李江涛
鄂尔多斯市国源矿业开发有限责任公司 内蒙古自治区鄂尔多斯市 017000
摘要：首先阐述了选煤厂智能化的时代背景，探讨了选煤厂智能化的内涵与架构，基本架构包括大数据系统、智能控制、智能装备、智能管理；并对选煤厂智能化的实践案例进行了分析，目前，选煤厂智能化还处于探索阶段，选煤厂智能化是未来的发展趋势，需要足够的时间积累和技术攻关。
关键词：时代背景；选煤厂；智能化；架构
1选煤厂智能化时代背景
1.1第四次工业革命的大背景
第四次工业革命也称为工业4.0，是继蒸汽技术革命、电力技术革命、计算机及信息技术革命的又一次技术革命，它是利用信息化技术促进产业变革，也就是智能化时代。我国是选煤大国，但尚未达到选煤强国，在新工业革命的大背景下，选煤厂必将经历变革，选煤厂智能化势在必行。
1.2《中国制造2025》战略背景
《中国制造2025》是中国实施制造强国战略第一个十年行动纲领，其中把智能制造作为推进信息化和工业化深度融合的主攻方向，着力发展智能装备和智能产品，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。十九大报告提出，“加快建设制造强国，加快发展先进制造业，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”。煤炭行业作为我国重要的传统能源行业，是我国国民经济的重要组成部分，其智能化建设直接关系我国国民经济和社会智能化的进程[1]。数字革命与能源革命的融合是大势所趋，选煤厂智能化建设对于深化煤炭行业供给侧结构性改革，实现煤炭工业高质量发展具有重要意义，是提高能源供给质量，推动能源革命的必要选择。
1.3 5G通信技术在煤炭行业的应用
信息与通信技术与工业化系统在煤炭产业深度融合的实践，是煤炭生产技术变革的重要途径之一，将改变煤炭产业的生产方式。2019年由盘锦煤电牵头、中国移动与安尔法三方共同合作，打造出了全球首个5G+智能化选煤厂项目，标志着选煤行业已走上了5G+智能化的新道路。
2020年5月阳煤集团井工煤矿5G网络在山西寿阳新元矿正式投入运营，该项目推出机电硐室无人巡检、掘进面无人操作、综采面无人操作三项5G应用，实现了矿井无人化、自动化、可视化运行，这标志着阳煤集团在“5G+智能矿井”商用领域取得突破性的进展。
得益于5G技术移动通讯技术，数据传输速度和质量得到了有效的提升，为智能预测性维护系统进一步的拓展提供了坚实的基础。在此基础上，为选煤厂智能化建设提供了坚实的保障。
2选煤厂智能化内涵
2.1智能化选煤厂概念
现阶段选煤厂基本上都实现了自动化，但还是以局部系统自动化为主，在信息化和智能化建设方面比较滞后。智能化选煤厂是在自动化基础上，以现代信息与通信技术、大数据、人工智能、云计算为手段，对数据进行智能管理，实现选煤厂的信息化管理及生产过程的智能化控制，在此基础上达到选煤厂精准分离、精细化管理、增量提效的目标，最终构建成信息化、可视化、无人化、智能化的选煤厂[2]。
2.1智能化选煤厂的架构
选煤厂实现智能化，其架构可分为四个部分，分别大数据系统、智能控制、智能装备和智能管理。
（1）大数据系统
大数据系统包括对数据的采集及处理，大数据系统的建立需要大量的数据积累，数据采集工作通过大量的传感器实现，依托智能算法（神经网络、混沌算法及模糊算法等）对数据进行处理，从大数据中提取有价信息，借助目前5G数据传输技术保障数据传输和处理的速度。
（2）智能控制
在无人干预的情况下，选煤过程智能控制需要根据原煤或入料性质和硬件条件，自主地调节操作参数，实现控制目标。比如浮选智能控制研究，根据浮选入料性质（包括矿物特性、浓度、流量、灰分、含泥量、浮选行为），智能决策加药规律，根据入料性质自动计算加药量，根据数据智能调节，通过产品质量在线检测（精矿泡沫、尾矿矿浆图像分析）反馈控制，实现自学习功能。
重介分选智能控制、浮选智能控制、煤泥水系统智能控制、跳汰系统智能控制、粗煤泥智能系统控制、配煤系统智能控制也可按照相同思路实现。
（3）智能装备
选煤厂智能化建设迫切需要智能装备的研究与完善，选煤厂智能化的关键在于机械装备具有一定的自主学习能力，实现智能装备智能管理、智能维护。
（4）智能管理
智能管理的作用是对数据进行分析与决策，数据集成之后，除了查询、报表方便、更重要的是为了使用，实现动态分析、评价分选效果，提出各种决策方案。建立数据集控中心，对生产情况分析、经营情况分析、工艺效果评价、设备性能分析、工艺参数预测、控制决策研究等进行动态分析，实现智能控制。
3选煤厂智能化发展的实践案例
当前，智能化选煤厂建设还处于探索阶段，智能化的热潮已在选煤行业兴起，各大煤业集团都在积极布局，力求赢的发展先机。
2015年神东上湾选煤厂已经开始了智能化改造，目前已经实现部分功能智能化，包括MES系统、生产操作移动控制、自动装车系统、设备在线监测、人员定位及智能照明等[3]。
2017年西山煤电斜沟煤矿选煤厂全面推进智能化建设项目，先后建设了智能启车系统和高精度重悬浮液密度智能控制系统，相比传统启车方式，智能启车可由40分钟减少为20分钟，启车消耗功率大幅下降，提高了生产效率，降低了电力消耗[4] 。
2017年陕煤张家峁选煤厂进行智能化升级，智能化建设围绕3D可视化信息采集与监控系统、设备状态监测系统、视频安全监控系统、智能化配煤系统，实现了车间内无人值守，有人巡检。社会效益与经济效益显著，综合各项节约和增收，每年可以为企业增收经济效益约为8023.75万元[5]。
2018年山西焦煤集团出台了“智能化选煤厂五年规划”，按照计划到2022年全面开展智能化选煤厂建设，其中吕林能化选煤厂通过建设储煤仓远程智能化控制系统，实现了智能配煤，可以根据入料煤种自动判断入料仓号，结合自动控制系统实现全自动配仓入料，人工倒仓时间由1h减少为15min，极大提高了劳动效率，年节约支出80万元[6]。
神华包头能源万利一矿选煤厂基本上已经实现了自动化，通过智能化建设，选煤厂的可控成本（设备备件消耗、介质消耗、电力消耗、药剂消耗）合计下降了0.52元/t，生产时间减少1h，每年可节约生产成本780万元[7]。
兖州煤业济三选煤厂提出了智能化浮选系统的可行性，通过矿浆灰分在线检测仪和浮选智能加药站实现浮选系统智能化。浮选智能化系统的应用消除了重介背灰，提高了总精煤的回收率，浮选精煤灰分控制在9%~11%，解决了该厂浮选系统自动化水平低的问题[8]。
这些实践者不仅增加了企业利润，提升了管理水平，树立了企业形象，更为选煤厂智能化建设积累了宝贵经验。但距离真正的智能化尚存在较大差距，从各行业数字化水平来看，矿业类仍处于初步阶段，选煤厂智能化过程仍然任重道远。
3结语
从选煤大国到选煤强国，选煤厂智能化建设势在必行，但到清醒地认识到，中国选煤厂智能建设还处于起步阶段，实现选煤厂智能化的道路还任重道远，从自动化到智能化，要根据煤炭行业建设大数据系统，重点研制高精尖智能装备，统一标准。除此之外，还要重视智能化交叉学科人才培养，这是实现十四五时期煤炭行业智能化发展的重要保障。
参考文献
[1] 《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》（发改能源{2020}283号）.
[2] 匡亚莉, 智能化选煤厂建设的内涵与框架, 选煤技术, (2018) 85-91.
[3] 侯强, 上湾选煤厂智能化改造关键技术研究与应用, 西安科技大学, 2019.
[4] 斜沟煤矿选煤厂智能化建设, 山西焦煤科技, 43 (2019) 2+63-64.
[5] 毛浩, 郝强, 张家峁智能化选煤厂的研究与设计, 中国煤炭, 43 (2017) 82-87.
[6] 吕临能化选煤厂智能化建设, 山西焦煤科技, 43 (2019) 2+57.
[7] 孙银辉, 智能技术推动下创建智能化选煤厂的思路与实践, 煤炭加工与综合利用, (2020) 11-15.
[8] 付令怡, 郭振涛, 王碧秋, 刁新文, 智能化浮选系统在济三选煤厂的应用探索, 江西煤炭科技, (2019) 217-218+220.