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王國法:煤礦智能化支撐煤炭工業高質量發展
字號:[    ] 發布時間:2020-03-12 10:27:01 來源:中國煤炭報


作者:王國法 

中國工程院院士、中國煤炭科工集團首席科學家

  原文如下:

  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里程碑意義。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為煤炭企業指明了發展方向,符合世界產業科技發展潮流,符合國家發展戰略,符合企業發展要求,煤礦智能化已成為不可逆轉的大趨勢。

  01階段性目標科學可行

  煤礦智能化是煤礦綜合機械化發展的新階段,是煤炭生產力和生方式革命的新方向。我國煤礦綜合機械化經過四十多年的發展取得了歷史性的巨大成績,煤礦生產力和安全生產面貌發生了翻天覆地的變化,全國已基本實現煤礦機械化和綜合機械化,為新時期發展煤礦智能化奠定了良好基礎。

  智能化煤礦就是要將物聯網、云計算、大數據、人工智能、自動控制、移動互聯網、智能裝備等與煤炭開發技術與裝備進行深度融合,形成全面自主感知、實時高效互聯、智能分析決策、自主學習、動態預測預警、精準協同控制的煤礦智能系統,實現礦井地質保障、煤炭開采、巷道掘進、主輔運輸、通風、排水、供電、安全保障、洗選運輸、生產經營管理等全過程的安全高效智能運行。

  “十三五”以來,我國煤礦智能化發展很快,取得了一些重要成果,但總體上還處于煤礦智能化發展的初級階段。

  煤礦智能化是一個不斷發展的過程,智能化水平也是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范煤礦,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,為煤礦智能化發展提供了支撐條件。按照典型示范、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、帶動性強的煤礦示范工程,形成多種煤礦智能化產業發展模式,這一目標是科學可行的。
 
  02重點建設十大智能系統

  《指導意見》強調要加強頂層設計,科學謀劃煤礦智能化建設。煤礦智能化是一個系統工程,智能化煤礦必須實現開拓、采掘(剝)、運輸、通風、洗選、安全保障、經營管理等全過程的智能化運行,各個環節缺一不可。一些煤礦在信息化建設中因沒有統一規劃設計,造成多系統互不兼容,形成信息孤島,使這些系統無法互聯互通。因此,煤礦智能化建設必須吸取這些教訓,把頂層設計作為總綱,一張藍圖做到底。

  智能化煤礦要重點建設十大智能系統,包括:煤礦智慧中心及綜合管理系統、煤礦安全強實時通信網絡及地下精準位置服務系統、地質保障及4D-GIS動態信息系統、巷道智能快速掘進系統、開采工作面智能協同控制系統、煤流及輔助運輸與倉儲智能系統、煤礦井下環境感知及安全管控系統、煤炭洗選智能化系統、礦井全工位設備設施健康智能管理系統、煤礦場區及綠色生態智能系統等。

  煤礦十大主要智能系統分別由若干個相關煤礦智能化子系統組成,數以百計的煤礦智能化子系統協同運行,構建起煤礦智能化巨系統。

  03開展關鍵技術攻關

  《指導意見》提出,推進科技創新,提高智能化技術與裝備水平,為“十四五”煤炭科技攻關指明了方向。

  一方面,我們應當瞄準未來5年~10年煤礦智能化發展面臨的重大基礎科學問題,從智能感知、分析、決策與控制等方面,加強從零到一的基礎創新。

  另一方面,要推進建設國家級重點實驗室和工程(研究)中心,支持建設煤礦智能化技術創新研發平臺,加強對核心基礎零部件、先進基礎工藝、關鍵基礎材料等共性關鍵技術的研發。

  重點突破精準地質探測、精確定位與數據高效連續傳輸、智能快速掘進、復雜條件智能綜采、連續化輔助運輸、露天開采無人化連續作業、重大危險源智能感知與預警、煤礦機器人及井下數碼電子雷管等技術與裝備。加快智能工廠和數字化車間建設,推進大型煤機裝備、煤礦機器人研發及產業化應用,提高智能裝備的成套化水平。

  煤礦智能化涉及到與物聯網、大數據、云計算、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、云、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了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新模式,逐步構建起創新包容的煤礦智能化產業生態。

  04加大政策支持力度

  煤礦智能化建設需要有一定資金的投入,但能實現更高的效率和安全效益,這已被實踐所證明。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,技術與生產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范煤礦,給予產能置換、礦井產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范圍,探索研究將相關投入列入安全費用使用范圍。研究相關產業扶持政策,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準規范依據的突出問題,《指導意見》提出,強化標準引領,提升煤礦智能化基礎能力。過去一年里,我們以中國煤炭科工集團為主體開展了煤礦智能化標準體系的研究,已提出煤礦智能化標準體系框架,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”等相關標準文本,并啟動煤礦智能化技術標準專項。

  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,做好標準體系的建設和人才培養。

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