煤炭行業(yè)數(shù)字礦區(qū)(園區(qū))建設重點推薦案例——陜煤小保當智慧礦區(qū)

一、礦區(qū)(園區(qū))基本信息

陜西小保當?shù)V業(yè)有限公司成立于2009年4月，注冊資本17.14億元人民幣。公司現(xiàn)有股東四家，分別是陜西煤業(yè)股份有限公司（持股55%)、陜西省煤田地質(zhì)集團有限公司（持股28%)、榆林市財金投資管理公司（持股7.03%)、神木市國有資本投資運營集團有限公司（持股9.97%)。

公司組織架構由兩個層級構成，機關設12個職能部室，下屬一號煤礦、二號煤礦及5個輔助中心。公司在冊員工2023人，平均年齡29歲，大專及以上學歷占比90%，其中全日制研究生84人。

公司位于陜西榆林神木，地處毛烏素沙漠邊緣，井田位于榆神礦區(qū)三期規(guī)劃區(qū)，面積220平方公里。公司按照“一公司兩礦”的模式建設，一、二號煤礦核定產(chǎn)能分別為2000萬噸/年和1300萬噸/年，先后于2020年6月、2022年2月通過竣工驗收，進入生產(chǎn)礦井序列。兩礦井下生產(chǎn)系統(tǒng)相互獨立，地面設施共用

二、基礎設施建設情況面

網(wǎng)絡建設情況

小保當公司井下4G礦用無線網(wǎng)絡與地面企業(yè)網(wǎng)以及地面無線網(wǎng)絡已實現(xiàn)互聯(lián)互通。井下采用的是KT28D型號的4G無線通信系統(tǒng)，系統(tǒng)最低容量200臺，目前兩礦井下各安裝81臺基站，每臺基站覆蓋距離600米，滿足無線通信要求；地面辦公區(qū)無線WiFi網(wǎng)絡覆蓋范圍為一、二號食堂、行政辦公樓、探親接待中心、文體中心以及安培中心，采用Wifi6協(xié)議實現(xiàn)通信。

小保當公司5G井上覆蓋工程為保證辦公區(qū)以及生活區(qū)室內(nèi)外全覆蓋，采用室外宏站與室內(nèi)分布系統(tǒng)相結(jié)合的建設方式，地面共建設了11套5G宏站和37個室分。兩礦井下各建設有一套的5G專網(wǎng)的小型核心網(wǎng)（增強型MEC）、10萬兆環(huán)網(wǎng)、小型核心網(wǎng)網(wǎng)管和中興通訊5G無線基站等設備組成；實現(xiàn)了中央變電所、中央水泵房、1—1盤區(qū)變電所、2—2盤區(qū)變電所、2—2盤區(qū)水倉、膠運大巷機頭5G網(wǎng)絡覆蓋

綜合管控平臺建設情況

小保當公司以華為云平臺數(shù)據(jù)中心為依托搭建了智能綜合管控平臺：

通過統(tǒng)一的I/O采集服務，獲取各子系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對“采、掘、機、運、通”等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)、環(huán)境安全、人員位置等安全生產(chǎn)實時信息的集成；

通過組態(tài)工具，繪制各系統(tǒng)圖形界面，并在圖形界面中配置控制功能，實現(xiàn)子系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)的可視化展示及設備控制；

通過平臺事件聯(lián)動配置功能，實現(xiàn)聯(lián)動功能配置簡潔化，方便各系統(tǒng)間聯(lián)動配置的添加與維護

數(shù)據(jù)中心及機房

小保當公司分兩期建設了數(shù)據(jù)中心，采用私有云建設方案，具備5210vCPU、1293T存儲資源，與華為云統(tǒng)一架構，統(tǒng)一業(yè)務體驗，構建統(tǒng)一的自主可控云基礎設施，提供計算、存儲、網(wǎng)絡、安全、數(shù)據(jù)庫等豐富的云服務，為部署在云資源上的業(yè)務系統(tǒng)提供兩大智能服務，一部分為各應用場景所需的視頻流智能分析和數(shù)據(jù)對接、數(shù)據(jù)治理工具；另一部分為各業(yè)務系統(tǒng)提供部署環(huán)境及安全防護，為各業(yè)務系統(tǒng)提供部署環(huán)境及安全防護。目前，大部分地面系統(tǒng)和井下系統(tǒng)全部部署于數(shù)據(jù)底座（HCSO)，華為云平臺目前已經(jīng)為多個子系統(tǒng)創(chuàng)建發(fā)放了254臺虛擬機，支撐智能礦山業(yè)務系統(tǒng)的正常運行，滿足小保當公司各類生產(chǎn)系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)、人工智能、系統(tǒng)集成等算力和存儲需求

網(wǎng)絡安全

公司具有完善的網(wǎng)絡安全防護功能，實現(xiàn)專網(wǎng)與外網(wǎng)、控制網(wǎng)與管理網(wǎng)的隔離，網(wǎng)絡防火墻具備網(wǎng)絡入侵監(jiān)測功能，主要系統(tǒng)滿足網(wǎng)絡安全等級保護二級要求；針對重要的三級系統(tǒng)，包括工業(yè)私有云、安全生產(chǎn)多場景融合協(xié)同管控中心、綜合調(diào)度通信系統(tǒng)、智能綜合管控等平臺系統(tǒng)具備主動防御、可信驗證、攻擊檢測功能，滿足網(wǎng)絡安全等級保護三級要求

三、場景及技術應用情況

礦區(qū)運營管理

公司搭建了“1+1+7+34+X”（一個數(shù)據(jù)底座、一個智慧園區(qū)平臺、7大子系統(tǒng)34個功能點、4個智慧應用）的智慧園區(qū)經(jīng)營管理體系，讓員工雖遠在沙漠亦能享受品味生活，目前已實現(xiàn)以下主要功能：

①運營中心：提供整體態(tài)勢、人員態(tài)勢、車輛態(tài)勢、安防態(tài)勢統(tǒng)計功能。系統(tǒng)將視頻監(jiān)控系統(tǒng)、閘機系統(tǒng)、訪客系統(tǒng)等相關系統(tǒng)等信息進行整合，立體呈現(xiàn)園區(qū)的安全、人員、車輛事件整體情況。

②視頻監(jiān)控：布置了1600多個高清AI識別攝像機，實現(xiàn)了園區(qū)公共區(qū)域全覆蓋；可制定巡邏計劃，通過調(diào)用巡邏路線上攝像機的監(jiān)控視頻代替現(xiàn)場巡邏，并為智慧安防、消防提供技術支撐。

③人車布控：可對指定的人員或車輛進行布控，通過人臉、車牌識別，對已知對象或其他可疑對象進行布控，發(fā)現(xiàn)異常時，推送告警消息到告警中心，安保人員統(tǒng)一處理；并支持人員軌跡檢索查詢。

④告警中心：統(tǒng)一展示智慧礦區(qū)告警，并支持告警聯(lián)動及下發(fā)任務處理；并支持接入消防告警，并將消防告警下發(fā)消防應急系統(tǒng)進行應急處理。

⑤聯(lián)動管理：支持對已接入的告警進行聯(lián)動規(guī)則配置，管理員可根據(jù)設備或告警事件配置相對應的告警執(zhí)行動作，如：告警聯(lián)動抓拍、抓錄，一鍵開關閘等。

⑥訪客管理：提供訪客預約、受訪人審批功能，審批通過后，訪客即可按預約時間通行礦區(qū)。

⑦移動APP：可通過移動APP實現(xiàn)任務處理，電子巡邏，并支持在巡邏過程中發(fā)現(xiàn)異常上報告警，也可通過手機查看攝像機實時視頻和錄像。

⑧一卡通及智慧食堂：礦區(qū)閘機、宿舍門鎖、餐廳刷卡實現(xiàn)了一卡通。智慧食堂實現(xiàn)刷臉就餐、飯菜健康配比、健康狀況定制餐等貼近員工生活的智慧功能。

⑨健康小屋：健康小屋具有設備自助操作語音指導，多種形式的體檢報告打印，體檢數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、電子健康檔案的存儲等功能

生產(chǎn)服務

①智能安全綜合管控平臺

融合了礦井43類安全子系統(tǒng)，建立了285個安全數(shù)據(jù)表，解決了生產(chǎn)過程中管控環(huán)節(jié)分散脫節(jié)、監(jiān)測數(shù)據(jù)利用率低、缺乏統(tǒng)一安全管控等問題，系統(tǒng)基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范，打破了信息孤島，并通過構建安全態(tài)勢評估指標體系和災害分級預警模型，實現(xiàn)在線監(jiān)測預警、研判分析、信息發(fā)布及聯(lián)動處置等功能。

平臺自運行以來實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享和協(xié)作聯(lián)動，年均發(fā)出了2116條預警信息，生成了230份災害風險評估報告，安全管理從整體上實現(xiàn)了由傳統(tǒng)的被動事中事后管理向?qū)崟r管理轉(zhuǎn)變。

②智能安全預控系統(tǒng)

智能安全預控系統(tǒng)為每一位員工建立了個人安全行為賬戶，為安全作出貢獻的積正積分，當班出現(xiàn)隱患及“三違”的對責任人記負積分，通過正負積分形成一人一本“安全賬”進行月度、年度考核排名，年均累計兌現(xiàn)獎勵745萬元，三違處罰22.5萬元；同時，該系統(tǒng)還建立了安全風險分級管控、事故隱患排查治理、“三違”管理、干部走動管理、動態(tài)“安全碼”管理等模塊，為礦井安全保駕護航。

③“千眼工程”（AI視頻監(jiān)控）

小保當一、二號煤礦“千眼”視頻智能安全監(jiān)控系統(tǒng)均已完成建設，覆蓋井下主要生產(chǎn)場所及巷道，系統(tǒng)具備人員跨越皮帶、井下重要硐室人臉識別、睡崗檢測、主煤流運輸系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測、采掘工作面人員數(shù)量超限識別等共計22種136個AI識別場景，準確率可達90%以上，年均發(fā)出預警18029條，處理誤預警2155條，有效處理15874條。

④地質(zhì)保障系統(tǒng)

構建了全礦井透明地質(zhì)保障系統(tǒng)，集成了全礦井7個大組地層、9個煤層、12條斷層、102個鉆孔、6個采空積水區(qū)、22個油氣井場、31個地面海子和15個瞬變電磁低阻異常區(qū)等三維地震、瞬變電磁數(shù)據(jù)，結(jié)合礦井生產(chǎn)揭露情況實時動態(tài)更新三維地質(zhì)體模型，云同步及響應時間小于 0.5秒，在修正地質(zhì)模型的基礎上為采掘設備提供截割規(guī)劃參數(shù)，精度誤差在0.2m以內(nèi)，系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)分析功能，實現(xiàn)了采掘工作面周邊任意距離范圍內(nèi)各類隱蔽致災因素的預測預警功能，系統(tǒng)為管控平臺、智能通風、巡檢機器人、輔助運輸?shù)?個智能化子系統(tǒng)提供地質(zhì)模型及GIS空間數(shù)據(jù)，模型精度完全滿足需要并實現(xiàn)了全礦井GIS數(shù)據(jù)的統(tǒng)一標準化與應用，為礦井安全管理、減員提效、智能決策提供依據(jù)。

⑤智能通風系統(tǒng)

智能通風系統(tǒng)建成了以礦井全自動測風、通風智能決策分析等系統(tǒng)為核心技術群的管控系統(tǒng)，主要建設了6套自動風門、4套自動風窗、24套測風裝置、1套主扇智能控制系統(tǒng)、1套局扇智能控制系統(tǒng)以及通風管理軟件平臺。實現(xiàn)了主通風機“一鍵切換”、全礦井“實時測阻”“一鍵測風”“一鍵算風”等功能。

⑥智能綜采系統(tǒng)

公司累計建成智能化綜采工作面10個，其中一號煤礦8個，二號煤礦5個，智能化累計投資2.36億元，工作面自動化率為95.98%、遠程干預率為10.09%、人工干預率為2.77%，采煤機自動化率為98.5%、人工干預率為1.9%，綜合自動化率保持在97.03%以上，年均單面產(chǎn)量由950萬噸提高至1350萬噸，生產(chǎn)班作業(yè)平均人數(shù)由14人減少至8人，回采工效從423.35噸/工提高至601.6噸/工。

⑦智能掘進系統(tǒng)

公司累計建成智能化掘進工作面27個，其中一號煤礦16個，二號煤礦11個，智能化累計投資2.36億元，生產(chǎn)班作業(yè)人數(shù)由16人減至13人，礦井綜合單進從286m提高至958m，掘進工效由0.09米/工提高至0.29米/工。

⑧輔助運輸系統(tǒng)

建成的井下“滴滴打車”（智能輔助運輸管理）系統(tǒng)及副斜井高分子納米吸能材料的防跑車系統(tǒng)，實現(xiàn)了車輛安全狀態(tài)監(jiān)測、司機不安全行為識別、車輛失速保護等功能；同時具備里程精準計算、車輛綜合調(diào)度等功能，車輛運營費用由3.61元/噸降至1.80元/噸。

⑨智能供電、供排水系統(tǒng)

井下變電所均實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集與智能分析，遠程漏試、智能化“五防”、火災預警聯(lián)動；建立了中央水泵房一盤區(qū)水倉－工作面水倉的三級智能排水集控系統(tǒng)，主要供排水系統(tǒng)實現(xiàn)全方位感知、智能調(diào)控、自動穩(wěn)壓、水質(zhì)監(jiān)測，工作面排水系統(tǒng)實現(xiàn)自動排水和地面分控遠程接管雙重管控，改變了傳統(tǒng)排水工巡檢工作模式，供電及供排水系統(tǒng)分別減少崗位工18人和38人。（合計減少56人）

⑩智能裝車系統(tǒng)

智能化火車裝車系統(tǒng)實現(xiàn)了混編火車智能識別與無人裝車，42秒內(nèi)可完成一節(jié)車廂裝煤，裝完一列火車僅需45分鐘左右，單日裝車最高25列，9.07萬噸；智能化汽車裝車系統(tǒng)實現(xiàn)了線上預約、無人裝車、無人計重，合計減少崗位工12人。

?智慧倉儲

建設了智能無人立體倉庫，實現(xiàn)了物資從入庫到出庫的全過程無人化作業(yè)，同時平臺還能夠?qū)︻I取設備進行全流程跟蹤，對庫存不足的物資進行預警提醒，倉管人員減少了18人。

?設備全生命周期管理

主要創(chuàng)新：

建立了基于流程驅(qū)動的設備全生命周期管理平臺

設備信息管理--設備資產(chǎn)編碼規(guī)范--購置管理--設備使用管理--設備運維檢修管理--設備調(diào)撥--設備報廢

建立了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的大型設備故障診斷系統(tǒng)平臺

總覽監(jiān)視--智能預警--大數(shù)據(jù)模型與機理模型建設--知識庫--智能化分析

綠色環(huán)保

①中深埋煤層采動損害及水資源與生態(tài)環(huán)境保護技術研究

一是查清了小保當一號煤礦含（隔）水層基本發(fā)育特征和水力聯(lián)系，揭示了試采面采動導水裂隙帶空間發(fā)育特征和地表移動變形規(guī)律，發(fā)布了“綜采工作面采動對地下水資源的影響監(jiān)測方法”團體標準；

二是揭示了風化基巖含水層水位“先下降后恢復”和潛水含水層水位“先下降后回升”的動態(tài)變化規(guī)律，明晰了采動“覆巖一地下水”耦合損傷機制，揭示了中深埋煤層開采含水層損害規(guī)律及導水裂隙帶之上保護層厚度大小與含水層地下水損害程度的關系；

三是提出了中深埋煤層開采保水采煤類型劃分新方案和預測新方法，解決了綜采工作面采動地下水影響程度評價預測的技術難題；提出了適用于中深埋厚煤層開采的水資源保護和生態(tài)環(huán)境修復關鍵技術，為實現(xiàn)保水保生態(tài)開采提供了關鍵技術支撐。

②榆北礦區(qū)中深層地熱能開發(fā)利用研究與示范

一是地熱能的成功開發(fā)進一步了解本區(qū)域地熱地質(zhì)參數(shù)，通過換熱試驗獲取井下?lián)Q熱量，監(jiān)測地溫場的變化，了解了該區(qū)地熱地質(zhì)條件，包括熱儲及蓋層分布、熱儲巖性、深度、厚度、富水性等，獲取地層溫度變化特征為后續(xù)地熱資源開發(fā)提供依據(jù)，評價了地熱井持續(xù)換熱的穩(wěn)定性并為礦區(qū)供熱。

二是系統(tǒng)正常運行，滿足用戶側(cè)供熱溫度負荷。每天可制備374噸生活熱水，全年360天直接電費為80萬元；應用煤粉鍋爐供洗浴熱水，全年運行360天的燃煤費用約為176萬元（不包含運行電費），與燃粉鍋爐相比，地熱能供熱系統(tǒng)年運行費用比煤粉鍋爐節(jié)約96萬元。

三是地熱清潔能源年可節(jié)約1320噸標煤，減排二氧化碳排放3459噸，減排二氧化硫排放11.2噸，減排氮氧化物排放9.8噸，減排廢渣132噸。

③采空區(qū)地表沉陷治理技術研究與應用

一是建成國內(nèi)目前最大規(guī)模煤矸石漿體充填系統(tǒng)，矸石處理能力大于200萬噸/年，建成了7.8公里全國最長煤矸石漿體運輸管道，通過對管道內(nèi)料漿沉降特性及管道出入口壓差、阻力、管道截面速度的規(guī)律分析，確定了矸石料漿最優(yōu)質(zhì)量濃度和管道內(nèi)合理流動速度，攻克了矸石漿長距離管道運輸難題。

二是項目運用兩次定向及多級套管等工藝，解決了有限垂深內(nèi)大水平位移條件下的高質(zhì)量成井問題，創(chuàng)造了采空區(qū)地層中定向鉆孔的成功案例，實現(xiàn)了項目工程施工區(qū)定向鉆水平位移不小于95m的設計目標。

三是項目每年減少約4公頃矸石堆放用地，同時每年節(jié)約污水處理費用400萬元，煤矸石外運費用5000萬元，環(huán)境保護費1000萬元，并同步減少土地塌陷補償、水資源破壞補償、水土流失破壞補償、水土污染補償及大氣污染補償?shù)荣M用

四、保障機制與措施

1.統(tǒng)一思想、提高認識，強力推進“四化”建設

樹立“四化”建設是企業(yè)“降本增效”的有效路徑，加大關鍵核心技術攻關力度，實現(xiàn)生產(chǎn)少人化，提升安全生產(chǎn)保障能力，提升煤礦智能化水平，增強公司核心競爭力。

2.夯實責任、強化常態(tài)化考核，項目建設落地見效

按照陜西煤業(yè)工作要求，做好智能化系統(tǒng)常態(tài)化運行考核，解決項目建設遇到的難點問題；從嚴完成智能化項目竣工驗收。

3.立足實際、對標先進，博采眾長持續(xù)創(chuàng)新

對標行業(yè)、國內(nèi)先進經(jīng)驗，形成適合公司實際的、操作性強的、技術領先的智能化建設成果。

4.聯(lián)合培養(yǎng)、學練結(jié)合，加快人才隊伍建設

加強與高等院校、科研院所、高新技術企業(yè)交流合作，開展多層級、多維度、多專業(yè)的人員培訓，引進和培養(yǎng)具備煤炭開采、信息技術、管理知識的復合型人才，逐年提升智能化技術人員比例，打造一支專業(yè)技術過硬、富有創(chuàng)新精神的智能化人才隊伍

五、取得的成效

自2019年3月小保當公司成立智慧礦山建設室、全面推進智慧礦山建設以來，歷經(jīng)六年的探索與挑戰(zhàn)，取得了顯著成效：

①經(jīng)濟方面：

2023年，全體小保當人頑強拼搏、務實創(chuàng)新，各項生產(chǎn)經(jīng)營指標實現(xiàn)了“三升一平一降”，原煤產(chǎn)量、銷量、掘進進尺分別較去年同期提高10%，利潤總額與2022年基本持平，噸煤成本較去年降低10%，工業(yè)產(chǎn)值達到194億元，保持了穩(wěn)中有進、進中向好的發(fā)展態(tài)勢。

②社會層面：

公司建成的中厚煤層450m超長工作面、厚煤層400m柔性生產(chǎn)系統(tǒng)、護盾式掘進機器人系統(tǒng)均為行業(yè)首創(chuàng)，刷新了多項同等地質(zhì)條件下的生產(chǎn)紀錄，為解決行業(yè)難題提供了“小保當解決方案”。

③生態(tài)方面：

公司為打造綠色礦山，在保水采煤、煤矸石處置、地熱能應用等方面取得了顯著成效，一、二號煤礦取得了陜西省綠色礦山創(chuàng)建庫的榮譽。

④人文方面：

公司以“滿足一流生活需求”為己任，圍繞職工衣食住行，連續(xù)三年開展“十大民生工程”，讓職工感受到“家的溫暖”

“衣”：開設礦區(qū)干洗店，為職工配備統(tǒng)一工裝，推行工衣入柜、衣物送洗、縫補等服務，增設智能燈柜、烘靴房，讓職工體面工作快樂生活。

“食”：打造涵蓋檔口式、點餐式、自助式、宴會式等多形式智慧食堂，推出火鍋店、音樂烤吧、甜品驛站、清真食堂等特色檔口，讓職工享受“舌尖上”的幸福！

“住”：實現(xiàn)“一人一室”星級公寓住宿，配備自動售賣機、擦鞋機等便民設施，打造舒適便捷生活

“行”：投運新能源充電樁、自助洗車房，配備礦區(qū)清掃機器人、智能配送車等，每日開放2班通勤車，打通回家的“最后一公里”

六、下一步計劃安排

1.優(yōu)化完善“四化”工作機制

①規(guī)范項目管理

②強化項目建設成效

③深化智能化系統(tǒng)常態(tài)化應用

2.持續(xù)推進數(shù)智化系統(tǒng)建設

①完成一、二號煤礦20余個智能化升級改造項目竣工驗收

②推動智能化關鍵核心技術攻關

③加快“千眼”視頻智能監(jiān)控系統(tǒng)建設

④推廣應用安全智能化系統(tǒng)

⑤有序推進數(shù)據(jù)標準系統(tǒng)建設

3.開展智能化應用專項提升

①推動系統(tǒng)功能優(yōu)化提升

②組織全員智能化技能提升

③強化智能化運維能力提升

4.推進產(chǎn)業(yè)一體化運行

充分運用數(shù)智化技術，為企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供能力支撐。一是配合陜西煤業(yè)在產(chǎn)業(yè)層面年底前打通業(yè)務信息。二是對標行業(yè)先進，全面推進數(shù)智化系統(tǒng)與管理和業(yè)務的充分融合，分析總結(jié)“四化”建設對企業(yè)經(jīng)營效益、災害治理、安全管理、生產(chǎn)組織支撐能力的做法和經(jīng)驗，報送陜西煤業(yè)。

5.發(fā)揮降本增效核心功能

按照集團公司降本增效工作要求，不斷健全數(shù)智化系統(tǒng)功能，促進企業(yè)管理能力穩(wěn)步提高。一是配合陜西煤業(yè)完善數(shù)據(jù)中臺功能，為降本增效提供數(shù)據(jù)支撐；二是配合優(yōu)化“三網(wǎng)一平臺”系統(tǒng)功能，全力推動全面預算和成本核算及時準確；三是研究制定與智能化相適配的勞動組織辦法，發(fā)揮智能化裝備和系統(tǒng)的應用成效，努力提升全員工效，為穩(wěn)定煤炭產(chǎn)能和提升企業(yè)安全管理、經(jīng)營管理水平提供堅強保障

聲明：本文系轉(zhuǎn)載自互聯(lián)網(wǎng)，請讀者僅作參考，并自行核實相關內(nèi)容。若對該稿件內(nèi)容有任何疑問或質(zhì)疑，請立即與鐵甲網(wǎng)聯(lián)系，本網(wǎng)將迅速給您回應并做處理，再次感謝您的閱讀與關注。