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全国煤矿智能化建设现场推进会材料之十三——中国航天科技集团
字号:[    ] 发布时间:2020-10-30 14:43:33 来源: 发布人:高玉洁

近期,习近平主席在主持召开的科学家座谈会上强调创新是引领发展的第一动力,要坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,不断向科学技术广度和深度进军。在之前的经济社会领域专家座谈会上,习近平主席也指出,要以科技创新催生新发展动能,必须依靠创新驱动的内涵型增长实现高质量发展,要更大力提升自主创新能力和突破核心技术,这关系我国发展全局,也是形成以国内大循环为主体的关键。

煤炭行业作为我国重要的传统能源行业,是我国国民经济的重要组成部分,是一直以来推动我国现代化进程的基础和动力,其供应和安全事关我国现代化建设全局,在当前我国内需潜力不断释放,国内大循环活力日益强劲的背景之下,提升煤炭行业安全稳定的重要性更加凸显。随着煤炭开采进入安全智能和精准开采新时期,以智能化提升煤矿的安全生产水平,带动行业高质量发展的需求更为迫切。

煤矿智能化是贯彻落实习近平总书记四个革命、一个合作能源安全新战略,加快推进煤炭行业供给侧结构性改革的重要举措。20198月,国家煤矿安监局和航天科技集团签署战略合作框架协议,在国家煤矿安监局的指导与推动下,航天科技集团与煤矿企业开展了广泛合作,取得了积极进展。

一、紧跟形势需求,立足航天优势,为煤矿智能化建设贡献航天智慧

(一)贯彻国家战略,主动作为推动行业进步。国家煤矿安监局针对煤矿生产科研和煤企安全管理,抓住当前煤矿安全基础仍然薄弱的痛点短板,认真贯彻落实习近平总书记对于安全生产的重要论述,着力推进煤矿安全基础建设,创造性地支持推动煤矿企业与科研单位开展跨界合作,搭建科技创新合作平台,引导高科技企业参与煤矿智能化建设,共同谋划在核心关键领域技术突破与装备升级,实现煤矿开采和运行的智能化管理,提升煤矿安全生产水平,开创全国煤矿安全生产和煤炭产业高质量发展的新形势。

中国航天科技集团作为科技创新引领的大型高科技中央企业,长期致力于依托航天自主创新与集智攻关优势,将航天技术应用服务于国民经济发展领域,依托先进技术转化,为企业、行业用户提供航天+”智能解决方案。在国家煤矿安监局的引导下,集团立足煤炭企业实际需求,开展了基于天地合作的煤矿智能装备关键技术和产品研发合作,借鉴航天系统工程方法,系统推进煤矿智能化建设,促进航天科技工业更好的服务煤矿安全基础建设,加快推进煤矿智能化,提升煤矿安全生产保障能力。

(二)坚持自主创新,发挥优势加大技术应用。中国航天科技集团是我国航天科技工业的主导力量,创新能力突出、核心竞争力强,主要从事运载火箭、各类卫星、载人飞船、货运飞船、深空探测器、空间站等宇航产品和战略、战术导弹武器系统的研究、设计、生产、试验和发射服务。航天科技集团围绕推动航天强国建设、支撑世界一流军队建设、建成世界一流航天企业集团的战略目标,圆满完成了载人航天、月球探测、北斗导航、新一代运载火箭、重大武器装备等多项具有世界影响力的重大航天任务。

当前,航天科技集团正积极构建开放融合的航天科技创新体系、航天科技工业体系,发挥航天高新技术的带动作用,大力推动向国民经济建设领域的转化应用,以航天科技创造美好生活。在卫星应用、智能装备、智慧产业、节能环保等领域提供专业化的技术产品与系统化的解决方案,服务专业用户、惠及大众生活;同时,持续推进与各行业的深度融合,依托航天自主创新能力与集智攻关优势,打造国内领先核心设备研发制造与系统集成能力,持续推动制造与服务相结合,由提供配套设备向系统解决方案转型升级。目前已经在智能化高端装备、工业机器人与特种机器人、高技术配套产品等领域,形成了研发能力突出、专业优势明显、产业链条清晰、产品特色鲜明、服务保障高效的智能化装备支撑力量。

航天科技集团针对国家煤矿安监局加大机器人研发攻关的需求,加大了在采煤、掘进、支护、巡查等重点岗位的机器人设计研发力度,并针对不同条件的智能化无人采煤工作面建设和智能化无人(少人)示范矿井建设,加快相关技术研发,合作攻克关键技术。同时,航天科技集团积极开展航天技术转化应用,推进互联网、大数据、人工智能他那个煤矿安全生产深度融合,加快装备升级和信息化改造,强化重大灾害预警,逐步拓展人员位置监测,研究探索在采煤机、掘进机、矿车等设备上的位置监测系统以实现远程监控。

二、提升协同效应,聚焦关键领域,面向行业需求加快核心技术突破

在国家煤矿安监局,以及兄弟央企、煤炭企业的大力支持下,航天科技集团与煤炭行业保持着良好的合作关系,并与行业内众多强企推进合作,在技术联合研发、新技术新产品推广应用、重大装备国产化等领域,积极开展深入合作,产生了许多创新技术成果,自主研发装备已经在行业得到应用,并取得了良好效果。尤其在打破国外垄断的关键技术,合作破解行业瓶颈方面,积极推动关联性技术产品转化,突破行业卡脖子技术瓶颈:

1.综采及掘进定位定向惯性导航系统。当前,煤矿综采工作面调直等关键问题,成为制约行业发展的卡脖子关键技术之一。航天科技集团依托在惯性技术和伺服控制技术领域的核心优势,研发的矿井综采工作面调直系统,实现了综采工作面的自动化调直,并已在山东枣庄傅村煤矿及平顶山平煤十矿完成了示范性应用,基本达到了国外同等产品水平,实现的指标优于国内用户提出的指标需求。该项目打破了国外高精度惯性导航产品在我国煤矿井下采煤系统应用的垄断,具有完全自主知识产权,研制单位还受郑煤机委托,开展具体技术攻关与工程样机研制,并签订了独家合作协议。

2.油型气监测监控技术及装备。煤矿因地质条件特殊带来煤层中含有大量油型气,并多以游离态存在于煤层中,难以有效捕捉,存在较大的安全隐患。航天科技集团在TDLAS(可调谐二极管激光吸收光谱技术)应用方面具有较高的技术成熟度。针对油型气的监测辨别,通过分析及技术路线的研究,初步确定TDLAS技术能够实现煤层气与油型气辨别,相关技术产品还能有效解决现有激光甲烷检测仪的误报问题,后续可开展现场应用测试,拓展产品适用性。

3.智能化采煤技术。航天科技集团依托航天伺服机、电、液、气控制技术,研制开发的采煤智能装备,可完成工作面采煤的自动化生产、液压支架及采煤机等设备的自主管理、设备故障智能诊断等,降低工人劳动强度和数量,提高了工作面生产效率,并已应用于国内多家大型煤矿集团,并积极推动智能化采煤技术研发,实现采煤过程无人干预、故障出现有报警、系统自有规避手段,并可以根据煤层变化自适应调整割煤,达到智能化无人开采。

4.煤岩识别技术。煤岩识别属于世界性难题,还没有成熟的解决方案。初步判断可以通过颜色、断面纹理、声音、震动几个方面,采用机器视觉和听觉结合的人工智能学习技术来解决这一问题。航天科技集团正积极探索通过煤岩识别软件算法,以及人工智能(AI)视频边缘结构化处理等技术,实现煤岩自动识别,并通过数据采集和现场验证,研究不同深度学习框架模型对煤岩实时分类的有效性,力争攻克这一技术难题。

5.多维临场感遥操作随动双臂机器人。航天科技集团研发的双臂拟人协作型机器人,操作员可以随动方式远程操控机器人,通过人在回路的形式,将人对危机的处置经验引入,进行危害处置、抢险救援、巡检探测等任务。机器人头部、腰部各具有两个自由度,双臂各有6个自由度,搭配履带式底盘及可换装的末端执行器,具备快速行进能力,复杂任务的处置能力,可快速换装特定末端执行器,另外具有接口丰富的特点,可搭载多种传感器及专用设备,从而适配更多任务要求,同时数据链系统可支持各类信息交互与终端技术。

6.集团级安全生产管理平台。航天科技集团集成应用国产自主卫星通信、视频智能分析、应急大数据平台等先进技术,为煤矿安全生产管理建立集团级的先进应用和安全保障,包括将国产卫星通信技术与基础电信运营商网络融合构建的多级数字会商系统,运用自主视频智能分析技术,实时动态识别生产区域内的人、车、物等目标,实时监测预警生产设备设施安全运行状态,保障生产过程安全,以及安全生产大数据中心与指挥中心。

7.安全生产监管信息化云平台。航天科技集团基于大数据、云计算、物联网、GIS等技术构建,和监管部门的进行交互汇报、面向生产经营单位的安全管理和安全监督,实现安全生产信息来源可查、去向可追、责任可究、规律可循,实现对煤矿企业重大危险源普查、自动辨识、分级管理、事故模拟、重大危险源应急救援预案管理等,并针对煤矿井下环境及关键设备的生产安全,基于视频监控系统,采用深度学习与图像处理算法结合的方法自动识别环境危险,智能监控设备运行状态,助推煤矿综采自动化、无人化能力提升。

8.薄煤层防爆指挥车。航天科技集团研发制造的薄煤层防爆指挥车是国内首辆适用于低高度薄煤层巷道的防爆指挥车,是国内首辆装备了防爆数字仪表装置和防爆暖风电机的车辆,也是国内首台装备了适用于小型车的防爆发动机的车辆,自主研发了防爆柴油发动机,干式防爆离合器以及防爆电气系统,将电启动改成气启动,对车架后梁进行了加强改进,并对车身进行局部改装等等,以满足井下防爆要求和井下场地要求,主要用于低高度薄煤层煤矿的领导下井指挥、少量人员运输以及应急抢险等工作需求。已成功应用于神东煤矿。

9.矿用救援车。航天科技集团研发制造的矿用救援车是国内首台适应于避难硐室的抢险救援车,是国内首台装备了压风、供水、供电、人员定位、通讯以及监测监控系统的车辆,填补了国内在井上快速移动救援上的空白,可实现对矿井灾难的快速救援,向救援指挥中心提供地下灾情的实时图像信息,厢体装载有井下救援设备,包括压风系统、供电系统、生命保障系统、应急通信系统、集中控制系统以及医疗自救和抢险救援系统。

10.应急通讯指挥车。航天科技集团研发制造的应急通讯指挥车系统系我国新一代机动指挥控制中心,主要由机动平台和装载在机动平台上的各种技术先进的指挥及通信设备构成。应急通讯指挥车系统具有快速响应性、可部署性、灵敏性、多功能性的特点,该系统可以向现场总指挥提供所需等决策信息,实施现场紧急救援指挥工作,可以保障政府领导和其他应急力量在紧急事件的处理过程中,快速、及时、准确地收集到决策信息,通过多种方式进行高效地沟通和指挥。

11.煤矿用电缆。航天科技集团研发制造的煤矿用电缆,是利用航天技术,采用新材料、新工艺、新结构、新装备研发的旨在加强煤矿安全基础建设、提升煤矿安全保障能力的系列产品,包括:煤矿用移动类软电缆、煤矿用固定敷设电力电缆、煤矿梭车用橡套软电缆、煤矿用拖曳橡套软电缆、煤矿变频器用软电缆等。与国家能源集团在矿用电缆、电力电缆等领域开展合作,双方合作研发的煤矿梭车用金属屏蔽橡套软电缆煤矿露天拖曳电缆产品已在神东煤炭集团实现了高端产品替代进口,正积极推动采煤机电缆国产化。

三、依托航天系统工程方法,加快产业发融合展,打造智能化解决方案

后续,航天科技集团将围绕打造形成全面感知、实时互联、分析决策、动态预测、协同控制的智能系统,实现煤矿开拓、采掘、安全保障、经营管理等过程的智能化运行,利用好航天技术转化,聚焦煤矿智能开采技术与装备、煤矿安全生产信息化技术、煤矿应急救援技术与装备等领域,加强与煤炭行业的对接交流,在煤矿安全基础建设上开展广泛合作,助力煤矿安全保障能力实现较大提升,具体有以下三方面举措:

(一)坚持将创新作为引领发展的第一动力,加快核心关键领域的技术攻关。重点开展智能化综采关键技术攻关,跟踪行业技术需求,帮助破解技术难题,加快实现智能化自适应无人采煤,践行无人则安、少人则安发展理念;在发展航天动力、制导导航与控制、电子信息等专业技术,开发高端装备与智能制造、新材料、云计算等新技术的同时,发掘与煤炭行业新的结合点,为后续发展注入新动能。与行业内广大企业、科研机构开展广泛合作,依托航天动力、制导导航与控制、电子信息等专业技术,并逐步开放高端装备、智能制造、新材料等新技术研发与试验验证能力,共同跟踪行业技术需求,合力破解技术难题,发掘与煤炭行业新的结合点,为后续发展注入新动能。

(二)探索建立科研单位与煤矿企业联合研制与应用试点机制,促进新技术的应用推广。借鉴成熟经验,鼓励集团公司内部科研单位与煤矿企业开展联合研制、集智攻关,为新技术、新产品搭建试验验证平台,探索在重点煤炭企业开展军工技术转化产品的试验与应用,帮助解决首台套研发应用问题,加快煤矿机器人产品定型,促进新型装备应用推广,为持续推进煤矿安全发展做好支撑。对于采煤智能装备、定位定向惯导系统、高端矿用电缆等,在技术上实现创新突破,并具有一定应用前景的技术产品及解决方案,进一步拓展与行业内合作,推动在重点煤炭企业示范应用,通过推广拥有自主知识产权的技术产品,实现国产化替代,有效降低煤炭企业使用成本,促进传统煤炭产业转型升级发展。

(三)借鉴系统工程方法,系统推进煤矿智能化建设。煤矿智能化建设是一项系统性工程,具有相当的复杂性,集团公司将发挥航天系统工程管理经验,对涉及相关领域实施总体考虑、协调推动,依托智能化控制系统,对煤矿生产各分系统进行有效监管控制,实现煤矿生产向少人、无人控制方向发展。通过助推产业政策的完善,形成良性发展局面。

​  航天是当今世界最具挑战性和广泛带动性的高科技领域之一,航天活动深刻改变了人类对宇宙的认知,为人类社会进步注入了强劲动力。航天科技集团将坚持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,切实落实与国家煤矿安全监察局战略合作框架协议,在煤矿安全基础建设上与煤矿企业、国内外同行以及社会各界携手共进,相互支持、相互促进,共同推动煤矿安全生产工作,实现煤炭行业高质量发展,为服务国家发展大局、增进人类福祉而不懈奋斗。


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