5G下井、機(jī)器人上崗、數(shù)字員工誕生……在國家新基建戰(zhàn)略和八部委《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》的引導(dǎo)下，以數(shù)字化、智能化平臺為核心的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正在與煤礦加速融合。
國家煤礦安全監(jiān)察局發(fā)布5類38種煤礦機(jī)器人重點(diǎn)研發(fā)目錄、推動成立煤礦機(jī)器人協(xié)同推進(jìn)中心，山東、山西、河南、河北、安徽、貴州、內(nèi)蒙古等產(chǎn)煤省份紛紛出臺煤礦智能化發(fā)展實(shí)施意見，山西陽煤集團(tuán)、焦煤集團(tuán)建成井下5G網(wǎng)絡(luò)，同煤集團(tuán)井下用上防爆巡檢機(jī)器人，全國已建成300多個智能化工作面，更多礦工可坐在地面集控中心將煤炭從百米乃至千米深處安全地采上來。
業(yè)界認(rèn)為，相關(guān)部門、業(yè)內(nèi)專家、煤企領(lǐng)導(dǎo)甚至普通礦工傾注心力的背后，是煤礦智能化、煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以在更高層級、更大范圍為煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級和煤礦本質(zhì)安全水平提升賦能。
打造煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
有需求有基礎(chǔ)
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)的下半場，其本質(zhì)是通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺將設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、供應(yīng)商、產(chǎn)品和客戶緊密地連接融合起來。打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)，平臺是核心，安全是保障。
煤炭是我國第一大能源，煤炭行業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、分布地域廣、危險系數(shù)高，具有基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級、提升安全生產(chǎn)水平的訴求。而近年來煤礦機(jī)械化、信息化、自動化水平的提高，為煤炭行業(yè)建設(shè)應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺打下了良好基礎(chǔ)。
全國政協(xié)常委、中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院院長張興凱表示，做好煤炭這篇文章，要以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為核心，加快現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與煤炭行業(yè)深度融合，推動智能礦山示范工程建設(shè)，推進(jìn)煤炭生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，逐步實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)測與風(fēng)險預(yù)警預(yù)報、煤炭能源安全監(jiān)測與風(fēng)險預(yù)警預(yù)報，為煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)賦能，為煤炭流通、使用企業(yè)賦能。
“煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個煤流物聯(lián)網(wǎng)，是與煤炭行業(yè)緊密相關(guān)的一個全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈的互聯(lián)體系，將數(shù)字化全面連接煤炭生產(chǎn)、洗選加工、運(yùn)輸、銷售、使用以及安全監(jiān)管、企業(yè)決策、生態(tài)影響等方面，屬于煤炭行業(yè)更高層級、更大范圍的信息化與工業(yè)化緊密融合應(yīng)用的概念。”中國礦業(yè)大學(xué)(北京)校長葛世榮說。
“以5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等為基礎(chǔ)的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施可看作是煤礦智能化的‘地基’，智能化生產(chǎn)技術(shù)與系統(tǒng)是其‘內(nèi)核’。”中國煤炭工業(yè)協(xié)會副會長、中國煤炭學(xué)會理事長、煤礦智能化創(chuàng)新聯(lián)盟理事長劉峰說。
實(shí)際上，在礦山領(lǐng)域，煤礦擁抱工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是比較早的，其探索也從未停止。
在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方面，目前，我國大多數(shù)煤礦已建成工業(yè)環(huán)網(wǎng)及通信系統(tǒng)。除了Wi-Fi和4G通信系統(tǒng)，國有大型煤礦正在積極試點(diǎn)5G通信系統(tǒng)應(yīng)用。陽煤集團(tuán)新元公司、焦煤集團(tuán)龐龐塔煤礦率先建成井下5G網(wǎng)絡(luò)，為井下海量數(shù)據(jù)傳輸筑起一條大帶寬、低時延、廣連接的“高速公路”?！靶略菊谕七M(jìn)5G技術(shù)井下三個場景的應(yīng)用?！标柮杭瘓F(tuán)信息化部部長鄭海山介紹，一是綜采系統(tǒng)智能化，二是掘進(jìn)系統(tǒng)自動化，三是機(jī)電硐室無人巡檢。
除了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，煤礦工作面采掘控制系統(tǒng)、膠帶運(yùn)輸控制系統(tǒng)、地面生產(chǎn)控制系統(tǒng)、主扇、壓風(fēng)機(jī)、井下排水系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、瓦斯抽放系統(tǒng)、電力控制系統(tǒng)等，也實(shí)現(xiàn)了設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)時采集與自動化控制，達(dá)到了減人提效的目的。
在人員和環(huán)境監(jiān)測方面，全國煤礦已全部建成安全監(jiān)控、人員定位、緊急避險、壓風(fēng)自救、供水施救、通信聯(lián)絡(luò)六大系統(tǒng)和工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
不僅要網(wǎng)絡(luò)，還要有平臺。煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)管理平臺的建設(shè)步伐正在加快。
2018年9月，中國煤炭工業(yè)協(xié)會信息化分會、兗礦集團(tuán)、山東能源集團(tuán)、華為集團(tuán)、煤礦安全管理云服務(wù)技術(shù)創(chuàng)新中心聯(lián)合發(fā)布了國內(nèi)第一個礦山工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺——“中國礦山安全云”，實(shí)現(xiàn)了煤炭工業(yè)生產(chǎn)智能化、管理高效化、產(chǎn)業(yè)互聯(lián)化、決策數(shù)據(jù)化。
山西科達(dá)自控股份有限公司提出了基于“裝備云”平臺的礦山與建筑智能設(shè)備上云解決方案。中煤集團(tuán)自主開發(fā)運(yùn)營的煤礦機(jī)械制造行業(yè)“億礦云”平臺被列入工業(yè)和信息化部 2019 年制造業(yè)“雙創(chuàng)”平臺試點(diǎn)示范項目名單。
兗礦集團(tuán)深入實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略，啟動三化建設(shè)攻堅行動，加強(qiáng)與 IBM、SAP合作，加快實(shí)施大數(shù)據(jù)工程總體規(guī)劃及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的研發(fā)。
山東能源臨礦集團(tuán)融合大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，在私有云部署構(gòu)建RPA機(jī)器人生產(chǎn)平臺，上線應(yīng)用以數(shù)據(jù)機(jī)器人為代表的數(shù)字員工。
作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)連接的對象提供統(tǒng)一的身份標(biāo)識和解析服務(wù)。2019年底，由山西省大同市政府和同煤集團(tuán)共同建設(shè)的國家首個煤炭行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析二級節(jié)點(diǎn)正式上線運(yùn)行，并與國家頂級節(jié)點(diǎn)對接，為同煤集團(tuán)實(shí)現(xiàn)跨企業(yè)、跨行業(yè)、跨地區(qū)的數(shù)據(jù)查詢和共享奠定了基礎(chǔ)。
今年3月14日，工業(yè)和信息化部、應(yīng)急管理部、國家煤礦安全監(jiān)察局聯(lián)合召開煤炭行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用工作座談會。會議當(dāng)天，由國家煤礦安全監(jiān)察局科技裝備司副司長、信息辦主任王素鋒牽頭的專項工作小組成立。
“我們成立了由中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院、中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院、中國礦業(yè)大學(xué)(北京)、中國煤炭科工集團(tuán)、兗礦集團(tuán)、同煤集團(tuán)、浪潮集團(tuán)等業(yè)務(wù)骨干組成的業(yè)務(wù)工作小組，形成了‘2+3+2’(兩院、三企、兩 IT 公司) 的工作模式，目的是發(fā)揮各自優(yōu)勢，高效推進(jìn)工作?！蓖跛劁h說。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
為煤礦賦能
加快發(fā)展煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，不僅可以大力推動煤炭行業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化建設(shè)，也是實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)安全發(fā)展的必然要求和基本路徑。
“對于煤礦本質(zhì)安全來說，主抓兩方面：一是安全生產(chǎn)，二是風(fēng)險管控。”王素鋒表示，一方面，煤礦生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了智能化、無人化，將人從危險的崗位上解放出來;另一方面，對煤礦生產(chǎn)過程中的危險因素、變化情況全部掌握，進(jìn)而作出預(yù)判，消除隱患、降低風(fēng)險，實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。
煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)包含的鏈條很多，怎樣賦能煤礦本質(zhì)安全?王素鋒認(rèn)為，主要通過煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控，也就是說，將國家煤礦安全監(jiān)察局建立的全國煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)納入進(jìn)來，實(shí)現(xiàn)對煤礦安全管理、生產(chǎn)環(huán)境、工業(yè)視頻等信息的全面掌握，輔助監(jiān)察執(zhí)法，通過分析研判及時排除隱患。
“掌握的安全數(shù)據(jù)越多，對于未來煤礦開采過程中的風(fēng)險研判就越準(zhǔn)確，就越有利于安全生產(chǎn)。”王素鋒舉例說，通過建設(shè)煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，井下一氧化碳、瓦斯、風(fēng)速、溫度等參數(shù)可監(jiān)測，人員數(shù)量及所在位置能掌握，設(shè)備運(yùn)行情況看得到，人、機(jī)、環(huán)、管安全四要素摸得清，擺在人們面前的就是一座透明礦山。
“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對煤礦安全生產(chǎn)的賦能主要體現(xiàn)為掌握安全參數(shù)，進(jìn)而對煤礦的安全風(fēng)險進(jìn)行預(yù)知預(yù)判，做到可防可控。2018年、2019 年、2020 年，國家煤礦安全監(jiān)察局開展了全國煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造工程，用三年的時間，全面提升煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和數(shù)字化、智能化水平，為全國煤礦安全風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警奠定了基礎(chǔ)?！蓖跛劁h表示。
在這方面，率先應(yīng)用5G技術(shù)的新元公司體會深刻。以前，井下設(shè)備也有無線接入，時延、掉線、丟包現(xiàn)象嚴(yán)重，不安全、不可靠、不能遠(yuǎn)程操控。應(yīng)用5G技術(shù)后，時延控制在20毫秒以內(nèi)，技術(shù)人員在地面操控設(shè)備感覺不到時延，跟在現(xiàn)場操作一樣。在鄭海山看來，5G 技術(shù)的落地能有效解決煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場海量數(shù)據(jù)及視頻傳輸業(yè)務(wù)的瓶頸問題，包括水、火、瓦斯、頂板信息的精準(zhǔn)預(yù)測預(yù)報，煤巖精準(zhǔn)預(yù)測和探測，設(shè)備故障遠(yuǎn)程診斷和智能聯(lián)動，智能巡檢，無人值守，精準(zhǔn)定位等。
“煤礦安全發(fā)展有‘三架馬車’：一是風(fēng)險智能化管控，實(shí)際上是對關(guān)鍵數(shù)據(jù)的采集、分析、研判、施策;二是智能化生產(chǎn);三是監(jiān)管監(jiān)察?！蓖跛劁h做了一個很形象的比喻，“這‘三架馬車’搞好了，煤炭行業(yè)將會發(fā)生革命性的變化?！?/p>
王素鋒介紹，目前，全國煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)已聯(lián)網(wǎng)2600多處煤礦，預(yù)計今年底聯(lián)網(wǎng)煤礦數(shù)量將達(dá)到3000余處。同時，利用聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)開展綜合風(fēng)險動態(tài)分析評估的系統(tǒng)也在建設(shè)中。
除了對本質(zhì)安全的追求，煤炭企業(yè)還迫切希望利用智能化創(chuàng)新驅(qū)動來促使企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。煤炭企業(yè)將工業(yè)化與信息化融合，是一個把新技術(shù)轉(zhuǎn)化為新動能的賦能過程。從礦井內(nèi)部講，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不但可以實(shí)現(xiàn)礦井設(shè)備間的互聯(lián)互通，還可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)條件與生產(chǎn)組織的智能決策，使得生產(chǎn)組織更安全、更科學(xué)、更高效;從礦井外部講，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能診斷、全生命周期管理，還可以根據(jù)生產(chǎn)情況確定材料采購，也可以根據(jù)銷售情況，科學(xué)確定生產(chǎn)組織，制定生產(chǎn)計劃，從而打造智能礦山、智慧礦山。
“5G技術(shù)跟智能化相結(jié)合后，能更好地為煤炭企業(yè)賦能，有助于解決高效生產(chǎn)的問題?！睆埮d凱說，比如井下實(shí)現(xiàn)智能化、無人化生產(chǎn)后，就可以根據(jù)生產(chǎn)條件決定送風(fēng)量的大小，從而節(jié)約能源資源、降低生產(chǎn)成本。
智能化生產(chǎn)不只是煤炭企業(yè)內(nèi)部的問題。目前，全國正常生產(chǎn)礦井約3300處，涉及二三百萬名煤礦工人、數(shù)千萬套設(shè)備，上游連接電網(wǎng)、制造廠家、通信企業(yè)等，下游用戶涉及電力、鋼鐵、化工、建材、鐵路、港口等企業(yè)，缺少任何一個環(huán)節(jié)，煤炭行業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)都不完整。
打牢基礎(chǔ)破除障礙
積極擁抱工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
新基建推動之下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生長為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“新底座”。
煤炭作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)站在轉(zhuǎn)型升級的風(fēng)口，積極擁抱工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是趨勢更是必然。但煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)覆蓋面廣、數(shù)據(jù)量大，實(shí)現(xiàn)行業(yè)上中下游全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的全面連接任重道遠(yuǎn)。
王素鋒表示，當(dāng)前，構(gòu)建煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還存在一些障礙：一是認(rèn)識問題，行業(yè)和企業(yè)對煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識不足;二是煤礦數(shù)字化、信息化的基礎(chǔ)打得不牢，發(fā)展不平衡;三是煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)尚缺乏頂層設(shè)計;四是跟上下游打通過程中存在業(yè)務(wù)協(xié)同和數(shù)據(jù)共享的問題。在這些方面，還有很多基礎(chǔ)工作要做。
“數(shù)字化是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基石，數(shù)字化、信息化的基礎(chǔ)打得不牢，就無法與上下游打通，但目前整個行業(yè)的發(fā)展不均衡。”王素鋒說。
另外，缺乏行業(yè)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的支撐引領(lǐng)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)體系尚不完善、煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)支撐能力不足、井下互聯(lián)裝備升級改造進(jìn)展緩慢、煤炭行業(yè)平臺產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)尚未形成、網(wǎng)絡(luò)安全體系建設(shè)亟待加強(qiáng)等問題同樣阻礙著煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。
對此，王素鋒表示，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地到煤炭行業(yè)，要分步走。首先，要讓全行業(yè)認(rèn)識到煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要性，積極參與進(jìn)來。其次，政府部門要強(qiáng)力推動煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，爭取更多的扶持，先搞試點(diǎn)，再擴(kuò)大覆蓋面。通過試點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而加快推動煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。再其次，對于煤炭企業(yè)而言，要加速提升數(shù)字化、信息化水平。
5G技術(shù)是發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的一個重要支撐。在這方面，陽煤集團(tuán)、焦煤集團(tuán)已率先建成井下5G網(wǎng)絡(luò)，解決了數(shù)據(jù)升井的問題?！?G作為新基建的主要內(nèi)容之一，具有重要的戰(zhàn)略意義，政府部門、科研機(jī)構(gòu)和安標(biāo)中心應(yīng)持開放態(tài)度支持新技術(shù)在煤礦領(lǐng)域發(fā)揮優(yōu)勢，推動煤礦智能化發(fā)展?！蓖跛劁h說，“對于5G等新一代信息技術(shù)，如果采取封閉、拒絕的態(tài)度，將不利于行業(yè)的發(fā)展?！?/p>
“煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不會一蹴而就，應(yīng)該是逐步發(fā)展完善的。有點(diǎn)才有網(wǎng)，由局部向全面，再由煤炭向上下游發(fā)展。”國家煤礦安全監(jiān)察局副局長宋元明在“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在煤炭行業(yè)應(yīng)用”視頻會上說。
宋元明表示，支持從安全入手，開始建網(wǎng)。支持從煤礦安全工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)逐步向生產(chǎn)、經(jīng)營、運(yùn)銷、制造擴(kuò)展。以國家煤礦安全監(jiān)察局在建的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、工業(yè)視頻系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)工程為基礎(chǔ)，逐步擴(kuò)大數(shù)據(jù)的匯聚。比如，在安全數(shù)據(jù)方面，要從現(xiàn)有的產(chǎn)能、通風(fēng)等數(shù)據(jù)，向沖擊地壓、水害、頂板等數(shù)據(jù)擴(kuò)展;要從安全數(shù)據(jù)向智能化采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸、供電、排水等擴(kuò)展;要從煤炭生產(chǎn)、安全數(shù)據(jù)，向煤炭生產(chǎn)原材料供應(yīng)、設(shè)備管理、煤炭洗選、運(yùn)輸、營銷擴(kuò)展;要以煤炭行業(yè)內(nèi)鏈條向行業(yè)上下游擴(kuò)展，逐步發(fā)展為縱橫交錯的格局。煤炭是第一次工業(yè)革命的產(chǎn)物，煤炭工業(yè)是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，但中國能源生產(chǎn)和消費(fèi)的特點(diǎn)決定了煤炭工業(yè)的重要地位。在第四次工業(yè)革命的浪潮中，煤炭行業(yè)正在搶抓機(jī)遇，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能化、5G為工具，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化、智慧化的臺階性邁進(jìn)，努力實(shí)現(xiàn)習(xí)近平總書記要求的能源技術(shù)革命，使煤炭工業(yè)實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量、更有效率、更加公平、更可持續(xù)、更為安全的發(fā)展，讓煤礦工人更有獲得感、幸福感、安全感。
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