针对千万吨级特大型动力煤选煤厂生产系统复杂、设备规模大、智能化改造难度高、全流程协同管控不足等问题，以准能集团3000万t/a特大型选煤厂为实践对象，采用顶层规划、分步实施、试点先行、数据驱动的建设路径，构建智能基础平台、自动化控制、数据采集与传输、智能分析与决策4大核心支柱的智能化总体架构。突破全流程智能化管控、成套数据标准建立、千万吨级跳汰机单机智能控制、定制化生产效益最大化决策等关键技术，形成可落地的系统性解决方案。应用实践表明该模式实现了特大型选煤厂安全、高效、经济、稳定运行，提升智能化水平与生产效益。研究成果可为国内同类型千万吨级选煤厂智能化升级提供可借鉴、可复制的实践经验与技术路径。

国能准能集团有限责任公司选煤厂（简称准能选煤厂）作为世界级大型露天煤矿——国能准能黑岱沟露天煤矿的配套选煤厂，承担着原煤输送、筛分破碎、洗选加工、商品煤配煤装车及煤质化验等全流程任务，设计处理能力为3 000万t/a，属于典型的特大型动力煤选煤厂。厂内生产系统庞大而复杂，共拥有5套原煤破碎运输系统、8套洗选系统（4套跳汰系统与4套重介浅槽系统）及2套高速装车系统，多系统的处理规模、现代化的重型装备、多套并行的大型生产系统，进行全面实现智能化转型改造，工作量大、技术难度高、系统集成复杂。

面对挑战，准能选煤厂确立了“目标引领、规划先行、试点突破、全面推广”的智能化建设方针，较早启动了系统性、体系化的智能化建设工作。经过数年的精心规划与建设，于2023年成功通过国家首批智能化示范建设煤矿验收，并达到中级建设标准，标志着智能化建设取得了阶段性重大胜利，为我国特大型、复杂工艺选煤厂的智能化升级树立了标杆。笔者系统深入梳理与总结了准能选煤厂智能化建设的全景蓝图、关键技术、实施成效及面临的困难与挑战。

01、智能化选煤厂顶层规划与系统性设计

准能选煤厂智能化建设不是简单的技术叠加或局部改造，而是一场源于顶层设计、深刻系统性革命，其规划与设计充分体现战略性与实操性高度统一。

1.1 战略目标设定

准能选煤厂建设以《国家能源集团煤矿智能化建设指南》为根本性指导纲领，紧密结合选煤厂自身的工艺特点、设备现状与管理需求，坚持“问题导向、需求牵引”的原则，确立了“补短板、强弱项、夯基础、促提升”的实施路径。核心战略目标通过实现生产过程的智能控制、生产任务的智能决策、生产系统的智能自适应调整，最终达成“保证选煤厂安全、高效、稳定生产”“提升商品煤品质和产品质量稳定性”“显著改善员工作业环境”“实现生产过程的节能降耗”“有效降低职工劳动强度”以及“优化岗位结构、提升人员工效”的综合性、多层次目标体系。

1.2 整体架构

为将蓝图落地，准能集团立项并实施了《准能集团露天矿特大型选煤厂智能化研究与应用》的重大科技项目。该项目覆盖范围广泛，体系架构完整，明确涵盖了“智能洗选、智能供配电、综合安全保障、设备状态感知、生产辅助系统、一体化管理平台、基础网络平台”等7大核心业务与技术领域。终极目标是构建可实现多系统信息全面感知、深度融合、智能预警、科学决策与高效协同控制的智能选煤厂综合应用生态系统。

02、智能化体系深度构建与关键技术突破应用

2.1 基础平台——构筑稳固可靠的“数字底座”

（1）安全可靠的工业互联网体系

构建性能卓越、安全可靠的工业互联网体系。工业控制环网采用环网协议确保车间级生产网络的实时通信与高可用性；F5G视频监控网基于无源光网络技术，可实现视频业务灵活部署与集中管控；核心骨干网通过设备堆叠、链路聚合与万兆互联技术，为全厂数据流提供高速转发与负载均衡的骨干通道。严格遵循网络安全等级保护2.0要求，通过部署工业防火墙、隔离网闸、入侵检测系统等，构建了工控网、视频网、信息网分区管理的DMZ区域，形成纵深防御体系。

通过光缆专线部署千兆环网，实现工业控制网络、视频监控网络1 000 Mbit/s高速通信；工控网络、视频监控网络与办公网络通过工控网闸隔离，通过配置防火墙可进行安全访问控制，有效保障数据安全，选煤厂网络系统网络拓扑如图1所示。

图1 选煤厂网络系统网络拓扑

（2）选煤厂标准数据管理系统

集成标准字典、控制标准数据、管理标准数据、统一数据接口、数据资源化治理及平台管理等功能模块，创新性建立了选煤厂标准数据管理系统。

数据中心设置关系数据库，存储离线管理类数据，如生产管理、煤质管理、外运管理、机电设备、安全管理、综合办公等，离线数据以业务进行时间存储；设置时序数据库，存储生产过程在线数据，包括原煤、洗选、装车、煤质监测等系统的实时数据，并长期保存，在线数据以标准时间服务器同步的时间存储。在线数据与离线数据使用同一时间维度同步，实现数据查询、事件回溯时间同步。所有数据统一数据标准格式，并建立与其他专业系统的数据通信接口，可实现数据共享。

（3）移动终端与生产调度系统数据互联

以矿区万兆工业环网为基础，融合WIFI、4G/5G多种通信网络，全面支撑智能矿山业务需求，实现移动终端与生产调度系统的安全、高效互联，开发出移动端生产看板与实时报警推送功能，使生产管理人员与现场人员实时掌握生产动态。一体化管控平台则作为全厂的“智能大脑”，汇聚了生产调度、煤质、设备、成本、能耗、安全等全维度数据，形成生产管理座舱、设备状态看板、实时工况监控、视频分析联动等多功能于一体的可视化平台，选煤厂一体化管控平台界面如图2所示。

图2 选煤厂一体化管控平台界面

重介浅槽智能控制系统根据实验数据建立重选系统的分选模型，将预测原煤密度组成数据当做输入数据，调节分选密度等自变量，使洗后精煤的灰分达到设定目标值，此时的分选密度即为最优分选密度。将精煤灰分仪的测量数据做为反馈，对介质密度进行微调，确保产品达标、产率最大、效益最佳，浅槽洗选框架如图3所示。

图3 浅槽洗选框架

2.2 自动化控制——让“智能”融入系统各工艺环节

（1）集中控制系统总体架构

根据准能选煤厂设备布置及工艺流程特点，全厂生产控制系统分为原煤输送系统、智能浅槽系统、智能跳汰系统、智能装车系统，主煤流线上的设备、阀门等，均由集中控制室操作并实现按程序自动起停车。所有集控设备均设集中/就地2种控制方式，集中控制用于正常生产，就地用于单机调试、设备检修。全厂工艺流程及设备运行状态、仓位、电量、水量、煤量等参数均在上位机显示。

（2）原煤输送系统智能控制与安全防护

原煤输送系统实现智能控制技术，根据输送带机实时输煤量自动调节输送带机转速，在降低能耗的同时实现实时报警、数字化直观显示、智能巡检、智能配仓、智能故障识别等功能，实现智能化、多功能、全天候的动态巡检、输送带纵撕保护、金属探测、超温识别等。

（3）洗选系统智能调节与辅助设施智能化

洗选系统实现浅槽参数的智能调节，形成浅槽分选系统给料、产品排料计量监测系统和浅槽洗选系统设备、运行参数数据监测预警分析平台。主厂房实现人员定位、智能照明控制，输送带机走廊具备智能冲洗水、空压机实现恒压供风等功能，配电室具备远程停送电及自动巡检功能。

（4）智能跳汰洗选技术与生产效率提升

研究智能跳汰机洗选技术，根据预设的精煤灰分指标和矸石灰分指标，实现跳汰机参数的智能调节，精煤灰分实现精准控制，建立跳汰洗选数学模型；利用在线数据的自学习功能，不断优化跳汰环节预测数学模型，有效提升生产效率。

（5）智能配仓配煤与装车系统智能化

智能装配煤具备智能配仓、精准配煤，配仓、配煤作业测控系统的智能化升级；装车业务管理系统的智能化升级。实现现场自动操作、调度室远程监控，相关人员实时监测装车情况。

（6）安全监测与智能预警

全厂有害气体及粉尘浓度大的位置具备实时监测功能，破碎站、输送带机沿线、拉紧间、变压器室等位置具备火灾热成像监测，重要设备关键部位具备温度、振动在线监测和故障预警分析系统，主要生产区域、危险区域配备视频识别系统，实现人员越界等不安全行为报警，输送带跑偏、物料粒度超限等分级报警并闭锁设备。

2.3 数据采集与传输——打通全域数据“动脉”

为解决选煤厂内部控制系统品牌繁多、协议异构、数据孤岛等问题，部署了统一时序数据平台，实现对选煤厂关键洗选、输送设备的各种PLC信号自动采集。采集器支持OPC UA、OPC DA、ModbusTCP/IP等多种工业协议的数据采集器，可对不同品牌PLC、DCS系统数据的自动、无损采集。

在数据传输过程中，采用数据压缩算法以降低网络带宽占用，并运用数据加密技术对传输数据进行打包，确保数据在传输过程中的完整性、机密性与防篡改性。自动化控制设备支持主流的modbusTCP/IP、OPC、Profibus通信协议及对应的通信端口，可提供清晰准确的参数和点表，对检测数据联网等接口安全开放。

2.4 智能分析与决策——实现“定制化”生产

采用基于床层松散动力学的机理框架模型，以原煤特性与产品质量目标为输入，在线灰分反馈进行持续自优化设定。通用工具包括选煤曲线绘制方法，例如可选性曲线、分配曲线、粒度特性曲线、错配物曲线等，决策联络架构如图4所示 。

图4 决策联络架构

原煤运输、洗选、装车间有序衔接的多种生产方式管理方案，实现系统间智能匹配和环节的生产任务智能下达的线上智能调度的功能，可智能决策不同原煤的入选比例、各洗选系统的密度设定、产品配煤方案等，并将生产指令自动、逆向地推送到装车、洗选、原煤等上游环节，实现由市场需求驱动的“定制化”生产模式，内部决策联络如图5所示。

图5 内部决策联络

03、系统核心成效与突出亮点

经过系统性智能化建设，准能选煤厂在安全、效率、效益和管理等方面取得了显著成效。

（1）实现特大型动力煤选煤厂全生产流程的智能化

对全厂5套原煤、8套洗选、3套煤泥水、2套装车系统进行了深度智能化赋能，实现从原煤入厂到商品煤装车外运的全流程、全系统的数据驱动，为各系统间的高效协同与联动优化奠定坚实基础。

（2）建立国内首个千万吨级选煤厂成套数据标准

通过深入开展选煤数据结构、标准数据字典、多源数据接口标准的研究，形成覆盖全面、结构清晰的选煤标准数据库，填补国内在该领域的空白，对推动选煤行业数据的规范化、互操作性具有里程碑意义，该项目不仅关注技术应用，更致力于行业基础性工作的推进。

（3）实现千万吨级跳汰机单机全流程智能控制

在智能化建设中，取得分选控制技术的突破，通过灰分在线检测、松散度检测、高精度液体配重、斗提料位识别等措施，由各种分析、预测、控制软件计算，实现灰分回控及风水自动调节，制定多策略产品质量控制模型，实现千万吨级跳汰机单机全流程智能控制，提高生产效率和分选效果，具有广泛推广价值。

（4）基于定制化生产的效益最大化智能决策系统

根据露天矿毛煤煤质情况，结合市场用户需求，有机融合选煤厂年度和月度产品煤生产分解计划、厂级大型检修计划等信息，通过大数据智能分析，将决策指令自动推送到不同智能控制生产系统，形成装车配煤、洗选调节、原煤入仓、原煤长距离运输环节由下游向上游的智能联动，实现生产任务智能下达、生产环节智能调节、生产系统智能匹配、生产效率高效提升的定制化生产模式，达到生产效益最大化，智能跳汰控制系统界面如图6所示 。

图6 智能跳汰控制系统界面

（5）建成智能安全保障系统实现“科技兴安”

在选煤厂关键、重点设备新增智能AI摄像机、移动摄像机，实现工业监控无盲区、全覆盖，利用智能视频分析技术，实现人员不安全行为监测，及时预警人员不安全行为；对生产过程影像数据进行深度学习，实现生产故障实时监测预警，达到安全高效生产；在关键位置增加热成像摄像机，提高火灾预警能力。通过智能安全保障系统的功能完善，进一步提升了预防安全事故发生的管理水平。

04、面临的困难与挑战

（1）检测技术的瓶颈问题

用于生产过程关键参数（如在线灰分、粒度、矿物组成）的先进检测仪表，直接影响智能控制系统的精准度，需进一步提升测量精度、稳定性、可靠性及对恶劣环境的适应性。

（2）AI分析的成熟度低

视频分析、声音识别等技术在复杂工业环境下的识别率、抗干扰能力稳定性低，存在误报、漏报等情况。人工智能在综合研判、关联分析、从海量数据中主动发现潜在规律和深层问题的能力仍显不足。

（3）智能化技术人才缺乏

缺乏智能化建设相关方面的技术人才，员工对智能化技术和设备深入了解不够，缺乏现场经验，不能完全适应未来智能化发展需要，智能化后期运维能力还不足。

05、结 语

准能集团千万吨级选煤厂的智能化建设，是针对中国特大型传统煤炭加工企业进行全方位、深层次、系统性数字化智能化改造的成功探索与实践。通过科学的顶层设计、关键技术的集群式突破与深度集成应用，在安全、效率、效益等核心指标上取得了实质性、可量化的巨大提升；在数据标准、智能决策等软实力方面为行业做出了开创性贡献。

文章来源：《智能矿山》2026年第6期“智能示范矿井”栏目

第一作者：王卓勃，工程师，主要从事煤矿机电维修管理、设备运维管理及系统管理等工作。E-mail：20031752@ceic.com

作者单位：国能准能集团有限责任公司；国能准能集团有限责任公司选煤厂

引用格式：王卓勃，王凯雄，崔文.准能集团千万吨级选煤厂智能化升级改造与建设成果[J]. 智能矿山,2026,7(6):13-18.