【新觀察】數智賦能馭風有術

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評論

華陽集團平舒公司智能通風管控系統顯示大屏。本欄圖片：高穎淵攝

華陽集團平舒公司工作人員介紹智能通風管控系統實施應用情況。

華陽集團平舒公司地面總調度室遠程控制井下測風站進行測風演示。

　　在煤炭行業邁向高質量發展的關鍵時期，科技創新正以前所未有的力量重塑著傳統礦井的生產面貌。華陽集團憑借其前瞻性布局，依托科技創新，由集團通風部承擔、科匯公司協作研發了智能通風管控系統，並在平舒公司率先實施應用。這是華陽集團打造“無人則安”本質安全型礦井的重要環節，標志著其在自主構建智能化、安全化、綠色化礦山道路上又邁出堅實的一步。
　　今年8月31日，中國煤炭工業協會組織有關專家，對“智能通風管控系統研究與開發”項目進行科技成果鑒定，認定該成果達到國際領先水平。近日，記者深入採訪，見証了智能通風管控系統在實際生產中發揮的重要作用，科技正助力煤礦行業邁向更加安全、高效、可持續發展的嶄新階段。

以“智”控“風”
打造智能通風新標杆，讓礦井“呼吸”自由順暢

　　走進山西平舒煤業有限公司的生產調度指揮中心，不同顏色的線條、數字、立體圖形在顯示大屏上交織成一幅生動畫卷。這幅“動態畫”中的智能通風管控系統，正通過遠程技術對礦井通風實時監測、分析、決策、管控，為煤礦安全生產提供有力保障。
　　“這是全斷面精准測風站，能在數秒內完成自動測風、計算結果、生成報表，並完成數據上圖。”10月18日，公司通風部主管侯愛瑞對著大屏邊操作邊講解，畫面切換到15301採區工作面，風窗、風門、測風站數據實時顯示，各處通風情況一目了然。“新系統的使用，極大提高了測風精度及風量數據閉合性，同時降低了測風員工作強度，縮短全面測風周期。”
　　眾所周知，煤礦井下通風是保障礦井安全生產的關鍵環節，好比人的呼吸系統，在為井下人員提供新鮮空氣的同時，稀釋有毒有害氣體並將其排出，保障礦工健康和生命安全。
　　為解決傳統通風系統過度依賴人工調節，存在響應滯后、效率不高、能耗偏大等問題，2022年5月，山西華陽集團新能股份有限公司、山西華陽科匯檢測技術有限公司、山西信合智控科技有限公司達成合作協議，共同開發智能通風管控系統項目，歷經一年多精心研發與調試，成功打造了集自動監測、智能分析、精准調控於一體的現代化通風系統。
　　平舒公司以智能礦山建設為目標，一直致力於通過技術創新來提升生產效率、安全性和可持續發展能力。2023年6月，平舒公司在15301工作面和15304掘進巷安裝應用新研發的智能通風管控系統，實現全面感知、實時互聯、協同控制、遠程控制等功能，推動通風系統迭代升級。
　　“該系統將大數據、物聯網、人工智能等新一代信息技術與礦井通風技術相結合，實現通風信息監測感知、通風隱患自動判識、通風安全動態預測、通風調控智能決策等功能。”平舒公司總工程師康添惠告訴記者，公司已建立起穩定性好、可靠性高、抗災能力強、系統安全、高效節能的智能通風管控系統，有效提升了“一通三防”系統的信息化、自動化和智能化水平。
　　“手持測風棒，走在昏暗的礦井工作面，依次在巷道口、進風口等處的測風站進行定點測風，一個工作面測完用時2小時，整個礦需2天。”回憶起過去，如今已是平舒公司通風隊隊長的王斌文感觸最深，當了十幾年測風員，記錄了成千上萬次風量、風壓、風速、溫度、濕度等數值。自從安裝了智能系統，隻需輕點測風指令，礦井就開始自動測風，不到10分鐘，便精確計算出結果，並生成測風報表。
　　“馭風有術，安全無憂。”王斌文對這個運行一年多的新系統贊譽有加，有了智能化通風系統的加持，井下風流大小、風速快慢，煙流、有毒有害氣體擴散情況，以及風速、標高的巷道數據、顏色梯度變化等在電子大屏上清晰可見。“智能通風管控系統使風可感、可控，讓礦井‘呼吸’更自由順暢。”

創新引領
構建智能化通風系統，實現從“人控”到“數控”的躍升

　　談起智能通風管控系統的研發初衷，華陽集團通風部副部長程紅林介紹，平舒公司是比較典型的煤與瓦斯突出礦井，隨著開採深入，礦井通風系統變得較為復雜。為進一步提高其穩定性、可靠性和智能化，亟須對礦井通風系統進行優化調整，提高礦井風量利用率，降低礦井能耗，保障煤礦安全生產。
　　2020年，國家發展改革委、國家能源局等8部委聯合印發的《關於加快煤礦智能化發展的指導意見》中明確提出，對具備條件的生產煤礦加快智能化改造，包括在採掘、通風、安全監測等環節進行智能優化提升，實現傳統煤礦的智能化轉型升級。
　　隨著研發項目的啟動，整體思路、架構、模型、功能等都初具雛形。數據庫的設計搭建，前端展示的各交互功能，都一一落實到進度表上。每一項功能，都伴隨著激烈的探討，從需求分析到功能實現，再到部署實施，最后測試優化。
　　“項目初期，我們發現市場上同類軟件不多，參考資料有限。一切都要從零開始，靠自己摸索。”信合智控公司技術負責人告訴記者，首先面臨的是巷道模型的體現形式問題，現有軟件普遍採用線條表示巷道，方式過於單一，無法立體展現巷道走向。技術團隊最初考慮用平面圖形展示，雖然看起來更精致，但仍無法准確反映巷道的起伏。經反復討論嘗試，一致認為要同時體現巷道的外部立體走向和內部環境，力求還原實際情況。“后來通過對礦井進行實地勘探，精准測量、記錄，按等比例縮小還原實地效果，形成真實反映井下巷道的三維模型。”
　　科匯公司作為華陽集團全資子公司（華陽集團國家級技術中心實驗室），一直秉承科學公正、高效服務、持續改進的質量方針，致力於服務煤礦安全生產。在智能通風管控系統項目研發上，公司團隊合力破解了礦井通風實時動態智能網絡解算難題。最初，在模型建立過程中，團隊據風窗開啟角度不同計算過風面積，確立了風網風窗調節公式，並通過現場測試驗証。然而，在實際施工中，通風控制依賴於前后兩道風窗，傳統風窗調節公式並不適用。
　　如何同時調節兩道風窗，平衡兩道風窗最后的過風量，成了亟待解決的問題。
　　“動態控風，精准控風。”針對這一挑戰，團隊創新思路，按需風量實時監測風窗調節時的過風量，軟硬件工程師共同探討實現動態控風的可行性。最終，團隊決定採用機械自動化控制原理，按照百分比比例，隨開隨測，逐步推進開啟風窗角度，達成精確控風目的，從而滿足動態控風需求。
　　從研發到安裝試運行，智能通風管控系統建成統一完備的傳輸網絡、數據管理平台、系統平台、智能分析平台，將自動化與信息化深度融合，對通風網絡進行預判、預警與聯動控制，做到按需供風、災變控風，實現礦井安全高效生產，對預防和減少安全事故，提高煤礦通風安全具有重要意義。

一鍵輕點
突破應用場景關鍵瓶頸，開啟智能高效管理新篇章

　　“15301工作面回風巷風速探頭預警，實際通風量大於計劃風量，請立刻安排測風員下井查看。”8月3日早7時，王斌文接到通風調度值班長侯愛瑞電話，經匯報礦總工程師和相關領導后，特安排通風隊迅速作出反應。
　　輕鬆一點，處置完成。工作人員通過智能通風管控系統遠程遙控，自動調節風窗大小，不到5分鐘，風量恢復正常。而此時，測風員還未到達現場。“以前單純靠人工，井下緊急情況處置用時較長。自從安裝了智能系統，可以直接通過系統查看處理，幾分鐘就能完成，安全又高效。”侯愛瑞感慨道。
　　“抗變形智能平衡風門是智能通風管控系統建設的關鍵一環，改變了以往手動開關傳統風門的工作模式，有效提高了礦井通風系統的安全可靠性。”平舒公司副總經理李強介紹，該風門還有遠程解鎖功能，能在5秒內打開，大於20厘米的適應巷道變形能力也是其一大亮點。
　　在新通風系統中，創新點眾多，科技感十足，解決了許多場景應用中的難點和痛點問題。李強介紹，除抗變形智能平衡風門外，平舒公司還安裝應用抗變形智能風窗、全斷面精准測風裝置，以及三維數據可視化的智能通風管控界面、通風智能分析與決策系統等等。智能通風管控系統融合多項創新技術，實現遠程一鍵測風、調風，所有通風設備實現自動精准控制，填補了國內關於數智礦山建設中智能通風技術的空白。該項目在實驗期間，申請了多項實用新型專利及軟著。
　　“智能通風管控系統不僅具備卓越的兼容性，還可實現在手持終端上調控礦井通風參數及實時監測環境、設備狀態，提升了操作的便捷性和靈活性。”李強解釋，相關負責人可以通過手機App，隨時隨地查看礦井通風的具體情況，遇到突發事件時能快速響應並下達指令解決問題。
　　自礦井通風智能化技術裝備投用以來，平舒公司實現了通風系統最優化，精確控制用風地點風量，滿足了不同工作面的實際用風需求，降低了礦井通風阻力和能耗，節能防塵效果明顯，為採場高產穩產奠定了良好基礎。
　　“智能通風是我國煤礦通風現代化發展的必然方向，符合礦井節能減排和綠色高效的要求。”總工程師康添惠進一步表示，平舒公司將統籌推進智能通風建設各項任務，建立安全、可靠、經濟、實用的礦井智能通風系統，不斷提升智能礦山建設水平和智能化開採安全保障能力，實現從傳統“人控”到先進“數控”的提質升級，努力打造智能化通風的標杆，爭做智能化礦山建設的創新者、實踐者和引領者。

本報記者周慧芳

記者手記

　　科技發展日新月異，5G、大數據、人工智能等新興技術與各行各業加速融合，傳統能源產業也不例外。
　　生命至上，安全第一。在推進智能礦山建設過程中，促進礦山安全發展是其題中之意。礦井通風是礦山安全生產中非常重要的一環，對於礦工的健康和生命安全至關重要。
　　華陽集團平舒公司在數字化、智能化時代浪潮中，不等不靠，先行先試，率先安裝應用智能通風管控系統，將現代科技與傳統產業完美融合，展開一場關於安全與高效的實踐探索，推動產業升級與可持續發展。
　　走進煤礦，感受到的是一種與以往不同的秩序感和安全感。以前，煤礦通風系統的管理主要依靠人力，存在著不確定性。如今，智能通風系統就像一位無聲的守護者，時刻監控著礦井內的空氣流動、瓦斯濃度等關鍵指標，讓原本復雜、繁瑣的通風管理工作變得高效、精准，為煤礦安全生產提供了強有力的技術支撐。
　　實踐証明，智能通風管控平台、抗變形智能風窗、抗變形智能平衡風門、全斷面精准測風站、全手持終端App……這些升級換代的技術與裝備，在保障煤礦安全生產、防止重大事故發生和全面提高煤礦抗災害能力上，取得良好實效。智能通風管控系統的應用，為煤礦行業轉型升級注入新的動力。相信在不久的將來，會有更多先進技術應用到煤礦領域。

周慧芳

(責編：王丹)

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