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中国煤炭工业协会副会长刘峰:煤矿智能化赋能煤炭工业高质量发展
字号:[    ] 发布时间:2020-11-20 16:11:38 来源:《智能矿山》

  当今世界正经历百年未有之大变局,新一轮科技革命和产业变革蓄势待发,科技创新密集活跃,带动新技术新产业新模式快速涌现。信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术广泛渗透,带动几乎所有领域发生了以绿色、智能、泛在为特征的群体性技术革命。人工智能、大数据、云计算、移动互联网、物联网等新一代信息技术正推动数字世界和物理世界深度融合,同时推动传统产业转型升级和高质量发展。煤炭工业作为我国的能源支柱产业,当前正转向高质量发展阶段。煤炭工业高质量发展对加快煤矿智能化提出了更为迫切的要求。一是贯彻能源安全新战略,加快推进煤炭行业供给侧结构性改革,必须加快煤矿智能化,提高煤炭供给质量和水平,保障供应链安全稳定;二是建设现代化煤炭经济体系,推动开发布局、产业结构、生产格局、供给质量、发展动力的变革,离不开煤矿智能化;三是当前我国煤炭工业发展面临着煤炭总量过剩和先进产能不足的矛盾、规模资源开发与刚性环境约束的矛盾、灾害威胁加重与安全生产保障的矛盾,必须加快煤矿智能化来破解行业矛盾和发展难题。

  煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,代表着煤炭工业先进生产力的发展方向。2020年2月,国家发展改革委、国家能源局、应急管理部、国家煤矿安全监察局、工业和信息化部、财政部、科技部、教育部等八部门联合印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,明确了我国煤矿智能化的发展方向,吹响了我国煤矿智能化建设的号角。9月,应急管理部、国家能源局、国家煤矿安全监察局在山东能源集团组织召开了全国煤矿智能化建设推进现场会,进一步加快推进煤矿智能化建设工作。目前,全国已建成300多个智能化工作面,按照《全国安全生产专项整治三年行动计划》,到2022年采掘智能化工作面力争达到1000个以上。虽然智能化建设取得初步成效,但我国煤矿智能化发展仍然面临诸多制约因素,必须尊重现实客观条件和事物发展规律,清楚认识我国煤矿智能化发展进程。

  01煤矿智能化发展目前尚处于示范培育阶段

  我国煤炭资源分布范围广,资源禀赋状态各异,不同地区煤矿的开采地质条件和复杂程度有着显著差别,不同煤炭生产企业的智能化建设基础也参差不齐,所以煤矿智能化难以一蹴而就。煤矿智能化需在以往的信息化、机械化和自动化建设的基础上,结合不同煤矿的煤层赋存条件和灾害特点,形成多种模式并存的智能化建设格局,因此,因矿施策、示范先行成为现阶段煤矿智能化的建设方法。我国煤矿智能化建设正在点面突破,并向系统延伸。在智能化采煤工作面率先取得突破后,井下主运系统、变电所、排水泵房、瓦斯抽采站等生产单元实现了远程监控和无人值守,掘进工作面正在开展试验多种新型设备,有望形成多种智能掘进模式。目前,国家能源局和国家煤矿安全监察局正在组织开展全国首批智能化示范煤矿建设工作,旨在建设一批方案合理、技术可行、不同模式的智能化示范煤矿,引领带动全国煤矿智能化建设。

  02煤矿智能化技术研发要坚持需求导向和问题导向

  目前,我国煤矿智能化建设面临着众多亟待解决的技术问题,迫切需要科学技术解决方案,比以往任何时候更需要增强创新第一动力。矿用大功率重载设备、关键基础件和软件系统等依赖国外进口,智能化建设急需的工业互联网技术、软件技术、大数据技术、智能装备、智能传感器等亟待取得突破。要充分发挥企业技术创新主体作用,加速产学研深度融合,加强关键核心技术攻关,强化试验验证、计量标准、检验检测、信息服务等技术服务体系建设。现阶段,要以智能装备和机器人研发为基础,以数据和算法为核心,全面提升矿井感知、数据处理、装备系统、智能控制等能力,突破煤矿智能化共性关键技术,包括4D-GIS透明地质技术、井下视频高效处理及VR技术、井下大容量快速通信技术、井下精确定位与设备导航技术、辅助运输系统连续化和无人化技术、智能化无人快速掘进技术、重大危险源智能感知与预警预报技术、高可靠性智能装备(终端)技术、机器人路径规划与长时供电技术、露天开采无人化连续作业技术等。

  03煤矿智能化发展要注重基础理论研究

  基础理论是技术突破的源泉和技术应用的发动机,未来煤矿智能化研究将会不断进入没有道路的“无人区”,并有可能突破已有或成熟的理论框架。面向煤矿智能化重大应用,要深入探索其科学基础理论,加强“从0到1”的原始创新,不断夯实煤矿智能化基础,在促进采矿科学发展的同时,丰富智能科学的应用。煤炭科研院所和高等学校应在智能基础研究和原始创新上提前布局,以煤矿智能化基础原理、模型和算法为重点开展煤矿智能化基础理论,包括时空变化条件下的矿井地质精准建模理论方法、面向矿井复杂环境的自适应感知理论方法、矿山多源异构数据融合及信息动态关联理论方法、复杂条件下采掘设备群的智能控制理论方法、面向复杂矿井环境的动态协同控制与决策理论方法等。

  04煤矿智能化发展要加强人才教育培养

  煤矿智能化建设迫切需要具备煤炭开采、信息技术、软件管理、人工智能等相关知识的复合型技术人才。目前行业高校虽设置了包括机器人工程、智能制造工程、物联网工程等煤矿智能化相关专业课程,但智能化人才培养涉及人工智能、信息通信、机器人、软件控制等多个学科,相关高校在师资力量、配套教材、实验室建设等方面明显不足,而且行业企业尚不能满足高校在校生的实习和实践需要,影响着智能化人才培养的水平和进度。广大煤炭企业要改善技术人员评价方法,完善收入分配机制,建立鼓励探索、宽容失败的文化,加大培养一线和青年科技人才的力度,加快建设富有创新精神、敢于承担风险的技能型人才队伍;要打造多种形式的煤矿智能化人才培养平台,发挥企业聚集人才的作用,加大对高端科学家和高层次人才的吸引力度,为煤矿智能化发展提供充足的人才保障。

  05煤矿智能化发展要加快制定相关标准

  目前,行业内多数煤炭生产企业已启动了煤矿智能化建设工作。然而,由于缺乏相关标准,企业在建设实践中只能边探索、边总结,难免走不少弯路。因此,要加紧煤矿智能化标准体系设计,确定煤矿智能化标准体系的范围、边界及标准层级,以及产品、工艺、管理等标准的层次。在一些新型技术应用的重点领域,如5G、工业互联网等领域,可以开展专项的标准体系研究工作。坚持标准化与智能化技术创新、工程示范一体化推进,促进技术创新、标准研制和产业化协同发展。鼓励将拥有自主知识产权的关键技术纳入企业标准或团体标准,发挥团体标准快速反映市场和创新需要的优势,增加智能化标准的有效供给,同时加强煤矿智能化相关国家标准、行业标准和团体标准的有机衔接,推动实施效果良好的团体标准上升转化为行业标准或国家标准。

  06煤矿智能化发展要构建开放合作的创新生态

  煤矿智能化的发展需要全行业包括煤炭生产企业、煤机装备厂家、相关科研院所、高等学校、研发机构等的协力合作,一起创建平等互利、合作共赢的技术创新应用共同体,共同解决煤矿智能化发展面临的重大科学问题与技术难题,同时要主动融入全球科技创新网络,积极拓展合作空间,建立更加高效协同的科技创新体系,不断提升自身的科技创新能力。2019年7月,由中国煤炭学会、中国煤炭科工集团发起,联合相关企业、科研机构、高等院校等单位组建成立了煤矿智能化创新联盟。2020年10月,中国煤炭工业协会、中国煤炭学会携手华为等多家产业伙伴联合发布《5G+煤矿智能化白皮书》,促进5G与煤矿现有有线,无线系统的融合,推动5G技术在智能矿井的规模部署和商业化应用。“自主感知、泛在联接、数据驱动、智能开采”是煤矿智能化发展的未来图景,即通过各种智能传感设备多维度主动感知煤矿环境实时变化,实现煤矿人与人、人与物、物与物的广泛网络联接,利用数据采集与分析驱动决策,最终形成智能生产管控,构建出煤炭资源的智能化开采新生态,使煤炭行业从传统资源依赖型、劳动密集型转变为技术密集型、知识密集型的高科技行业。

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