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基于大数据的煤矿生产调度技术研究与应用李海涛

发表时间：2020/5/15 来源：《基层建设》2020年第3期作者：李海涛

[导读] 摘要：煤矿的安全生产工作是煤矿企业重点关注的问题。煤矿企业存在工作环境差和危险性高的问题，有效利用生产调度管理系统有利于煤矿企业的安全生产建设。

        青海义海能源有限责任公司大煤沟煤矿青海 817000
        摘要：煤矿的安全生产工作是煤矿企业重点关注的问题。煤矿企业存在工作环境差和危险性高的问题，有效利用生产调度管理系统有利于煤矿企业的安全生产建设。提高生产调度管理系统的建设，需以解决信息共享、数据采集、建设数据生成平台等问题为前提，建立起一个生产调度管理系统，确保煤矿企业安全、高效、有序、迅速组织生产，从而在为煤矿企业带来经济效益的同时，也为企业管理者的决策提供一定辅助作用。
        关键词：大数据；煤矿生产；调度技术
        1 生产调度工作的必要性
        煤矿企业生产与建设工作中的生产调度工作十分重要，生产调度部门在企业中扮演着不可或缺的角色。需对煤矿企业中的机电配备、人员统筹、通风、运输等方面进行调度管理，需要调度管理人员具备煤矿专业知识的同时，对基本的经营、统计、通讯等方面也要掌握相关知识。调度工作是生产安全的指挥中心，调度管理人员就是煤矿安全生产的指挥者和执行官。因此，对于生产调度的工作范围进行划分，并对调度管理人员进行必要的培训、提升，能为煤矿企业带来更有利的发展前景，同时也满足了煤矿生产现代化的需要。由于煤矿生产工作环境条件差、危险性高、从业人员结构复杂等特殊工作条件，且煤矿生产属于地下作业，经常24h连续生产，因此，安全调度部门在指挥调度本班安全生产并保证任务完成的同时，还需保证下一班生产的安全进行。在生产过程中经常会出现很多不可预料问题，调度工作需要对问题进行协调、权衡，将问题解决或上报，使生产能保证持续、稳定、不间断地进行。调度管理人员必须具备严谨的行事作风和极强的时间观念，对突发事件具有一定的协调和解决能力，认清调度工作的权威性。
        2 创新的展现形式
        2.1 数据仪表盘模式
        矿山智能仪表盘在分析中能够很直观地展示重要的数据，提供决策支持作用，它也被称为管理者驾驶舱的重要组成部分，无论是管理决策者，还是企业业务流程中的普通员工，都可以利用它来展示聚合分析的结果，让决策更加快速准确，更快地推动业务流程的进展，提高工作效率，如图1所示。

        图1 数据仪表盘模式
        2.2 真三维场景模式
        该系统的建设严格采用目前国内外最为先进的可视化三维构建技术，建立三维地景地貌、矿山企业地表生产设施、三维地质构造及煤层赋存模型、井巷工程真实三维场景、所有管线设备真实位置和形貌等全要素一体化显示系统，在此基础上实现各类实时生产数据的三维呈现和实时显示，通过三维地理信息系统的建立，可以将真实的矿山企业“搬”到计算机系统中，做到足不出户即能对矿山井上、井下所有信息了如指掌，而且以身临其境的视角关注和管理各类业务信息，切实解决矿山企业面临的管理难题。
        2.3 炫酷科技蓝模式
        系统支撑目前采用先进的空间GIS技术和虚拟仿真技术，结合大数据技术手段，实现海量数据的存储、计算、应用的管理，并支持炫酷蓝和设备透视的数据呈现方式，这种呈现方式广泛的应用于政府、能源行业和智慧城市领域。
        3 创新的数据专题分析
        3.1 实时领航专题
        将企业现有人员定位系统、胶轮车辅助运输系统、主煤流监控系统、煤仓煤位系统、监测监控系统进行数据接入，利用大数据技术实现业务与数据相融合进行全面分析，实时反映井下人员和车辆的变化趋势，人员位置分布情况、当月车辆下井统计、煤仓煤位的变化情况、工作面人员分布情况、环境气体变化情况、构建领导者驾驶仓，为管理者提供一种全景视图，综合展示矿井的生产运行态势。
        3.2 设备健康专题
        实时监视井下设备的运行参数，利用大数据技术分析井下设备健康情况。通过融合企业已有的设备管理、维修管理、备品备件管理、运行管理、预防性维护等运维信息，将决策者关注的设备故障停机率、工作面设备KPI值、井下设备故障情况、检维修计划完成情况、设备维修成本、设备使用寿命等信息进行汇总展示，通过监测同型号设备运行工况，记录设备运行故障的数据切片进行存储，通过海量的数据切片，建立符合企业自身的设备故障模型库，实现井下设备的实时对比分析、趋势分析、预测分析，监测设备运行状态，设备异常情况系统可以快速调取设备的监视参数、视频画面、设备安装图纸、检维修记录信息。
        3.3 环境安全专题
        将井下与生产环境相关业务信息和监控信息进行数据融合，构建可视化监测监控预警台。系统接入采空区温度监测、矿压监测、安全监测监控数据的实时监控数据和历史数据，建立统一的大数据分析与存储管理平台，实现采空区高温预警、顶板周期来压预警、有害气异常预警监视机制，支持井下监控设备超过预警值进行异常报警管理，如图2所示。

        图2 采空区温度综合分析专题
        3.4 人车调度专题
        实现下井人员位置、密度、轨迹和人员下井变化趋势的可视化分析。系统采用特殊高亮和透视蓝的形式呈现井下重点区域和下井人员所在巷道位置信息构建矿井热力图，根据井下生产区域内人员时间、位置、轨迹等信息，按由深到浅的颜色来表示数据的从大到小、集中到稀疏的形式显示。系统支撑历史回放功能，将不同时序的人员下井情况进行数据叠加显示，建立在突发情况下快速调阅下井人员热力轨迹及活动范围，支持决策者制定搜救方案或避灾疏散路线，如图3所示。

        图3 井下人员分布热力图
        3.5 生产运输专题
        接入井下主运输系统与工作面设备开停信息，实时监视皮带和工作面设备工况并支撑三维可视化的组态编辑，根据系统提供三维组态软件，实现三维可视化组态管理支持采煤机，刮板机、转载机、工作面风筒等设备的自由组态，宏观掌握设备开停状态，也可微观查看设备运行的详细参数，满足宏微观一体化的业务需求。
        3.6 能耗控制专题
        将获取所有相关数据传送数据中心，进行统一的存储及管理。系统后台对收集到的数据进行归纳、统筹、对比、分析和总结以及进一步深入挖掘。系统支持按照责任级别、区域、责任类别对井下生产耗电量及材料消耗分级显示，支持各级各类用户的按需监测、按需配电。
        结束语
        （1）该技术创新的将全矿井信息数据池中的数据与三维平台相结合，以三维动态数据展示的方式，建立起了可直观指导安全生产调度管理工作的三维安全生产调度管理平台，大幅提高了生产调度管理效率。
        （2）通过该技术的研究及应用保证了矿井安全生产各项工作有序推进，使生产相关资源配置更加及时合理，调度管理更加科学。
        （3）通过数据挖掘及决策支持平台的建立，助推企业科学决策，企业生产调度管理效率大幅提升，从根本上实现减人增效，矿井生产调度运行方式由数字化逐步向智能化方向发展。
        参考文献：
        [1]马亚东.生产管理系统在神东矿区的应用[J].煤矿安全，2017，48（b03）：117-121.
        [2]郜彤，刘传安.基于GIS的矿井综合信息导航系统[J].煤矿安全，2018，49（4）：245-248.
        [3]崔立成.信息化在煤矿安全生产调度中的应用[J].煤矿安全，2008，405（8）：120-122.