點擊查看詳細內容
 
   
加入收藏 中國煤炭工業協會主辦
  [首頁] 協會動態 | 行業動態 | 經濟運行 | 統計信息 | 科技進步 | 兩化融合 | 國際合作 | 安全生產 | 公文下載 | 煤炭大數據
項目建設 | 加工利用 | 人才培養 | 信用煤炭 | 政策法規 | 能源經濟 | 煤機裝備 | 價格指數 | 文化體育 | 會員之家
首頁 >> 人才培養 > 專家視野 > 正文
中國礦大(北京)校長葛世榮等講解煤礦智能化
字號:[    ] 發布時間:2020-03-16 13:52:02 來源:中國煤炭報

打造煤礦智能化的中國模式

葛世榮

 
  八部委聯合印發的《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》,為我國煤炭工業智能化發展指明了方向,是黨中央、國務院關于人工智能的決策部署在煤炭行業的重大行動,是中國制造2025戰略在煤礦企業的重大工程,為煤炭工業高質量發展帶來重大機遇。
 
  煤礦邁向智能化新階段
 
  智能化采煤是信息化與工業化在煤礦深度融合的體現,也是煤炭生產技術革命的重要途徑之一。自從上世紀50年代在英國誕生煤炭綜合機械化開采技術后,煤炭人就有一個夢想,期望有朝一日能實現智能化無人采礦。上世紀80年代末,國外采礦界開始了一些探索。40多年來,煤礦經歷了數字化、信息化、自動化等多個階段并不斷升級,可以說目前邁向智能化新階段。

  關于智能化煤礦或智能化開采,國內外有多種理解或定義,但至今對智能化煤礦還沒有給出規范化的定義,只是在學術界和產業界有一些不同表述。例如,2014年,我提出,智能化開采是指在不需要人工直接干預情況下,通過采掘環境的智能感知、采掘裝備的智能調控、采掘作業的自主巡航,由采掘裝備獨立完成的回采作業過程。這只是對煤礦最為重要的開采環節的智能化理解。

  當前,我國對智能制造研究較為深入,如果參照智能工廠的定義,我認為智能化開采是利用工業物聯網技術和泛在監控技術,構建信息管理和服務系統,增強煤炭生產全過程的可控性,減少采掘運生產線的人工干預,形成自學習自優化的安全高效工藝流程。

  我認為,煤礦智能化可以分為初級、中級、高級三個等級。初級智能化煤礦具有高端自動化的技術內涵,采、掘、運、通、排等主要生產及安控環節都能實現基于傳感信息反饋的計算機程序控制,在這個階段,仍有約50%的工序需要人為干預。中級智能化煤礦實現半自主化操作運行模式,各個生產環節具有部分的自主感知能力,能自動執行一些復雜條件的生產任務,但約有20%的工序還需要人為干預。高級智能化煤礦屬于全自主操作運行模式,對所有生產和保障環節具有廣泛感知能力,會自主決策運行,但鑒于煤礦生產的復雜性和特殊性,仍有約5%的工序需要人機交互。

  近10年來,我國煤礦智能化裝備技術快速發展,已由過去的落后于國外,發展到當今處于整體技術并行、局部技術超越的局面,國產的采煤機、液壓支架、運輸裝備、安全監控系統、巡檢機器人等已有較好的智能化內涵。但是,在高性能傳感器、自優化策略、自主控制、集群協作等方面還有不少問題有待解決,未來5年~10年應加強研究并爭取實現突破,使我國煤礦智能化進入中級水平,這是我們煤炭人為之奮斗的階段性目標。

  當前,需要選擇不同類型、不同地區的煤礦探索試驗智能化示范工程,例如華東礦區的深井開采煤礦、晉陜內蒙古礦區的千萬噸級煤礦、中原礦區的高瓦斯煤礦、西南礦區的中小煤礦,組成若干團隊定點、有針對性地提供全過程技術指導和幫助,從探索實踐中積累經驗、匯集技術,形成煤礦智能化建設的中國模式。
 
  一些關鍵核心技術存在短板

 
  煤礦智能化建設是近10年世界煤炭開采技術的研究熱點。在習近平總書記2014年6月13日對能源革命發表重要講話之后,加快煤礦智能化技術發展成為我國煤炭工業轉型升級的驅動力、促進煤炭開采技術革命的聚集力。可以說,當前的煤礦企業界無人不談智能化,否則就會有跟不上步伐的危機感,科技界無話不講智能化,否則就有落后于生產實踐的緊迫感。在這種智能化生態下,采煤工作面首先成為我國煤礦智能化的先行落腳點,目前全國已建成200余個不同層次的智能化采煤工作面。據我所知,這個數量在世界采煤國家中是最多的,對于大幅度減少我國煤礦采煤工作面作業人員、提高采煤安全水平具有示范引領作用和變革性意義。其次,我國對煤礦機器人技術重點研發及應用領域做了系統性的規劃部署,當前許多企業都在研制和試驗各種煤礦機器人,這是實現煤礦智能化的重要體現形式之一,也是為未來煤礦實現智能化之后,讓機器人完成井下危險部位監控和重要搬運、維護任務的保證。

  但是,煤礦智能化的一些關鍵核心技術還存在短板或空白,主要體現為四方面。一是煤礦智能化整體技術架構還未明確,需要對此加強頂層設計,形成一整套技術標準,以引導煤礦智能化單元、設備以及系統研發和應用。二是煤礦智能化的關鍵技術有待突破,例如精準可靠傳感技術、煤礦生產大數據技術、煤礦災害風險超前感知技術、井下定位導航技術、采礦設備自動駕駛技術、重載移動作業機器人技術等。三是智能化發展存在不均衡問題,目前在采煤工作面智能化方面發展較快,而在掘進工作面、輔助運輸、設備搬家轉場等方面的智能化技術滯后、發展較慢。四是缺少針對煤礦特殊條件的智能化系統軟件。在智能化較早發展和應用的其他行業,操作系統軟件都是智能化的基礎和脊梁,例如數控加工系統有FANUC、SIEMENS(840D)、NUM操作系統,工業機器人有ROS操作系統,智能工廠有MES、ERP、CIM/SFC系統。而在煤礦領域,盡管已有一些數據管理、呈現和運用的軟件,但無論是單機設備還是系統集群都缺乏具有統一性、互換性、開放性的操作軟件。
 
  機器人將在智能化系統中占重要位置
 
  隨著我國煤礦智能化建設工作不斷推進,需要堅實的基礎理論研究作為基礎。

  至今,國家已批準立項了“深部危險煤層無人采掘裝備關鍵基礎研究”“煤礦井下無人化綜采機組的智能感知與協同控制基礎研究”“煤礦智能開采安全技術與裝備研發”“千萬噸級特厚煤層智能化綜放開采關鍵技術及示范”“數字煤礦及智能化開采基礎理論研究”等一批基礎研究項目。從今年開始,國家自然科學基金在冶金與礦業學科目錄中增設了“智能礦山”方向,科技部在重點研發計劃的智能機器人領域增設煤礦機器人資助方向,其中包括井下精準定位與導航、自主學習模型、自動駕駛決策、掘進機器人、輔助運輸機器人、鉆孔探測機器人等關鍵基礎研究。

  機器人技術由來已久,它是擬人智能化的最集中、最具體、最完美的體現。去年初,國家煤監局發布了5類38種煤礦機器人的重點研發與應用目錄,也可以認為是一部技術方向指南。據我所知,這是世界上涵蓋種類最全、技術內涵最明晰的煤礦機器人技術體系,表明我國對煤礦機器人研發與應用的謀劃站在高位、走在前面。

  煤礦機器人將在未來煤礦智能化系統中占有重要位置。它是實現無人值守、無人巡檢、無人排險、無人駕駛而替代人工操作的智能機器載體。實際上,機器人化采礦裝備也是煤礦機器人的一種體現,它對采、掘、運機器賦予一定程度的機器人功能,以機群自主協作、人機交互的方式完成預定的采礦任務。

  目前,煤礦機器人技術較為成熟的是輕載機器人,重載化、自行走的機器人還存在驅動電機功率不足、減速器壽命不長、蓄電池容量不足、作業臂強度不高、輕量化材料防爆性能不明等問題。這些問題是煤礦機器人的特有難題,其他工業領域對其研究不多。因此,煤炭行業的高校和科研機構應把機器人技術與行業特點、專業功能緊密結合起來,加強協同創新,一同攻克煤礦機器人的難關。
 
  加強基礎研究,培養智能化新工科人才
 
  人才是煤礦智能化的頂梁柱,未來煤炭開采的全智能化過程需要具有煤礦基礎、智能生產、智能監控、智能運維、智能安控復合知識的新工科人才。
  
  為此,中國礦業大學(北京)設立了機器人工程專業,已開始招生和學生培養;設立了智能采礦工程專業方向,啟動該方向本科生和研究生的培養;成立了國內高校首家智慧礦山與機器人研究院、機器人化采掘裝備研究所,致力于培養一批煤礦智能化方面的青年教師和研究生,也為煤礦企業提供新技術和新成果。

  最近,應急管理部和教育部批準中國礦業大學(北京)與中國安科院共同成立國家安全科學與工程研究院,我們將以此為平臺加大智能安全監控、智能應急救援方面的人才培養力度。未來,我們將進一步加強人工智能、大數據、智能裝備制造等專業建設,就像上世紀80年代初期,我國為了發展煤礦機械化開采,專門設立煤礦機械化、煤礦自動化專業一樣,形成有針對性、系統性的煤礦智能化專門人才培養體系。

  同時,中國礦業大學(北京)把煤礦智能化發展作為改革人才培養、拓展學科方向的重大機遇,積極加強與高水平研發機構的深度合作。

  例如,中國礦業大學(北京)與中國煤炭科工集團建立了智能礦山、煤礦機器人方面的協同創新合作體,與鄂爾多斯市合作研究智能化開采技術系統,與石家莊煤機公司合作研發重載煤礦機器人、無人駕駛膠輪車,與天地科技上海分公司、鄭州煤機集團、太重煤機集團聯合研發智能化采煤裝備,與開誠電氣公司合作研發巡檢機器人。此外,中國礦業大學(北京)與中國煤炭科工集團、中國聯通組建了地下空間5G技術創新應用聯合實驗室。這是一種產學研用緊密融合的創新模式,形成了從研究到應用的暢通機制。我認為,這些合作是開放的、包容的,將為我國煤礦智能化技術發展提供一個共建共享的合作平臺。

  (作者系中國礦業大學(北京)校長,稿件由本報記者王世雅采訪整理)
 

 
促進科技成果在煤礦應用轉化

張興

 
  近日,八部委聯合發布了《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》,對煤礦智能化建設目標、標準、形式、途徑、人才、制度等多方面進行了明確。這對于我們積極探索以人工智能技術與現代煤炭開發利用深度融合為主線,實現礦井安全、綠色、低碳、高效、智能的高質量發展模式,具有重要指導意義。

  2019年,同煤集團先后組織開展了國家“十三五”資源領域重點研發項目——“千萬噸級特厚煤層智能化綜放開采關鍵技術研究及示范”,在集團煤礦應用了產量平衡時空預警系統、無軌膠輪車智能調度系統、安全雙重預防管理信息系統和智能巡檢機器人等一大批在行業內達到世界先進水平的優秀科技成果。以塔山煤礦為例,隨著煤礦智能化建設的推進,單井口產量、工作面單產、人均效率、煤炭回收率、成本利稅率等方面均已經跨入世界一流水平行列。

  2020年,塔山煤礦將瞄準建設“四高四優”千萬噸級現代化礦井目標,全力推進智能化綜放工作面項目實驗工程,切實打造國內產量最大、技術最先進、作業人員最少的1500萬噸智能化綜放工作面典范,并總結研發特厚煤層智能化綜放開采成套技術,在礦井所有綜放工作面推廣;繼續擴大煤礦機器人的使用范圍,積極與科研院所合作,開發研究智能瓦檢機器人、水倉清掏機器人、矸石分選機器人、鉆探機器人、自動噴漿機器人、應急救援機器人等先進技術裝備;逐步更新掘進系統設備,在掘進機自主導航、系統聯動、人員安防等方面探索智能化綜合快速掘進模式,填補綜合快速掘進系統空白;建立通風智能監測與調控系統,實現礦井通風系統實時監測,顯示井下巷道的風流、自動風門和自動風窗設備的運行狀態,實現對風量的精確分析和調控;積極探索應用安全生產大數據、5G技術,真正實現“員工少跑腿、機器多干活、數據多跑路”的目標。

  未來幾年,塔山煤礦將進一步完善智能化礦山頂層設計,借鑒杭州、深圳等智慧城市建設理念及思路,跳出煤礦看自身,重新梳理智能化建設思路,立足當前、規劃未來,以培育核心技術、融合發展為目標,不斷拓展煤礦高質量智能化發展的視野,促進高端跨界合作,使智能化礦山建設做到統籌規劃、合理布局、推進有序。

  具體來講:一是引進京東、淘寶在物流配送、物資管理等方面的先進經驗和技術,扭轉煤礦物資管理及機電裝備全生命周期管理落后的局面;二是充分借鑒谷歌、阿里等數據處理大公司的先進經驗,探索煤炭行業自身盤活數據、實現數據價值增值之路;三是將AI智能化深度學習(機器自感知、自學習、自修正、自決策)作為智能化礦山建設的核心指標和核心價值重新定位,統籌規劃礦山智能化推進步驟,不斷推動AI技術在煤礦安全生產管理方面的深度應用。

  同時,我們仍舊面臨“智能化礦山建設技術標準體系還在探索、一些重大技術課題研究尚在起步、系統性持續創新能力尚未形成、智能化礦山如何定位”等諸多問題。未來,我們將堅持綠色發展戰略,邊探索邊實踐邊突破、邊總結邊完善邊提升,不斷推進智能礦山建設相關科技成果應用轉化,充分發揮企業人才、環境、制度優勢,為新技術的研發、應用和推廣營造良好環境,與國內外科研單位及企業開展深度合作,努力成為一流的智能化礦井典范。(作者系山西大同煤礦集團塔山煤礦機電副總經理,稿件由通訊員吳玲、劉洋整理)
 

 
助推煤炭技術變革與轉型升級

王立寶

  八部委聯合印發的《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》(以下簡稱《指導意見》)對煤礦智能化定義作了很好的科學性解釋,對于煤企轉型升級、高質量發展具有里程碑意義。

  一是為高質量發展提供了強勁引擎。黨的十九大以來,我國各行業資源配置效率全面提高,但煤礦還缺乏先進的高精度設備和精通智能技術的復合型人才。智能化開采是推進煤炭生產方式和發展模式深層次變革的重要途徑,也是實現煤炭工業高質量發展的必由之路。抓住新一輪科技革命和產業變革的機遇,才能真正實現煤礦智能化從點的突破到系統能力的提升。

  二是為產業升級指明了前進方向。煤企急需加快推進供給側結構性改革,推動智能化技術與煤炭產業融合發展。《指導意見》明確了礦山智能化建設三個階段性目標,為今后煤礦企業煤炭技術變革與產業轉型升級提供了行動指南。

  三是為本質安全夯實了基礎。加快智慧礦山建設,全面推進機械化換人、自動化減人,運用技術手段實現科技興安、技術保安,已成為推動煤炭開采技術變革和有效破解安全生產難題的必然選擇,亦是行業應對資源約束和安全挑戰的戰略選擇。

  山東能源龍礦集團早在2003年就提出了創建國內一流信息化礦井的目標,2006年踏上信息化發展新征程,連續多年跨入中國企業信息化500強行列。

  未來,龍礦集團將在以下五個方面加快推進智慧礦山建設。

  一是大力推進采煤智能化。龍礦集團去年建成了首個薄煤層智能化工作面和沖擊地壓礦井綜采放頂煤智能化工作面。下一步,龍礦集團將以點帶面、一礦一策,繼續推廣智能控制技術和可視化遠程干預控制技術,計劃2020年使沖擊地壓礦井采煤工作面全部實現智能化開采,力爭遠程控制工作面達到四個以上。

  二是有序推進掘進智能化。積極推廣應用煤巷掘、支、運三位一體高效快速掘進技術和巷道硬巖掘進機(TBM),逐步實現掘進快速化、智能化。同時,與科研院校和相關企業積極合作,研究掘進工作面遠距離操控。

  三是加快推動人工智能應用。加快推廣井下皮帶巡檢、供電場所巡檢、選矸等技術成熟的機器人,持續推進智能化減人、換人,逐步實現關鍵崗位機器人替代、生產過程智能控制,爭取所有重點崗位、高風險崗位全部采用機器人代替人工作業,進一步降低井下勞動作業風險。2020年,在沖擊地壓礦井進行試點,在副井井筒安裝巡檢機器人,設置照明和全景攝像儀,之后逐步向其他礦井推廣應用。同時,構建AI全視化安控體系,基于視頻AI技術,結合物聯傳感數據,實現對人、物、環數據的監測,將井下場景、生產設施數字化。

  四是充分發揮智慧平臺作用。全面落實“兩個中心、三個平臺”頂層設計。“兩個中心”:基礎網絡服務中心和云計算服務中心。“三個平臺”:安全生產管控平臺、經營管理決策平臺、黨建組織宣傳平臺。圍繞煤炭生產,逐步建立自動控制、信息集中、數據整合、智能分析的智慧礦山,加快推進信息化與工業化深度融合進程。

  五是培養高素質人才隊伍。廣泛開展各種形式的智能化建設、應用、技能競賽和崗位練兵活動,進一步提高智能化人員專業素質和崗位能力,加強復合型人才建設。加強與高校聯合開展智能化相關技術培訓,以滿足現場實際需求為方向,優化知識結構,提升業務能力。

  (作者系山東能源龍礦集團副總經理、總工程師)

 網站聲明:凡本網轉載自其它媒體的各類新聞,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同
 其觀點和對其真實性負責。
 熱點新聞                       更多>>
 
 圖片新聞 
 
點擊進入網站
點擊進入網站
相關鏈接
網站地圖  |  版權聲明 |  設置首頁 |  關于我們 |  宣傳服務
 主辦:中國煤炭工業協會 承辦:中國煤炭工業協會統計與信息部 
技術支持:北京中煤時代科技發展有限公司
copyright  © 2008 國家煤炭工業網    京icp備020447號 
京公網安備 11010602005268號 
fun88体育 <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <文本链> <文本链> <文本链> <文本链> <文本链> <文本链>