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加快推進煤礦工業互聯網建設

中國煤炭報 作者:楊林 2020-11-06 15:10:02

2018年以來,兗礦集團(后與山東能源集團重組為新的山東能源集團)以數字化轉型為主線,以智慧兗礦建設為目標,積極完善工業互聯網架構體系,著力建設新型基礎設施,打造“網絡、平臺、安全”三大支撐,有力促進了煤礦智能化發展。

積極完善工業互聯網架構體系

一是煤礦工業互聯網架構體系初步建立。

按照大數據工程總體規劃要求,目前兗礦集團已初步形成“1233”工業互聯網架構體系:“1”即IT基礎設施層,“2”即IT治理、安全兩個保障體系,“3”即物聯網、大數據和主數據三個核心平臺,“3”即生產、經營和決策三個業務應用云。煤礦工業互聯網建設總體目標為:建成低成本、低時延、高可靠、廣覆蓋的工業互聯網網絡基礎設施,建立整合規劃設計、生產工藝、設備運行、安全風險、洗選銷售等信息資源的工業APP應用及大數據平臺,打造以數據驅動為核心的網絡化、扁平化、平臺化煤礦新型經營管理模式。

二是IT基礎設施建設有序展開。

建成洲際信息通信網絡。形成覆蓋山東本部基地、陜西、內蒙古、新疆、貴州以及國外亞太、北美、拉美等大型跨國集團級基礎網絡架構,為安全生產、辦公提供100GB以上的高速通道;建成本部統一互聯網出口,出口帶寬達到40GB;通過虛擬加密網絡(VPN)、軟件定義廣域網(SD-WAN)、專線等方式與300多家分支機構實現互聯互通。

建設骨干萬兆工業綜合信息網絡。主要礦井建成骨干萬兆工業環網,承載安全生產管理各類信息化系統數據傳輸業務,滿足煤礦海量感知、智能采掘、高清視頻監控、生產控制、安全監測監控、移動應用等系統業務需求。

建成分布式云計算中心。目前,兗礦集團已建成具有私有云、生產云和公有云混合多云架構的分布式云計算中心,700余臺虛擬服務器承載兗礦集團ERP、OA、HR、財務、安全生產上百套業務系統。建成兗礦集團和11對礦井級分布式生產云中心,兗礦集團級工業系統上云率達100%,礦井系統上云普及率達90%。完成“兩地三中心”容災建設規劃,在濟南聯通數據中心建成行業首家同城應用級容災中心。

逐步完善信息安全體系。完成10余個信息化系統三級等保測評,修訂了兗礦集團《網絡與信息系統信息安全管理辦法》。優化工業控制系統信息安全體系,逐步完善網絡安全態勢分析、深度威脅發現、入侵防御、終端管理、全面審計等技術體系,全面提升綜合防護能力。

三是5G新基建工作加快推進。

2019年8月,兗礦集團與山東聯通、中興通訊簽署戰略合作框架協議,成立國內首家5G智能礦業重點實驗室。目前,兗礦集團自主研發業內首套可實用化部署的礦用5G基站系統已完成煤礦井下實地工業性試驗;5G核心網軟件系統已完成整體研發,正在進行軟硬件聯合測試。預計2020年下半年,將完成包含礦用5G核心網在內的礦用5G成套專網系統的研制開發,形成規模化部署能力。

四是煤礦工業互聯網平臺逐步完善。

工業互聯網平臺已初具規模。兗礦集團自2017年組織CMOMPlat煤礦工業互聯網平臺研發,實現了規劃、設計、生產、技術、安全、運營等50多款工業APP應用,支持20多種異構數據協議,將礦井原有50余套孤島系統整合形成信息共享、流程互通的一體化平臺,可滿足煤礦生產精益化管理及運營決策管理需求。目前,已在金雞灘、轉龍灣、貴州能化等實現部分模塊成功應用,東灘煤礦進行全礦井平臺試點。

煤礦工業APP應用業務場景逐漸深化。通過持續深化工業互聯網在煤礦的應用,打造人員畫像精準化、設備運維智能化成熟場景進行推廣,試點優化提升輔助運輸智能化、生產管理精益化、災害風險預警化應用場景。人員畫像精準化,通過充分整合人員主數據、入井安檢、人員精確定位、安全監測等系統,結合工業APP平臺作業工單、職業衛生實時體征,構建人員健康狀態、現場風險、技能績效等精準多維的井下作業人員畫像;設備運維智能化,緊密圍繞設備運行、維修和環境等信息,對設備健康狀態進行全面分析,實現預防性維護,減少設備非正常停機。工業APP平臺中智能排程應用可對維修活動進行優化排配,智能巡檢應用實現現場智能點巡檢,智能協同應用實現設備遠程多方會診;輔助運輸智能化,在轉龍灣煤礦開展輔助運輸系統智能化建設,結合工業APP平臺中智能物流應用,通過信號監控、機車定位、調度通信,實現駕駛員、車輛、物料、事故違章等全方位管理,有效提升輔助運輸系統的安全高效智能化水平;生產管理精益化,在東灘煤礦開展工業APP全面應用,推進采、掘、機、運、通、洗選等生產系統協同,實現生產流程的可視化、流程化、標準化管控,減少無價值環節和浪費;災害風險預警化,積極落實國家煤監局要求,建立本部礦井安全風險預警系統,通過實時采集井下地質條件、水文、沖擊地壓、自然發火、瓦斯、設備等風險信息,構建煤礦安全風險指標體系,提高安全生產決策科學化水平。

五是參與國家煤礦工業互聯網項目取得突破。

兗礦集團參與工信部2020年工業互聯網創新發展工程項目申報中標3項,牽頭煤炭行業工業互聯網安全綜合防護平臺項目,作為聯合體參與重點領域及特定場景工業互聯網平臺應用項目、工業互聯網平臺應用創新推廣中心(面向區域特色)項目。

四方面發力推進煤礦智能化

目前,煤礦智能化建設過程中主要存在三方面問題。

一是煤礦智能化建設標準亟待規范。現在煤礦智能化建設缺乏統一規劃和標準規范,許多系統建設基于廠家方案實施,造成信息孤島現象嚴重。

二是煤礦智能化基礎支撐存在不足。各礦井在IT基礎設施投入、信息化人員配置等方面還存在不足,無法滿足煤礦智能化建設需要。主要包括煤礦井下無線網絡未能實現全面覆蓋,生產云中心資源配置不足,工控系統安全防護不到位,智能化系統運行維護人員能力不足等問題。

三是煤礦智能化應用場景亟待培育。煤礦智能化建設是系統工程,是復雜的、多業務綜合的系統,不可能一蹴而就。各單位根據自己需求開展了一些場景建設,但未形成規模化應用,需要以點帶面,以成熟示范場景培育逐步帶動煤礦智能化發展。

筆者認為,下一步應主要在四方面發力。

一是以工業互聯網體系建設強化煤礦智能化頂層設計。兗礦集團制定了煤礦智能化的總體規劃,煤礦工業互聯網體系建設是煤礦智能化發展的核心內容。因此,要強化煤礦工業互聯網頂層設計,盡快完善煤礦工業互聯網體系,制定煤礦工業互聯網標準規范及三年發展規劃,促進煤礦智能化科學有序發展。

二是以工業互聯網平臺建設強化煤礦智能化基礎支撐。煤礦工業互聯網建設包括網絡、平臺、應用和安全,其中網絡是基礎,平臺是核心,安全是保障,應用是效果。2020年主要推進的工作:礦井全面建成工業萬兆網,主力礦井推廣井下無線全覆蓋,優化完善礦井生產云中心,推進工業控制系統安全防護工程建設;煤礦CMOMPlat工業互聯網平臺全面上線運行,實現推廣應用。

三是以工業互聯網場景培育強化煤礦智能化示范應用。從煤礦實際需求出發,不斷在“嘗試—反饋—改進”迭代中推動智能化場景深化提升,以低成本、快速、靈活的方式為煤礦提供共享應用平臺服務。兗礦集團在煤礦工業互聯網平臺方面實現了50多款工業APP應用,需要加快推進示范礦井和示范應用的培育,并進行逐步推廣。今年,兗礦集團重點推進礦用5G智能化示范應用,煤礦輔助運輸智能化示范應用,井口安檢智能化推廣應用等。

四是強化運行維護支撐保障煤礦智能化系統穩定運行。運維是煤礦智能化系統長期高效運行的保障,推動各礦井智能化系統統一運維,建立集中統一的運維共享平臺、統一標準規范、統一調度資源,實現總部、區域中心、生產單位運維工作的有機協同、集中管控,提高運維效率,降低成本。

(作者系兗礦集團信息化中心高級技術主管)

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