調(diào)度系統(tǒng)、疏干排水集控系統(tǒng)、供水監(jiān)控系統(tǒng)、供電監(jiān)控系統(tǒng)、電鏟運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、決策分析系統(tǒng)),這些系統(tǒng)涵蓋了伊敏露天礦的生產(chǎn)、維修、調(diào)度、經(jīng)營(yíng)、管理等各個(gè)方面。不僅有效地處理和解決了這些系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題,而且由此形成了以“2大平臺(tái)、6大層次、4大結(jié)構(gòu)”為核心的數(shù)字化露天礦總體架構(gòu)和管理平臺(tái)(2大平臺(tái):統(tǒng)一的傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)平臺(tái);6大層次:基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、模型表述層、設(shè)計(jì)模擬層、執(zhí)行控制層、管理層、決策層;4大結(jié)構(gòu):技術(shù)應(yīng)用、過(guò)程控制、信息管理、決策分析)。

在該平臺(tái)上,伊敏露天礦實(shí)現(xiàn)了資源與開(kāi)采環(huán)境的數(shù)字可視化、技術(shù)裝備智能化與生產(chǎn)過(guò)程控制自動(dòng)化、管理與決策科學(xué)化、礦山開(kāi)采的安全化和環(huán)保化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化與資源高度共享化,從而可以更深入、更有效地為露天礦生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)和管理服務(wù),為礦山持續(xù)、高效、科學(xué)的發(fā)展提供重要保障。也就是說(shuō),伊敏露天礦管理人員也可在辦公室里生成礦床模型、礦山采掘計(jì)劃,并與采場(chǎng)設(shè)備相聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)安全動(dòng)態(tài)管理,進(jìn)行遙控指揮。

保證生產(chǎn)安全全面監(jiān)控

數(shù)字化露天礦管理平臺(tái)的形成和應(yīng)用,保證了安全高效生產(chǎn)智能監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的全面監(jiān)控。高登來(lái)介紹說(shuō),該系統(tǒng)集生產(chǎn)過(guò)程控制、信息集成共享、安全高效智能監(jiān)控、生產(chǎn)模擬與決策分析于一體,將伊敏露天礦的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)與安全管理有機(jī)的結(jié)合起來(lái),成功實(shí)現(xiàn)了“科技興安、科技助安”等發(fā)展模式,為伊敏露天礦的安全生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的變化。

以露天礦中高邊坡等安全生產(chǎn)難點(diǎn)來(lái)說(shuō),伊敏露天礦南幫存在變形區(qū),威脅到煤炭的安全開(kāi)采。為此,礦里建設(shè)完善了邊坡監(jiān)控系統(tǒng),購(gòu)置了GPS邊坡監(jiān)測(cè)設(shè)備,并建立了GPS連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站和邊坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),能不間斷地開(kāi)展GPS邊坡測(cè)量,實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡穩(wěn)定情況的全天候的安全監(jiān)控。

邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行中,測(cè)量人員對(duì)變形區(qū)位移情況進(jìn)行連續(xù)跟蹤測(cè)量,并及時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)布到共享平臺(tái)上,專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析,掌握了邊坡的變形情況,提出了“控制開(kāi)采、內(nèi)排壓腳”的技術(shù)處理方案,成功的保持了東南幫邊坡的穩(wěn)定,保護(hù)了南幫地表建筑物和地下管網(wǎng)設(shè)施的安全。

在南幫煤炭的開(kāi)采過(guò)程中,該系統(tǒng)又提供了大量的邊坡變形及分析數(shù)據(jù),專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員根據(jù)數(shù)據(jù),及時(shí)調(diào)整采掘進(jìn)度,在歷時(shí)8年的開(kāi)采過(guò)程中,保證了南幫滑坡區(qū)域和淤泥區(qū)的開(kāi)采安全。“8年來(lái),南幫安全地多采出煤炭188萬(wàn)t,創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益,邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為此提供了重要保證” ,高登來(lái)介紹說(shuō)。

再以露天礦坑底積水等安全防范重點(diǎn)來(lái)說(shuō),該礦的疏干集控系統(tǒng),能對(duì)水泵電機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)、工作狀態(tài)、運(yùn)行故障等實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,能保證疏干排水系統(tǒng)始終處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。礦里的供電系統(tǒng),也能在發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)報(bào)警,遠(yuǎn)程控制閘刀開(kāi)閉,同時(shí)提供故障點(diǎn)區(qū)間,為工作人員查找、排除系統(tǒng)故障提供準(zhǔn)確信息,縮短維護(hù)、維修時(shí)間,保證疏干水泵等電氣的正常運(yùn)行。

此外,像卡車(chē)自動(dòng)化調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)、電鏟監(jiān)控系統(tǒng)、供水監(jiān)控系統(tǒng)等,都發(fā)揮出了各自的作用,高登來(lái)介紹說(shuō)。卡車(chē)自動(dòng)化調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)一方面提供了安全監(jiān)控手段,另一方面提高了司機(jī)工作的自覺(jué)性,減少了司機(jī)超速等違章現(xiàn)象,尤其是系統(tǒng)具有的運(yùn)行回放功能,對(duì)追查異常事件、采取防范措施具有重要意義。而電鏟監(jiān)控系統(tǒng),能在線監(jiān)測(cè)電鏟的提升、推壓及回轉(zhuǎn)電流與電壓參數(shù),使技術(shù)人員及時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),為電鏟設(shè)備檢修、故障分析排除提供了有效的技術(shù)數(shù)據(jù)支持。各個(gè)系統(tǒng)的形成和應(yīng)用,充分發(fā)揮出了安全高效生產(chǎn)智能監(jiān)控功能。

促進(jìn)了現(xiàn)場(chǎng)安全管理

數(shù)字化露天礦管理平臺(tái)的形成和應(yīng)用,還充分發(fā)揮出了安全高效生產(chǎn)管理決策系統(tǒng)的作用,取得了顯著的管理效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

以管理信息系統(tǒng)來(lái)說(shuō),該系統(tǒng)為信息共享搭建了先進(jìn)的管理平臺(tái),提高了管理人員的工作效率。全礦現(xiàn)有員工1053人,生產(chǎn)規(guī)模1500萬(wàn)t,但全礦管理人員不足60人,體現(xiàn)了精干高效的現(xiàn)代化企業(yè)管理模式。管理人員的日常工作不僅實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)化,而且還可通過(guò)MIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享,減少不必要的重復(fù)工作。

目前,管理信息系統(tǒng)涵蓋了伊敏露天礦生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理中的各種數(shù)據(jù)信息,包括人員信息,生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及各種綜合信息,通過(guò)對(duì)這些信息的整理、分析,能為公司管理層提供輔助決策的第一手資料。比方說(shuō),管理層通過(guò)卡車(chē)調(diào)度系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng),就可以了解和掌握生產(chǎn)狀況、設(shè)備運(yùn)行情況、備品配件儲(chǔ)存情況、電量燃油消耗情況等。

再以地理信息系統(tǒng)來(lái)說(shuō),該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)從圖形、圖像單獨(dú)管理,到面向GIS圖形、圖像、屬性信息一體化管理的飛躍,使露天礦關(guān)于空間基礎(chǔ)信息的獲取、使用、管理產(chǎn)生了質(zhì)的變化,在GIS統(tǒng)一的平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了地理空間數(shù)據(jù)的共享,為礦區(qū)生產(chǎn)、建設(shè)、規(guī)劃、決策等工作,提供了翔實(shí)的地理空間信息和可視化手段,對(duì)施工中如何保障供水、供電、供暖、通訊等線路安全,提供了有力的技術(shù)支持。“比方說(shuō)水淹分析功能,就可有效保證雨季生產(chǎn)安全和設(shè)備安全”。

數(shù)字化露天礦管理平臺(tái)的應(yīng)用,還促進(jìn)了伊敏露天礦生產(chǎn)能力和原煤工效的提高。全礦減少作業(yè)人員185人,提高生產(chǎn)效率約8%;降低卡車(chē)間斷工藝系統(tǒng)運(yùn)距約0.3km,從而節(jié)省了大量的油料消耗。目前,全礦全員生產(chǎn)工效已由2003年的42.25t/工提高到2009年的84.21t/工,步入全國(guó)先進(jìn)水平行列。

數(shù)字化露天礦建設(shè),提高了伊敏露天礦的安全管理水平,為整個(gè)露天礦的安全生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ),自2001年以來(lái),伊敏露天礦杜絕了死亡事故、輕傷以上的人身傷害事故、一般設(shè)備事故和惡性電氣誤操作事故,連續(xù)9年被評(píng)為全國(guó)煤炭工業(yè)特級(jí)安全高效露天礦。(本文圖片由李繼提供)

編輯 余茂君