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助推煤礦智能化發(fā)展 5G已在全國200余家智慧礦山得到廣泛應(yīng)用

2022-08-26 13:56:13 來源：人民郵電報(bào)

目前，隨著我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，5G、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)與各行業(yè)加速融合，日益成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的“數(shù)字底座”。在數(shù)字化、智能化時(shí)代的浪潮中，各行各業(yè)都面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)的新課題。作為國民經(jīng)濟(jì)體系的重要組成部分，礦業(yè)正以5G作為“新引擎”，為智能化轉(zhuǎn)型跨越和高質(zhì)量發(fā)展注智賦能，在數(shù)字經(jīng)濟(jì)新賽道上奮力奔跑，邁向新的征程。

智慧礦山中的5G“新引擎”

2021年7月，工業(yè)和信息化部聯(lián)合中央網(wǎng)信辦、國家發(fā)改委等九部門啟動(dòng)實(shí)施《5G應(yīng)用“揚(yáng)帆”行動(dòng)計(jì)劃(2021—2023年)》。一年來，我國5G應(yīng)用不斷走深向?qū)崳瑸橥苿?dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展注入了強(qiáng)勁動(dòng)力。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至今年5月底，我國5G應(yīng)用已經(jīng)覆蓋國民經(jīng)濟(jì)40個(gè)大類。其中，5G已在全國200余家智慧礦山得到廣泛應(yīng)用。

一直以來，礦山安全事故一直是行業(yè)痛點(diǎn)，礦山作業(yè)環(huán)境惡劣、生產(chǎn)技術(shù)滯后、招工困難也成為常態(tài)，再加上傳統(tǒng)作業(yè)管理模式帶來的一系列環(huán)境污染、資源浪費(fèi)問題，這些都讓智慧礦山建設(shè)成為大勢所趨，智慧礦山也已成為我國礦山事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展要經(jīng)歷的必然階段。經(jīng)歷了機(jī)械化時(shí)代和自動(dòng)化時(shí)代，以5G為代表的新一代信息通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為礦山開采業(yè)注入了強(qiáng)大的智慧力量。

智慧礦山是綜合技術(shù)的融合應(yīng)用，通過5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)與現(xiàn)代礦山開發(fā)技術(shù)深度融合，礦山的智慧化建設(shè)初見成效。自動(dòng)避讓行人，繞障礙物行駛，與前車保持安全距離，處置復(fù)雜突發(fā)路況，在空蕩蕩的駕駛室內(nèi)，方向盤自己轉(zhuǎn)，油門、剎車自己踩，這是發(fā)生在陜西某煤礦無人駕駛測試現(xiàn)場的一幕。這些過去需要工作人員小心駕駛來完成的“動(dòng)作”，現(xiàn)在通過礦用無人駕駛系統(tǒng)就能自動(dòng)控制完成。

“煤炭是我國重要的基礎(chǔ)能源，煤炭需求量的增加也導(dǎo)致其開采難度不斷增大。從普通機(jī)械化、自動(dòng)化到智能化，再到如今的智慧礦山，隨著5G日漸成熟，基于5G、數(shù)字孿生、仿真交互、人工智能技術(shù)成果的不斷應(yīng)用，智慧礦山領(lǐng)域迎來了新基建熱潮，從而使各大礦山企業(yè)紛紛入局。”北京鼎視盛興科技有限公司總經(jīng)理康新明告訴記者。

作為首批針對智慧礦山建設(shè)提出煤礦數(shù)字孿生應(yīng)用的中小企業(yè)，北京鼎視盛興目前已在山西、陜西、內(nèi)蒙古、安徽等地的煤礦率先實(shí)現(xiàn)了5G﹢數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用。通過技術(shù)賦能，實(shí)現(xiàn)了各系統(tǒng)間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和融合應(yīng)用，從而形成煤礦智慧大腦。

依托5G﹢數(shù)字孿生技術(shù)，工作人員可遠(yuǎn)程對井下進(jìn)行全方位的綜合監(jiān)測，在采煤作業(yè)中實(shí)時(shí)控制采煤機(jī)位置、速度、截割高度以及設(shè)備運(yùn)行溫度等。依托這些孿生體數(shù)據(jù)，結(jié)合5G技術(shù)，地面操作人員可以實(shí)時(shí)掌握井下工作面運(yùn)行狀態(tài)，真正實(shí)現(xiàn)了智能感知、智能管控、智慧決策。

礦井下，500多米深的機(jī)電硐室內(nèi)，巡檢機(jī)器人正在進(jìn)行360度視頻監(jiān)測、音頻采集、紅外熱成像等工作。礦井上，集控中心的工人通過電腦操作即可通過電子屏幕實(shí)時(shí)監(jiān)測井下瓦斯?jié)舛取貪穸取⒉擅旱葦?shù)據(jù)，綜采、掘進(jìn)、運(yùn)輸?shù)雀鲌鼍耙挥[無余。這是全國首座5G煤礦——新元煤礦的工作場景。作為煤礦行業(yè)智能化改造的先行者，新元煤礦已在井下無人巡檢、采掘遠(yuǎn)程控制、生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)融合承載等業(yè)務(wù)上取得豐碩的創(chuàng)新成果。

目前，在井下綜采工作面以及露天煤礦的固定崗位，智能化系統(tǒng)逐漸代替人工作業(yè)，在降低人力成本的同時(shí)，也有效降低了生產(chǎn)事故帶來的安全隱患。同時(shí)，智慧礦山作為完整的智能系統(tǒng)，在全面感知、實(shí)時(shí)互聯(lián)、動(dòng)態(tài)預(yù)測、協(xié)同控制等領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用，無論是礦井開拓、采掘分選，還是生態(tài)保護(hù)和生產(chǎn)管理，每個(gè)環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)了智能化升級(jí)，使得礦山作業(yè)更安全、更高效。

“從人工現(xiàn)場巡檢到遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，智慧礦山讓傳統(tǒng)的作業(yè)方式發(fā)生歷史性變革，將實(shí)現(xiàn)工作人員在地面調(diào)度室輕點(diǎn)鼠標(biāo)，即可對礦井工作面進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制。”康新明介紹，“在5G‘新引擎’助推下，依托數(shù)字孿生等技術(shù)，少人化、無人化、智能化將成為5G賦能智慧礦山的新常態(tài)。”

信息通信業(yè)全力助推煤礦智能化發(fā)展

提起煤礦，許多人腦海中都會(huì)浮現(xiàn)出這樣一些場景：昏暗憋悶的巷道里，滿臉煤灰的工人彎腰進(jìn)出，廠區(qū)里到處是運(yùn)煤車揚(yáng)起的黑色塵土。如今，通過以5G為代表的新一代信息技術(shù)的智能化改造，礦區(qū)產(chǎn)煤不見煤、井上遠(yuǎn)程操作采煤作業(yè)，5G等新技術(shù)不斷推動(dòng)礦山實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式變革，為生產(chǎn)運(yùn)營降本增效，助力采煤智能化發(fā)展。

走進(jìn)智慧礦山指揮中心，記者看到十幾名身穿白襯衣的工作人員正盯著電腦工作：鼠標(biāo)輕點(diǎn)，指令發(fā)出，視頻中的機(jī)器開動(dòng)，黑黝黝的煤就被送上了運(yùn)輸皮帶。

“少人安全，沒人更安全。”在煤礦工作了30多年，麻地梁煤礦礦長吳勁松從未放下對安全的擔(dān)心，在他看來，智慧礦山就是要通過技術(shù)賦能，盡可能地讓設(shè)備替人工作，從而最大化降低風(fēng)險(xiǎn)。“現(xiàn)在采煤作業(yè)基本在井上遠(yuǎn)程操作完成，在更換設(shè)備零部件的時(shí)候，才需要人員下井，大大降低了安全隱患。”吳勁松說。

在陜西榆林，煤礦智能化升級(jí)市場空間巨大。陜西電信立足數(shù)字賦能，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，在中國電信陜西榆林分公司創(chuàng)新設(shè)立陜西電信能源(煤炭)專班，服務(wù)全省煤炭市場。在陜西電信與各方合作伙伴的共同努力下，神東煤炭建成了全國最大的5G專網(wǎng)及首個(gè)5GC系統(tǒng)，推出了5GC綜合網(wǎng)管、5G超級(jí)上行、5G工作面漏纜通信系統(tǒng)以及智能機(jī)器人巡檢、5G﹢智能視頻等創(chuàng)新應(yīng)用。這些新技術(shù)、新系統(tǒng)、新應(yīng)用的投入使用，極大改善了煤炭生產(chǎn)組織和管理模式，有效減少了井下單班人數(shù)，促進(jìn)煤礦實(shí)現(xiàn)少人、無人化生產(chǎn)，提升了礦井整體安全性。

在龍煤雞西礦業(yè)有限責(zé)任公司，工作人員坐在監(jiān)控大屏幕前，實(shí)時(shí)查看礦區(qū)情況，井下各項(xiàng)作業(yè)一目了然;井下，工作人員可通過5G網(wǎng)絡(luò)和地面進(jìn)行視頻通話，隨時(shí)溝通情況……這樣的場景正逐漸成為龍媒雞西礦業(yè)的常態(tài)。2020年初，為有效解決應(yīng)急救援不及時(shí)、安全巡檢難度大等痛點(diǎn)問題，黑龍江移動(dòng)雞西分公司聯(lián)合黑龍江龍煤雞西礦業(yè)有限責(zé)任公司啟動(dòng)5G﹢智慧礦山試點(diǎn)建設(shè)，基于5G通信網(wǎng)絡(luò)，以超高清視頻、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制、遠(yuǎn)程協(xié)同運(yùn)維及井下巡檢等深井煤礦應(yīng)用，打通“信息孤島”和“數(shù)據(jù)壁壘”，提升礦山作業(yè)的安全性，助力礦區(qū)的智能化轉(zhuǎn)變。

中國聯(lián)通積極推進(jìn)山西焦煤集團(tuán)霍州煤電龐龐塔煤礦智能化建設(shè)，在2020年10月就建成了包含4G、5G、環(huán)網(wǎng)等多網(wǎng)融合的井下井上一張網(wǎng)，已落地單點(diǎn)5萬兆、共計(jì)40萬兆的帶寬，建成了138個(gè)井下基站全覆蓋的全國首個(gè)5G商用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。2022年，中國聯(lián)通進(jìn)一步協(xié)助龐龐塔煤礦詳細(xì)梳理協(xié)同管理和智能控制工作，開展安全檢查平臺(tái)、智能倉儲(chǔ)、物品統(tǒng)一編碼等協(xié)同管理工作，并初步嘗試了5G﹢卡軌車無人駕駛、5G﹢智能綜采、5G﹢智能通風(fēng)等一系列智能化控制工作。目前，協(xié)同管理和智能控制方面初具成效，部分工作人員已能夠遠(yuǎn)離危險(xiǎn)工作環(huán)境。

未來，信息通信業(yè)將進(jìn)一步借助人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字技術(shù)，助力煤炭等行業(yè)提高開采生產(chǎn)運(yùn)輸效率，優(yōu)化能源管理流程，降低開采成本和損耗，增加能源供給。

智慧礦山步入“黃金時(shí)代”還需要什么?

建設(shè)智慧礦山，無疑是近年來企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的“新藍(lán)海”。在國家政策大力支持下，一批智慧礦山正在如火如荼建設(shè)中。一張網(wǎng)、一個(gè)平臺(tái)、一個(gè)智慧大腦即可囊括礦山開采的所有工序，智慧化的改造也將極大提高礦山企業(yè)生產(chǎn)效率，節(jié)省人工成本，保證礦山開采的安全性，對礦山開采企業(yè)來說是利好之事，推進(jìn)采礦業(yè)智能化、數(shù)字化改造也是必由之路。然而，建設(shè)數(shù)字礦山并非易事，步入采礦業(yè)的“黃金時(shí)代”仍需企業(yè)在多方面下功夫。

智慧礦山要以礦山空間數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)成的礦山數(shù)據(jù)倉庫為核心，以建立數(shù)字礦山統(tǒng)一基礎(chǔ)設(shè)施、統(tǒng)一數(shù)字采礦軟件、統(tǒng)一作業(yè)規(guī)范、統(tǒng)一數(shù)據(jù)規(guī)范為任務(wù)，構(gòu)建適合軟件平臺(tái)應(yīng)用的、基于傳統(tǒng)業(yè)務(wù)改造的、數(shù)據(jù)管理規(guī)范的數(shù)字礦山技術(shù)平臺(tái)。有案例顯示，5G智慧礦山能夠幫助企業(yè)每年節(jié)約生產(chǎn)與人力成本5000萬元，但成本的回收需要大量的資金投入和持續(xù)的工程建設(shè)，而這對于目前部分國內(nèi)礦山企業(yè)來說卻有些艱難。

華為技術(shù)有限公司煤礦軍團(tuán)解決方案總裁蔣旺成在2022世界5G大會(huì)上提出，煤礦智能化建設(shè)需從四方面進(jìn)行：AI應(yīng)用尚處于起步階段;亟須無人巡檢和數(shù)字化作業(yè);信息基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)需加速;數(shù)字化人才梯隊(duì)亟須培養(yǎng)壯大。

在技術(shù)方面，目前已有自動(dòng)化巡檢、遠(yuǎn)程操控開采、無人駕駛運(yùn)輸?shù)燃夹g(shù)手段應(yīng)用于礦山作業(yè)中，然而有專家分析稱，這些變化并未從根本上使礦業(yè)行業(yè)發(fā)生顛覆性變革。智慧礦山更需要整體化數(shù)字解決方案，這就要求企業(yè)必須打造一張集數(shù)據(jù)集成、共享、分析和挖掘等于一體的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。而目前我國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)控制、傳感器、工業(yè)軟件等領(lǐng)域缺乏領(lǐng)軍企業(yè)，研發(fā)設(shè)計(jì)軟件、工業(yè)控制軟件主要依靠進(jìn)口。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)尚不能全部滿足低時(shí)延、高可靠、高精度的工業(yè)生產(chǎn)場景需求。

資金缺口是采礦企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型面臨的又一大難點(diǎn)。資料顯示，內(nèi)蒙古某智慧礦山建設(shè)成本為7200萬元。目前，我國的中小型礦山多，集約化開發(fā)程度低，技術(shù)管理水平差距較大，一些規(guī)模化程度高、技術(shù)水平高的采礦企業(yè)有實(shí)力逐步走上智能化、數(shù)字化道路，然而對中小微采礦企業(yè)來說，資金、技術(shù)、人才無一不是轉(zhuǎn)型痛點(diǎn)。北京大學(xué)光華管理學(xué)院榮休教授董小英在接受《人民郵電》報(bào)記者采訪時(shí)提出，中小微企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的難點(diǎn)和痛點(diǎn)之一就在于資金和技術(shù)水平，缺少足夠的資金，中小微企業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中只能“望而卻步”。由此可見，整個(gè)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型還需要政策、資源、資金向中小微采礦企業(yè)的進(jìn)一步傾斜。

同時(shí)，數(shù)字化程度越高，對專業(yè)人才的需求就越大。在人才方面，有專家分析，目前我國智能化、少人化相關(guān)技術(shù)人才缺口達(dá)到百萬級(jí)，且尚未建立人才培養(yǎng)機(jī)制。而面對目前工業(yè)軟件依賴進(jìn)口等“卡脖子”問題，更需要大量人才的流入。

毋庸置疑，智慧礦山將為行業(yè)帶來巨大變革，也為工業(yè)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展帶來新的機(jī)遇。但步入“黃金時(shí)代”，仍需政策不斷傾斜、人才不斷培養(yǎng)和技術(shù)不斷創(chuàng)新，從而使智慧礦山在數(shù)字經(jīng)濟(jì)賽道上實(shí)現(xiàn)新的飛躍。(劉亞廷劉彤楊子怡)

關(guān)鍵詞：數(shù)字經(jīng)濟(jì) 人工智能量子力學(xué) 數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)