张新义

（内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司， 内蒙古 鄂尔多斯 017000）

0 引言

煤炭企业作为国民经济发展的重要支撑，随着科学技术的高速发展，数字矿山、智能矿山等智能化技术矿山的建设已然成为当今煤炭行业的潮流。选煤厂作为煤炭加工的重要场所，也在从新工艺、新技术、新装备上着手，在自动化、智能化逐步变革的道路上迅速进步。建设智能化选煤厂，发展选煤过程智能化，高效利用能源，是迎合新时代发展对选煤需求的重要举措，是推动煤炭企业实现升级转型的必然选择，具有重要战略意义。

1 智能化选煤的内涵

智能化选煤是以云计算、工业互联网、人工智能等现代信息技术为手段，依托标准化选煤大数据系统与选煤专家知识库，以集成和利用全流程信息资源为起点，依靠智能控制、智能管理、智能装备而形成的一套独特体系。其通过决策模型的构建，展开自动化的分析评价，完成生产系统的智能控制，生产经营的智能管理，设备全生命周期的智能检测与评估，产品的智能定量配装销售，生产全过程的智能分析评价，供配电系统的智能操作，生产现场事故、异常事件的智能报警等工作，最终实现企业状态与效益最优的目的。智能化选煤厂能够利用信息化的方式充分发挥数据价值，优化工艺生产控制的模式，替代人工决策的方法，在日常管理过程中，借助先进的技术形式，使得生产、维护、控制等特殊化的流程尽可能的简单化、精准化、精细化，从而提高工作效率，增加产品产率，提高经济效益，实现降本增效的目标。

2 智能化选煤厂建设的框架

智能化，是数字技术、物理技术、生物技术的有机融合，是自动化、数字化、信息化的升级变革。智能选煤是科学利用大数据平台，对生产过程实时分析、模拟、预测，采用智能控制实现各系统环节精准高效生产，通过智能管理实现全过程的安全精细管控，依靠智能装备保障与提升生产系统的可靠性与智能程度，创造更多价值的一种煤炭生产加工技术。智能化选煤厂建设要以大数据为基础，以各种技术作为支撑。现阶段，我国选煤厂基本上已实现了自动化，其PLC 远程在线控制、数据采集处理、网络传输等基础平台已经为智能化建设提供了一定基础支撑。实现自动化到智能化选煤厂的过渡，不仅要切实做好自身装备与工艺技术的革新，更要做好物联网、互联网、云平台、大数据技术和人工智能技术的不断渗透与深度融合，形成智慧大脑。智能化选煤厂的基本框架可以划分为4个方面，分别为基础平台层、数据层、控制管理层、分析决策层，见图1。

图1 智能化选煤厂基本框架图

平台层是各要素和模块的载体，是智能化建设的基础，数据层是智能控制、智能管理、智能装备系统的共同“数据源头”，控制管理层是利用大数据平台实现智能选煤的手段，分析决策层是对生产过程与技术要素的综合分析和评价，是对全系统工作的反馈。4 个层面相互支撑、相互衔接，相互闭合。

2.1 智能选煤大数据平台

智能选煤大数据平台是在数据定义、来源指向、数据的逻辑与存储结构、数据内涵与特征、整理方法及输出方式等都规范和标准化的大数据系统，是全方位、无死角、动态无缝对选煤过程智能化相关各种数据的融合与集成，是选煤厂智能化建设的核心，大数据平台建设的是否合理、规范决定着智能化建设的成败。在智能化选煤厂建设中，基础平台体系基本功能结构可分为4 层：数据层、数据访问层、服务层、展现层，见图2。基础平台的搭建应主要遵循先进性、成熟性、实用性、可靠性、高效性、实时性、完整性、安全性、可扩展性、可维护性等原则。

图2 基础平台体系功能结构图

选煤厂通过智能平台对经营、生产运行等相关信息收集，实时掌握企业的原料供应、运行管理、生产执行、生产统计、设备管控、成本等情况，利用先进的分析、优化软件进行数据分析、处理，指导企业优化工艺参数、调整产品结构或系统管理模式，解决生产中的问题，促使企业最大效益化运转。如密度自动控制，生产过程与经营管理分析评价，设备全生命周期在线检测、故障分析，事故、异常事件智能报警，自动化采制样分析、产品结构及产品质量分析等智能系统。

2.2 智能选煤核心体系

智能选煤核心体系包括智能控制、智能管理及智能装备。选煤过程智能控制指在无人干预的情况下，系统根据生产工艺、产品结构、产品指标等条件，通过自主实时分析和优化决策，自动调节操作参数，实现目标控制，是一种超越人工操作的控制方式。

选煤智能管理就是利用大数据平台及选煤专业知识，通过计算机技术、人工智能技术、科学算法，将选煤厂生产和经营管理工作中的各种信息进行分析整理，挖掘规律和知识，对生产系统、经营过程进行预测、优化、评价等，为生产提供决策支持，实现管理过程的智能化[1]。智能管理是涵盖安全、机电、物资、销售、设备、生产技术、分析评价等多个方面，需要相互联系、相互闭合。

3 智能化选煤厂建设现状及困境

3.1 生产设备及工艺系统方面

现如今，大部分选煤厂基本实现了自动化与集中控制，且越来越多的选煤厂通过集中控制等多种方式，逐步向精细化方向迈进。一部分选煤厂已实现密度在线检测、煤泥处理设备自动控制、汽车装车自动识别、设备温度及振动等参数在线检测等，但整个生产系统中还有大部分环节仍处于弱自动化阶段，其在日常生产经营管理过程中还存在很多需要升级完善的问题。例如闸板、阀门的人为控制，煤样的人工采制、人工化验，重介密度的半自动调控、人工加介，人工高低压停送电，人工选矸、选杂等工作环节。其次，在智能化选煤厂建设中，采集足够多的数据是智能化实现的基础，而目前投入使用的智能采集设备或是传感装置精度、标准参差不齐，采集到的信息价值低，不能够满足智能化建设的需求。结合自动化、智能化及数据处理分析程度，初步对选煤系统工业现状分析如图3 所示。

图3 选煤系统工业现状分析图

3.2 大数据平台方面

标准化选煤大数据系统立足服务整个选煤过程，为选煤智能化提供最基础、最标准、最全面的数据。数据采集与收集之后，需要通过大数据平台实现大量数据的综合分析、评价与决策支持，如生产全过程的分析评价、设备故障诊断与智能修复、状态性检修工单下发，产品质量及成本分析评价，生产经营管理评价等，实现整个过程的智能闭合管理，进而促进生产全过程智能化。目前很多选煤厂在智能化建设过程中涉及面广，研究的多，投入的也多，部分系统都有自己的状态信息，但利用率不高，过程分析评价、技术分析、综合评价系统不完善或是分析评价不够，大量信息没有集成，在智能管理方面取得的效果不是很好。数据的采集储备非常重要，智能化数据平台需要的数据内容多，数据量大，目前，数据积累远没有达到“大”，我们还需要加快数据的沉淀，加快大数据平台的建设。

3.3 网络传输及通讯方面

在智能化选煤厂建设过程中，大量的数据传输以及信息交换是必不可少的。如何实现大量数据的快速交换和传输，是智能化建设中需要考虑的关键问题[2]。网络通信平台及工业以太网是重要的基础，一方面需要考虑数据传输的质量问题，另一方面还需考虑数据传输的速度问题。而对于无线传输，因其都存在着极限传输速率，在进行大数据传输时，很可能导致数据传输出现质量问题或是影响传输速率，降低整个系统的工作效率。目前，智能化选煤厂建设在无线传输方面还需依赖于正在发展的5G 传输技术[2]。

4 智能化选煤厂建设的建议

智能化选煤厂建设应充分考虑选煤相关管理与控制过程的智能化建设，提高选煤设计规范对智能化要求的适应性，在工程设计时应充分考虑智能化建设的需求，给各种检测仪器仪表留出足够的安装空间。

智能化选煤厂建设迫切需要重点研制新型精准无源测灰仪、在线快速采制化设备、粒度分析仪、在线传感检测等高精度智能检测装备，提高现有检测设备的精度及性能，为高效、高精准数据采集打好基础，提升智能化生产系统的可靠度。

全面重点建设标准化选煤大数据系统这个核心，数据处理必须紧跟时代的潮流，采用最新、最有效的算法，保障数据处理速度及质量。重视专家知识数字化，发挥不同专业的协同，开展核心业务深度智能化的研究，包括但不限于自主学习智能算法、技术分析、综合分析评价以及如何将这些智能算法、评价分析应用到实际生产决策中。

5 展望及结语

目前，智能化选煤厂建设项目已在煤炭行业广泛展开，在各项过程智能控制方面都有研究与推进，但选煤专业核心的内容研究进展还很缓慢，“瓶颈”还未完全解决，智能化选煤厂建设还处于探索阶段，还没有比较成熟的实施案例，需要相关的行业、技术专家共商、共建、共享。