某煤矿信息化生产管理系统.pdf

ＳｅｒｉａｌＮｏ．６１３Ｍａｙ２０２０现代矿业ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ总第６１３期２０２０年５月第５期赵涤非（１９８３），男，助理工程师，０４７１０５山西省长治市。某煤矿信息化生产管理系统赵涤非（山西潞安集团司马煤业有限公司）摘要煤矿生产管理系统的信息化建设是提升煤矿综采作业效率和安全性的重要手段，针对多数煤矿普遍采用人工进行生产管理而导致的管理低效、事故多发的现状，提出了一种基于信息化的煤矿生产管理系统，构建了煤炭企业信息化生产管理系统的基本构架和逻辑，提出了基于ＭＥＳ的综合信息化系统总体方案，对煤矿的整个生产管理过程进行信息化管控，有效整合了煤矿生产监控和信息管理，提升了生产管理的效率和准确性，极大地优化了煤矿生产管理模式，显著提升了煤炭生产企业的经济效益。关键词信息化生产管理ＭＥＳ系统ＤＯＩ１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４  ６０８２．２０２０．０５．０５２煤炭作为我国的支柱性能源资源，在我国的能源供给中长期占据着主导性的地位；随着对煤炭需求的不断增加，各煤炭生产企业不断提升煤炭的综采作业效率，也导致综采事故不断增加。根据统计，我国煤炭生产中的百万吨死亡率约为全球先进水平的３０倍。通过对事故发生原因的分析，８０％以上的事故是由于煤矿生产管理混乱导致的。随着全球精益化管理要求的不断深入，迫切需要建立煤矿生产管理的信息化系统，通过信息化的手段实现煤炭生产的精益化管理，提升煤矿的安全管理水平［１］。本研究提出了基于ＭＥＳ的综合信息化系统总体方案，对煤矿的整个生产管理过程进行信息化管控，有效地整合了煤矿生产监控和信息管理，提升了生产管理的效率和准确性。利用该系统能够实现对煤炭生产过程中的各类数据信息的实时动态管理，为生产和决策提供先进的技术支持，不仅极大地降低了生产管理成本，而且有效提升了对煤炭生产管理过程的管控效果，是实现煤矿智能化生产管控的核心，具有极大的应用推广价值。１基于信息化的煤矿生产管理系统该基于信息化的煤矿生产管理系统整体结构如图１所示，其以面向煤矿生产监控和过程管理为基础，将煤炭生产过程中的各个环节纳入到信息化执行和综合管理系统内，主要包括企业门户和矿井生产管理层２个构架，能够实现对煤矿生产过程中各类数据信息的全面监测和信息化管理，全面提升煤矿生产管理水平［２］。该基于信息化的生产管理系统中各个层级专职管理层级内的数据，并在管理层内实现数据信息的共享，其信息层主要是以ＭＥＳ系统为核心，通过分布式的煤矿数据信息管理系统，实现对煤矿井下自动化设备运行情况的实时监测和数据信息管理，将该数据库内的数据信息和关系数据库系统的数据信息进行整合分析后，形成标准报表格式进行输出，实现对安全生产监控、生产过程管理、人员绩效分析等不同生产管理信息流的分类管理，满足对煤炭生产过程的信息化管理。（１）生产过程管理。主要包括生产调度、物流控制、生产成本控制、生产数据信息统计等，该过程管理是ＭＥＳ系统中的核心模块［３］，主要是用于将煤矿的经营目标通过合理的分解，形成各个目标版块的管理目标，另一方面则能够对生产过程中各个版块偏离目标的程度进行统计和修正，实现对目标的闭环控制管理。（２）安全控制管理。该模块主要是将煤矿现有的生产现场监控、井下地质状态监测、安全管理需求等进行统一，实现对煤矿生产过程中的安全评估、动态监控、安全管理决策、灾害防治和预警等，满足自动化的安全监控需求。（３）设备维护管理。该系统能够实现对矿山生产设备的全寿命周期管理，满足设备在煤矿井下恶劣环境下连续、可靠的工作需求。能够对设备运行状态进行实时监控和分析，出现异常时及时报警并显示故障分析，帮助维护人员快速对设备进行维修，而且能够定期输出对设备的运行状态评价报告，提出自主维５７１图１基于信息化的煤矿生产管理系统结构护保养需求，提升设备运行的智能化程度。２煤矿集成数据管理基于信息化的煤矿生产管理系统对煤炭生产过程中的数据管理原则是通过对煤矿生产计划的分解，定出每个工作日的计划和执行目标，为煤矿生产管理信息化的实施提供数据管理支持。影响煤矿安全生产的因素主要包括人、机、料、法、环５大因素，因此基于信息化的煤矿生产管理系统的核心也是对该类因素的监测和控制，在该基于信息化的煤矿生产管理系统中能够实现将人员位置、人员作业方法、设备运行状态、地质条件等的数据信息监控和报警，形成一个一体化的集控管理平台，实现对煤矿井下生产过程中无死角监控和数据反馈，建立起一个高度灵敏化和智能化的控制大脑，煤矿集成数据管理平台结构如图２所示［４］。图２煤矿集成数据管理平台结构该生产管理系统所导出的现场数据能以标准文件的格式进行导出，便于进行生产计划的排查和修正，也可以通过无线数据信息进行数据传递，同时也能进行数据的定时传送。为了满足便捷化数据信息的收集和传输需求，系统还能通过手持式终端机［５］实时地进行数据信息的上传和查询，满足灵活、快速的数据管理和传输需求。３煤矿生产管理信息化应用该煤矿生产关系信息化系统在煤矿应用以来，能够整合煤矿井下环境监测传感器的各类数据信息，实现对煤矿井下各个监测点的瓦斯浓度、粉尘浓度的动态监测，控制矿井通风系统进行变风量的调整，将瓦斯和粉尘浓度控制在安全值以下，自该系统应用以来，井下环境报警的次数下降了７３％。该系统能够对采煤机、刮板输送机、液压支架等综采面机械设备进行自动协调控制，根据各设备的相对位置关系和变化趋势实现液压支架的自动收撤、采煤机的自动截割作业，当联动运行出现故障时及时报警，防止因违规作业或者其他因素而导致的综采作业受阻，及时地显示各类设备的用电变化情况，对电网的供电信息进行调整，确保井下供电安全；该系统运行以来，煤矿井下供电异常率降低了６４．７％。在工况监测和生产信息收集方面，该系统能够对煤矿生产过程中主井的提升次数、罐笼的开停次数、输送带的空载率等进行监控和记录，能够将煤矿连续生产的平衡率提升１０％以上。４结论通过对煤矿现有生产管理体制弊端的分析，提出了建立信息化的煤矿生产管理系统的必要性，对该煤矿生产管理系统的整体结构、数据集成管理、生产信息管理等方面进行了分析，根据实际分析表明（１）该信息化系统以面向煤矿生产监控和过程管理为基础，将煤炭生产过程中的各个环节纳入到信息化执行和综合管理系统内，能够实现对煤矿生产过程中各类数据信息的全面监测和（下转第１８４页）６７１总第６１３期现代矿业２０２０年５月第５期漏磁场力远大于弱磁性矿物；随着粒度的增大，颗粒受到的漏磁场力呈指数型增大；同一精矿管中的颗粒受到的最大流体推动力仅与粒度相关，粒度相同的不同磁性颗粒所受的流体推动力相同。对于磁铁矿、假象赤铁矿、菱铁矿３种代表性磁性颗粒，仅有磁铁矿及磁铁矿连生体所受的漏磁场力可能大于流体推动力，并且能否在精矿管中沉积取决于粒度大小；完全解离的磁铁矿单体，粒度大于０．３ｍｍ的部分会在精矿管中发生沉积；没有完全解离的磁铁矿连生体的沉积下限粒度取决于磁铁矿所占含量，含量越低，沉积下限粒度越大。３改造方案考虑到选矿工艺无法轻易改变，最简单可行的方案是将精矿管移出最大漏磁场力作用区。综合考虑，将精矿管整体外移０．３ｍ（图５）。改造后磁铁矿等强磁性矿物颗粒所受漏磁场力大幅降低，－２ｍｍ磁性颗粒不会在精矿管中发生沉积。改造前后磁铁矿颗粒所受漏磁场力对比见图６。图５改造前后精矿管位置示意４结论（１）通过对ＳＳＳ  Ⅱ １７５０高梯度磁选机周围漏磁场的测量，探明了水平磁系高梯度磁选机的漏磁场分布特性。最大漏磁场强度位于磁系线圈上方的转轴处，数值达１１１ｋＡ／ｍ，整个漏磁场由该点向四周呈发图６改造前后精矿管中磁铁矿颗粒受力散状，距离磁系越远漏磁场强度越低。（２）漏磁场分析表明，精矿管的近磁系部分刚好处于最大漏磁场力作用区，与堵塞点完全吻合，证实了精矿管堵塞是因磁系漏磁所导致。（３）力场计算结果表明，假象赤铁矿、菱铁矿等磁性矿物颗粒不会在精矿管中沉积，只有粒度大于０．３ｍｍ的磁铁矿及磁铁矿连生体可能在精矿管中发生沉积。（４）改造前后对比结果表明，精矿管避开最大漏磁场力作用区后，３种颗粒受到的漏磁场力大幅下降，远低于流体推动力，因此，精矿管不会再堵塞。参考文献［１］汤玉和．ＳＳＳ  ＩＩ湿式双频脉冲双立环高梯度磁选机的研制［Ｊ］．金属矿山，２００４（３）３７  ３９．［２］高新余．强磁选设备在梅山矿的应用及其改造［Ｊ］．矿业快报，２００６（１２）６３  ６５．［３］赵明，何健全，许丽敏．ＳＳＳ  ＩＩ型立环脉动高梯度磁选机磁介质棒排布方式的研究［Ｊ］．矿山机械，２００９，３７（１９）９７  ９９．［４］王丰雨．ＳＳＳ  ＩＩ型水平磁场高梯度磁选机在南京梅山选矿厂的应用［Ｊ］．现代矿业，２０１３（６）１５５  １５６．［５］杨龙，张军，汤玉和．水平磁系高梯度磁选机在梅山铁选厂的应用［Ｊ］．金属矿山，２００９（７）８６  ８９．［６］张祖刚，曾霄祥．梅山混合铁矿石磁选梯级回收工艺优化与实践［Ｊ］．矿冶工程，２０１８，３８（５）６８  ７１．［７］伍喜庆，米夏夏，杨斌．斜环永磁高梯度磁选机的原理及应用［Ｊ］．中南大学学报（自然科学版），２０１１，４２（９）２５３７  ２５４２．（收稿日期２０２０  ０４  ０９櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄）（上接第１７６页）信息化管理，全面提升煤矿生产管理水平。（２）基于信息化的煤矿生产管理系统，对煤炭生产过程中的数据管理原则是通过对煤矿生产计划的分解，定出每个工作日的计划和执行目标，为煤矿生产管理信息化的实施提供数据管理支持。（３）自该系统应用以来，井下环境报警的次数下降了７３％，煤矿井下供电异常率降低了６４．７％，煤矿连续生产的平衡率提升１０％以上。参考文献［１］李晖，王征．煤矿引入生产执行系统（ＭＥＳ）的必要性［Ｊ］．中国煤炭，２００６（４）２９  ３１．［２］许晓栋，邹泽明，李从心．制造执行系统与企业信息系统的集成研究［Ｊ］．机床与液压，２００６（１２）８２  ８４．［３］杨缳．ＭＥＳ系统中的生产运行管理系统［Ｊ］．数字石油和化工，２００７（６）４９  ５２．［４］喻道远，彭宁，黄刚．可重构ＭＥＳ体系结构研究［Ｊ］．现代制造工程，２００７（４）１３  １７．［５］薛雪，孙伟．煤矿企业安全生产调度执行系统研究［Ｊ］．煤矿机械，２００５（７）１０９  １１１．（收稿日期２０２０  ０３  １１）４８１总第６１３期现代矿业２０２０年５月第５期