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王國法院士等講解煤礦智能化
发布时间:2020-03-13     作者:佚名   点击量:12079   分享到:

近日,由國家發改委、國家能源局、應急管理部、國家煤監局、工信部、財政部、科技部、教育部八部委聯合印發的《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》,在煤炭行業引發熱議。《中國煤炭報》特選取部分業內專家的觀點及建議,以凝聚共識,推動煤礦智能化發展。

煤礦智能化支撐煤炭工業高質量發展


作者:王國法

煤炭是我國能源的基石,是國家能源安全的壓艙石,也是可以清潔高效利用的最經濟安全的能源。如何實現新時期煤炭工業高質量發展是煤炭行業面臨的核心問題。近年來,全行業一直在探索高質量發展之路。八部委近日正式發布的《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》,是一個綱領性文件,對煤炭工業發展具有裏程碑意義。文件提出的十八條意見,內容豐富、指導性很強。特別是提出的三階段目標爲煤炭企業指明了發展方向,符合世界産業科技發展潮流,符合國家發展戰略,符合企業發展要求,煤礦智能化已成爲不可逆轉的大趨勢。


階段性目標科學可行

煤矿智能化是煤矿综合机械化发展的新阶段,是煤炭生产力和生产方式革命的新方向。经过40多年的发展,我国煤矿综合机械化取得了历史性的巨大成绩,煤矿生产力和安全生産面貌发生了翻天覆地的变化,全国已基本实现煤矿机械化和综合机械化,为新时期发展煤矿智能化奠定了良好基础。

智能化煤矿就是要将物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、移动互联网、智能装备等与煤炭开发技术与装备进行深度融合,形成全面自主感知、实时高效互联、智能分析决策、自主学习、动态预测预警、精准协同控制的煤矿智能系统,实现矿井地质保障、煤炭开采、巷道掘进、主辅运输、通风、排水、供电、安全保障、洗选运输、生产經營管理等全过程的安全高效智能运行。“十三五”以来,我国煤矿智能化发展很快,取得了一些重要成果,但总体上还处于煤矿智能化发展的初级阶段。

煤礦智能化是一個不斷發展的過程,智能化水平也有一個不斷提高的過程。《指導意見》提出的三階段目標是基于我國煤礦智能化研究與實踐和世界科技發展趨勢提出的。第一階段目標是到2021年將建成多種類型、不同模式的智能化示範煤礦,基本實現掘進工作面減人提效、綜采工作面內少人或無人操作、井下和露天煤礦固定崗位的無人值守與遠程監控。這是一個既緊迫又現實的目標。近年來,重點煤炭企業已在煤礦智能化建設中取得重要進展,技術裝備研發取得一批重要成果,爲煤礦智能化發展提供了支撐條件。按照典型示範、分類推進原則,通過加強統籌規劃,到2021年因地制宜建設一批效果突出、帶動性強的煤礦示範工程,形成多種煤礦智能化産業發展模式,這一目標是科學可行的。


重點建設十大智能系統

《指导意见》强调要加强顶层设计,科学谋划煤矿智能化建设。煤矿智能化是一个系统工程,智能化煤矿必须实现开拓、采掘(剥)、运输、通风、洗选、安全保障、經營管理等全过程的智能化运行,各个环节缺一不可。一些煤矿在信息化建设中因没有统一规划设计,造成多系统互不兼容,形成信息孤岛,使这些系统无法互联互通。因此,煤矿智能化建设必须吸取这些教训,把顶层设计作为总纲,一张蓝图绘到底。

智能化煤矿要重點建設十大智能系統,包括煤矿智慧中心及综合管理系统、煤矿安全实时通信网络及地下精准位置服务系统、地质保障及4D-GIS动态信息系统、巷道智能快速掘进系统、开采工作面智能协同控制系统、煤流及辅助运输与仓储智能系统、煤矿井下环境感知及安全管控系统、煤炭洗选智能化系统、矿井全工位设备设施健康智能管理系统、煤矿场区及绿色生态智能系统。煤矿十大主要智能系统分别由若干个相关煤矿智能化子系统组成,数以百计的煤矿智能化子系统协同运行,构成煤矿智能化巨系统。


開展關鍵技術攻關

《指导意见》提出,推进科技創新,提高智能化技术与装备水平,为“十四五”煤炭科技攻关指明了方向。一方面,我们应当瞄准未来5年~10年煤矿智能化发展面临的重大基础科学问题,从智能感知、分析、决策与控制等方面,加强从零到一的基础创新。另一方面,要推进建设国家级重点实验室和工程(研究)中心,支持建设煤矿智能化技术创新研发平台,加强对核心基础零部件、先进基础工艺、关键基础材料等共性关键技术的研发,重点突破精准地质探测、精确定位与数据高效连续传输、智能快速掘进、复杂条件智能综采、连续化辅助运输、露天开采无人化连续作业、重大危险源智能感知与预警、煤矿机器人及井下数码电子雷管等技术与装备。加快智能工厂和数字化车间建设,推进大型煤机装备、煤矿机器人研发及产业化应用,提高智能装备的成套化水平。

煤礦智能化涉及與物聯網、大數據、雲計算、自動控制、人工智能等進行交叉融合創新;要充分借鑒他山之石,在5G、雲、AI和工業互聯網技術方面開展多元合作。由中國煤炭學會和中國煤炭科工集團發起成立的煤礦智能化創新聯盟,協同推進相關技術發展,創新技術與資本多元合作的模式,逐步構建創新包容的煤礦智能化産業生態。

加大政策支持力度

煤礦智能化建設需要一定的資金投入,但能實現更高的效率和安全效益,這已被實踐證明。煤礦智能化從根本上改變煤礦工人的作業方式和條件,是煤礦工人的最大福祉,也是煤炭企業發展的內在要求,技術與生産方式變革的大趨勢倒逼煤炭企業要進行智能化建設。國家通過加大政策支持力度,建立智能化發展長效機制。對驗收通過的智能化示範煤礦,給予産能置換、礦井産能核增等方面的優先支持。在煤礦安全改造中央預算內投資安排上,對積極推廣應用井下智能裝備、機器人崗位替代、推進煤礦開采減人提效的煤礦予以重點支持。對新建的智能化煤礦,在規劃和年度計劃中優先考慮。將煤礦相關智能化改造納入煤礦安全技術改造範圍,探索研究將相關投入列入安全費用使用範圍。研究相關産業扶持政策,鼓勵金融機構加大對智能化煤礦的支持力度。鼓勵企業發起設立相關市場化基金,形成支持煤礦智能化發展的長效機制。

就目前智能化煤礦建設沒有標准規範依據的突出問題,《指導意見》提出,強化標准引領,提升煤礦智能化基礎能力。過去一年裏,我們以中國煤炭科工集團爲主體開展了煤礦智能化標准體系的研究,已提出了煤礦智能化標准體系框架,首先完成了“智能化煤礦分類、分級技術條件與評價指標體系”、“智能化綜采工作面分類、分級評價技術條件與指標體系”等相關標准文本,並啓動煤礦智能化技術標准專項。

下一步,要推動各企業制定具體實施方案,把煤礦智能化建設落到實處,解決發展中的實際問題,發揮好煤礦智能化創新聯盟的作用,做好標准體系的建設和人才培養。(作者系中國工程院院士、中國煤炭科工集團首席科學家)


煤礦迫切需要智能化改造高危作業崗位

煤礦機器人協同推進中心

八部委联合发布《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,对于提升煤矿安全生産水平具有重要意义。

煤炭行业灾害重、风险大、下井人员多、危险岗位多,是最典型的高危行业。煤炭从业人员中,从事采煤、掘进、设备安装、运输、灾害治理、煤仓清理的危险岗位和瓦斯检查、设备设施巡检等关键岗位的人员占比达60%以上,是目前最迫切需要开展机器人换人的高危行业。同时,由于受煤矿井下特殊的复杂恶劣作业环境的限制,煤矿机器人是特种机器人领域中研发技术难度最大的种类之一,在煤矿机器人研发过程中存在若干技术难点,现有地面机器人领域的成熟技术和装备不能直接移植到井下使用,需要组织相关部门和研发应用单位共同研究攻关。实施煤矿机器人下井工程,大力推进机器人替代,有利于降低煤矿安全生産风险,有利于煤矿减人提效,有利于降低矿工劳动强度,有利于解决煤矿招工难的问题。

煤礦機器人協同推進中心自2018年9月成立以来,按照国家煤矿安监局的统一部署,协调推进煤矿机器人研发应用,积极推动顶层设计、协调争取政策支持、搭建平台协同推进、扎实做好服务支撑、广泛开展宣传促进,为提升煤矿本质安全水平尽智出力,发挥了积极的作用。一是将煤矿机器人列入科技部国家重点研发计划。积极组织专家参与科技部重点专项指南的编制工作,首次将“大型高产矿井综合掘进机器人、复杂地质条件煤矿辅助运输机器人和面向冲击地压矿井防冲钻孔机器人”3种煤矿机器人列入2020年度“智能机器人”重点专项申报范围。目前,申报指南建议已完成社会公示征求意见工作,即将发布。二是将“煤矿智能装备及煤矿机器人研发应用”纳入企业安全生産费用的提取和使用范围,目前《企业安全生産费用提取和使用管理办法(修订稿)》已完成征求意见及相关修订工作。三是将煤矿“四化”技术装备和煤矿机器人纳入煤矿安全生産先进适用技术装备遴选范围,促进智能装备和煤矿机器人推广应用。四是将“煤矿智能化开采技术及煤矿机器人研发应用”列入《产业结构调整指导目录(2019年本)》煤炭行业鼓励类目录。该目录已于2019年10月发布。五是将“推广应用井下智能装备、机器人岗位替代、推进煤炭开采减人提效”列入《煤矿安全改造中央预算内投资专项管理办法》煤矿安全改造专项重点支持范围。该办法已于2020年1月印发。

2019年是煤礦智能化建設和煤礦機器人應用在現場落地的快速發展之年,主要産煤省份高度重視煤礦智能化發展。河南省去年出台了《河南省煤礦智能化建設實施方案》,山西省工信廳、山西省應急管理廳、山西省國資委、山西省能源局和山西煤監局五部門日前確定山西焦煤岚縣正利煤業公司等10座煤礦爲山西省智能煤礦建設試點,山西焦煤岚縣正利煤業公司14—1106工作面等50個綜采工作面爲山西省智能綜采工作面建設試點。另外,山東、河北、貴州等産煤省份也于去年出台了推進煤礦智能化發展的指導文件,建成了一批智能化工作面。

现在,地方政府和煤矿企业发展煤矿智能化的积极性都比较高。下一步,煤礦機器人協同推進中心将继续按照应急管理部、国家煤监局的要求,积极协调推进煤矿机器人的研发应用,加快推进煤矿智能化发展,提升煤矿安全生産水平。


構建新型煤炭數字化生態

作者:李首濱

在國家能源安全新戰略的總體布局下,八部委聯合發布《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》,明確了煤礦智能化的內涵和目標,指明了煤炭這一傳統産業的發展方向,標志著從國家層面正式將煤礦智能化作爲煤炭工業高質量發展的核心技術支撐,對于推動煤炭行業高質量發展、促進煤炭産業轉型升級具有裏程碑意義。

從事煤礦智能化、自動化開采的科學研究與管理工作30年來,作爲中國煤炭科工集團天瑪公司總工程師,我率領團隊,從早期技術國內空白進口電液控制系統到具有完全自主知識産權的智能化采煤系統,從昔日的跟隨者到今日的領跑者,成功走出一條“引進、消化、吸收、再創新”的路子,也奠定了天瑪公司智能開采領跑者的行業地位。到目前爲止,天瑪公司自主研制的可視化遠程幹預型的智能化開采系統已在全國近200個工作面成功應用,具有完全自主知識産權的電液控制系統已銷售近500套,助力200多個煤礦實現了自動化、智能化轉型。

未來,天瑪公司將繼續秉承央企使命,落實《指導意見》,充分調動技術、智能制造等優勢力量,堅持以客戶爲中心,致力煤礦智能無人化開采,爲煤礦智能化發展貢獻力量。

我國煤礦智能化建設存在基礎理論研發滯後、技術標准與規範不健全、平台支撐作用不夠、技術裝備保障不足、高端人才匮乏等問題,同時低水平建設、系統集成困難、數據深度應用不夠等問題突出。

中國煤科于2019年專門組建了礦業智能化專門科研機構——中央研究院礦山大數據研究院並且委任我爲院長。核心任務是探索研究世界最先進的數據科學,利用大數據、人工智能技術推動礦業領域技術革命,開發基于工業互聯網的礦山複雜系統大數據平台,引領智慧礦山工業大腦生態系統建設。根據《指導意見》,未來,我們將圍繞人工智能、大數據、工業互聯網在礦山領域應用的基礎理論、核心算法、關鍵模塊、複雜系統、基礎軟件等方面進行深入研究,並充分發揮中國煤科的科研技術優勢、人才優勢,重點突破礦山智能化相關的共性、關鍵性、前瞻性技術難題。我們將把培養礦山大數據高端人才,打造礦業大數據戰略技術高地,建成集聚頂尖人才,攀登科技高峰,激揚第一動力的世界一流礦山大數據創新研究中心作爲目標。

2019年底,中國煤科與山西省委、省政府就共同建設“全國智慧礦山創新基地”簽署《全面合作框架協議》,並在山西省委、省政府的支持下于2020年2月28日和山西省綜改區簽訂了《全國智慧礦山創新基地(一期)示範生産線建設項目框架協議》。作爲中國煤科在山西省設立的智能礦山有限公司的董事長,我認爲,《指導意見》也爲智能礦山有限公司指明了發展道路。《指導意見》的發布,對于進一步推動山西省全面落實《關于在山西開展能源革命綜合改革試點的意見》和“四個革命、一個合作”能源安全新戰略,實施山西省“項目爲王”戰略和落實“四爲四高兩同步”總體思路和要求,大力推進山西實施新發展理念、創新驅動發展戰略,聚焦打造能源革命排頭,在“兩轉”基礎上全面推動山西省轉型發展提供了切實的保障。

根據《指導意見》,2020年,智能礦山有限公司將依托整個中國煤科技術和産品資源,秉承典型示範、分類推進和自主創新、開發合作的原則,圍繞十三項指導任務和五項保障措施,聚力爲山西省打造智慧礦山樣板;聚合山西省煤炭行業資源優勢打造“全國智慧礦山創新基地”,打造山西省與中央企業合作創新的新模式新典範,爲全國、全球煤炭工業發展提供“山西方案”;爲加快全國煤炭工業智能化進程,促進全行業實現真正的從傳統行業向新型數字經濟體轉型,使整個行業變得更安全、更高效、更綠色貢獻一份力量。

未來,5G技術、AI、工業互聯網等多種智能技術的新型煤炭數字化經濟體融合在一起,將形成更有活力、更加多元化的新型煤炭數字化生態。這對整個煤炭工業發展具有革命性意義,很期待這一天的到來。(作者系中國煤科中央研究院礦山大數據研究院院長、中國煤科天瑪公司總工程師、中國煤科智能礦山有限公司董事長)