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[中國煤炭報]工業互聯網已來,如何賦能煤炭?

2020-08-24 08:40 來源:中國煤炭報 打印 字體:【

5G下井、機器人上崗、數字員工誕生……在國家新基建戰略和八部委《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》的引導下,以數字化、智能化平臺為核心的工業互聯網正在與煤礦加速融合。

國家煤礦安全監察局發布5類38種煤礦機器人重點研發目錄、推動成立煤礦機器人協同推進中心,山東、山西、河南、河北、安徽、貴州、內蒙古等產煤省份紛紛出臺煤礦智能化發展實施意見,山西陽煤集團、焦煤集團建成井下5G網絡,同煤集團井下用上防爆巡檢機器人,全國已建成300多個智能化工作面,更多礦工可坐在地面集控中心將煤炭從百米乃至千米深處安全地采上來。

業界認為,相關部門、業內專家、煤企領導甚至普通礦工傾注心力的背后,是煤礦智能化、煤炭工業互聯網可以在更高層級、更大范圍為煤炭工業轉型升級和煤礦本質安全水平提升賦能。

打造煤炭工業互聯網,有需求有基礎

工業互聯網,互聯網的下半場,其本質是通過工業互聯網平臺將設備、生產線、工廠、供應商、產品和客戶緊密地連接融合起來。打造工業互聯網,網絡是基礎,平臺是核心,安全是保障。

煤炭是我國第一大能源,煤炭行業產業規模大、分布地域廣、危險系數高,具有基于工業互聯網促進行業轉型升級、提升安全生產水平的訴求。而近年來煤礦機械化、信息化、自動化水平的提高,為煤炭行業建設應用工業互聯網平臺打下了良好基礎。

全國政協常委、中國安全生產科學研究院院長張興凱表示,做好煤炭這篇文章,要以數字化、網絡化、智能化為核心,加快現代科學技術與煤炭行業深度融合,推動智能礦山示范工程建設,推進煤炭生產方式轉變,逐步實現煤礦生產安全監測與風險預警預報、煤炭能源安全監測與風險預警預報,為煤礦企業安全生產賦能,為煤炭流通、使用企業賦能。

“煤炭工業互聯網是一個煤流物聯網,是與煤炭行業緊密相關的一個全要素、全產業鏈的互聯體系,將數字化全面連接煤炭生產、洗選加工、運輸、銷售、使用以及安全監管、企業決策、生態影響等方面,屬于煤炭行業更高層級、更大范圍的信息化與工業化緊密融合應用的概念。”中國礦業大學(北京)校長葛世榮說。

“以5G、工業互聯網等為基礎的數字基礎設施可看作是煤礦智能化的‘地基’,智能化生產技術與系統是其‘內核’。”中國煤炭工業協會副會長、中國煤炭學會理事長、煤礦智能化創新聯盟理事長劉峰說。

實際上,在礦山領域,煤礦擁抱工業互聯網是比較早的,其探索也從未停止。

在網絡系統方面,目前,我國大多數煤礦已建成工業環網及通信系統。除了WiFi和4G通信系統,國有大型煤礦正在積極試點5G通信系統應用。陽煤集團新元公司、焦煤集團龐龐塔煤礦率先建成井下5G網絡,為井下海量數據傳輸筑起一條大帶寬、低時延、廣連接的“高速公路”。“新元公司正在推進5G技術井下三個場景的應用。”陽煤集團信息化部部長鄭海山介紹,一是綜采系統智能化,二是掘進系統自動化,三是機電硐室無人巡檢。

除了網絡系統,煤礦工作面采掘控制系統、膠帶運輸控制系統、地面生產控制系統、主扇、壓風機、井下排水系統、污水處理系統、提升系統、瓦斯抽放系統、電力控制系統等,也實現了設備數據的實時采集與自動化控制,達到了減人提效的目的。

在人員和環境監測方面,全國煤礦已全部建成安全監控、人員定位、緊急避險、壓風自救、供水施救、通信聯絡六大系統和工業視頻監控系統。

不僅要網絡,還要有平臺。煤炭工業互聯網管理平臺的建設步伐正在加快。

2018年9月,中國煤炭工業協會信息化分會、兗礦集團、山東能源集團、華為集團、煤礦安全管理云服務技術創新中心聯合發布了國內第一個礦山工業互聯網平臺——“中國礦山安全云”,實現了煤炭工業生產智能化、管理高效化、產業互聯化、決策數據化。

山西科達自控股份有限公司提出了基于“裝備云”平臺的礦山與建筑智能設備上云解決方案。中煤集團自主開發運營的煤礦機械制造行業“億礦云”平臺被列入工業和信息化部2019年制造業“雙創”平臺試點示范項目名單。

兗礦集團深入實施“互聯網+”戰略,啟動三化建設攻堅行動,加強與IBM、SAP合作,加快實施大數據工程總體規劃及工業互聯網平臺的研發。

山東能源臨礦集團融合大數據、人工智能等技術,在私有云部署構建RPA機器人生產平臺,上線應用以數據機器人為代表的數字員工。

作為工業互聯網的重要組成部分,工業互聯網標識解析體系為工業互聯網連接的對象提供統一的身份標識和解析服務。2019年底,由山西省大同市政府和同煤集團共同建設的國家首個煤炭行業工業互聯網標識解析二級節點正式上線運行,并與國家頂級節點對接,為同煤集團實現跨企業、跨行業、跨地區的數據查詢和共享奠定了基礎。

今年3月14日,工業和信息化部、應急管理部、國家煤礦安全監察局聯合召開煤炭行業工業互聯網應用工作座談會。會議當天,由國家煤礦安全監察局科技裝備司副司長、信息辦主任王素鋒牽頭的專項工作小組成立。

“我們成立了由中國安全生產科學研究院、中國工業互聯網研究院、中國礦業大學(北京)、中國煤炭科工集團、兗礦集團、同煤集團、浪潮集團等業務骨干組成的業務工作小組,形成了‘2+3+2’(兩院、三企、兩IT公司)的工作模式,目的是發揮各自優勢,高效推進工作。”王素鋒說。

工業互聯網應用,為煤礦賦能

加快發展煤炭工業互聯網,不僅可以大力推動煤炭行業數字化、網絡化、智能化建設,也是實現煤炭行業安全發展的必然要求和基本路徑。

“對于煤礦本質安全來說,主抓兩方面:一是安全生產,二是風險管控。”王素鋒表示,一方面,煤礦生產實現了智能化、無人化,將人從危險的崗位上解放出來;另一方面,對煤礦生產過程中的危險因素、變化情況全部掌握,進而作出預判,消除隱患、降低風險,實現本質安全。

煤炭工業互聯網包含的鏈條很多,怎樣賦能煤礦本質安全?王素鋒認為,主要通過煤礦安全監測監控,也就是說,將國家煤礦安全監察局建立的全國煤礦安全生產風險監測預警系統納入進來,實現對煤礦安全管理、生產環境、工業視頻等信息的全面掌握,輔助監察執法,通過分析研判及時排除隱患。

“掌握的安全數據越多,對于未來煤礦開采過程中的風險研判就越準確,就越有利于安全生產。”王素鋒舉例說,通過建設煤炭工業互聯網,井下一氧化碳、瓦斯、風速、溫度等參數可監測,人員數量及所在位置能掌握,設備運行情況看得到,人、機、環、管安全四要素摸得清,擺在人們面前的就是一座透明礦山。

“工業互聯網對煤礦安全生產的賦能主要體現為掌握安全參數,進而對煤礦的安全風險進行預知預判,做到可防可控。2018年、2019年、2020年,國家煤礦安全監察局開展了全國煤礦安全監控系統升級改造工程,用三年的時間,全面提升煤礦安全監控系統的可靠性、穩定性和數字化、智能化水平,為全國煤礦安全風險監測預警奠定了基礎。”王素鋒表示。

在這方面,率先應用5G技術的新元公司體會深刻。以前,井下設備也有無線接入,時延、掉線、丟包現象嚴重,不安全、不可靠、不能遠程操控。應用5G技術后,時延控制在20毫秒以內,技術人員在地面操控設備感覺不到時延,跟在現場操作一樣。在鄭海山看來,5G技術的落地能有效解決煤礦生產現場海量數據及視頻傳輸業務的瓶頸問題,包括水、火、瓦斯、頂板信息的精準預測預報,煤巖精準預測和探測,設備故障遠程診斷和智能聯動,智能巡檢,無人值守,精準定位等。

“煤礦安全發展有‘三架馬車’:一是風險智能化管控,實際上是對關鍵數據的采集、分析、研判、施策;二是智能化生產;三是監管監察。”王素鋒做了一個很形象的比喻,“這‘三架馬車’搞好了,煤炭行業將會發生革命性的變化。”

王素鋒介紹,目前,全國煤礦安全生產風險監測預警系統已聯網2600多處煤礦,預計今年底聯網煤礦數量將達到3000余處。同時,利用聯網數據開展綜合風險動態分析評估的系統也在建設中。

除了對本質安全的追求,煤炭企業還迫切希望利用智能化創新驅動來促使企業轉型升級。煤炭企業將工業化與信息化融合,是一個把新技術轉化為新動能的賦能過程。從礦井內部講,工業互聯網不但可以實現礦井設備間的互聯互通,還可實現生產條件與生產組織的智能決策,使得生產組織更安全、更科學、更高效;從礦井外部講,工業互聯網將實現設備智能診斷、全生命周期管理,還可以根據生產情況確定材料采購,也可以根據銷售情況,科學確定生產組織,制定生產計劃,從而打造智能礦山、智慧礦山。

“5G技術跟智能化相結合后,能更好地為煤炭企業賦能,有助于解決高效生產的問題。”張興凱說,比如井下實現智能化、無人化生產后,就可以根據生產條件決定送風量的大小,從而節約能源資源、降低生產成本。

智能化生產不只是煤炭企業內部的問題。目前,全國正常生產礦井約3300處,涉及二三百萬名煤礦工人、數千萬套設備,上游連接電網、制造廠家、通信企業等,下游用戶涉及電力、鋼鐵、化工、建材、鐵路、港口等企業,缺少任何一個環節,煤炭行業的工業互聯網都不完整。

打牢基礎破除障礙,積極擁抱工業互聯網

新基建推動之下,工業互聯網生長為未來產業發展的“新底座”。

煤炭作為傳統產業,已經站在轉型升級的風口,積極擁抱工業互聯網是趨勢更是必然。但煤炭工業互聯網覆蓋面廣、數據量大,實現行業上中下游全要素、全產業鏈、全價值鏈的全面連接任重道遠。

王素鋒表示,當前,構建煤炭工業互聯網還存在一些障礙:一是認識問題,行業和企業對煤炭工業互聯網的認識不足;二是煤礦數字化、信息化的基礎打得不牢,發展不平衡;三是煤炭工業互聯網尚缺乏頂層設計;四是跟上下游打通過程中存在業務協同和數據共享的問題。在這些方面,還有很多基礎工作要做。

“數字化是工業互聯網的基石,數字化、信息化的基礎打得不牢,就無法與上下游打通,但目前整個行業的發展不均衡。”王素鋒說。

另外,缺乏行業技術規范標準的支撐引領、網絡建設體系尚不完善、煤炭工業互聯網產業支撐能力不足、井下互聯裝備升級改造進展緩慢、煤炭行業平臺產業創新生態尚未形成、網絡安全體系建設亟待加強等問題同樣阻礙著煤炭工業互聯網的快速發展。

對此,王素鋒表示,工業互聯網落地到煤炭行業,要分步走。首先,要讓全行業認識到煤炭工業互聯網的重要性,積極參與進來。其次,政府部門要強力推動煤炭工業互聯網建設,爭取更多的扶持,先搞試點,再擴大覆蓋面。通過試點,可以發現問題、解決問題,從而加快推動煤炭工業互聯網發展。再其次,對于煤炭企業而言,要加速提升數字化、信息化水平。

5G技術是發展工業互聯網的一個重要支撐。在這方面,陽煤集團、焦煤集團已率先建成井下5G網絡,解決了數據升井的問題。“5G作為新基建的主要內容之一,具有重要的戰略意義,政府部門、科研機構和安標中心應持開放態度支持新技術在煤礦領域發揮優勢,推動煤礦智能化發展。”王素鋒說,“對于5G等新一代信息技術,如果采取封閉、拒絕的態度,將不利于行業的發展。”

“煤炭工業互聯網不會一蹴而就,應該是逐步發展完善的。有點才有網,由局部向全面,再由煤炭向上下游發展。”國家煤礦安全監察局副局長宋元明在“工業互聯網在煤炭行業應用”視頻會上說。

宋元明表示,支持從安全入手,開始建網。支持從煤礦安全工業互聯網逐步向生產、經營、運銷、制造擴展。以國家煤礦安全監察局在建的煤礦安全監控系統、人員定位系統、工業視頻系統聯網工程為基礎,逐步擴大數據的匯聚。比如,在安全數據方面,要從現有的產能、通風等數據,向沖擊地壓、水害、頂板等數據擴展;要從安全數據向智能化采煤、掘進、運輸、供電、排水等擴展;要從煤炭生產、安全數據,向煤炭生產原材料供應、設備管理、煤炭洗選、運輸、營銷擴展;要以煤炭行業內鏈條向行業上下游擴展,逐步發展為縱橫交錯的格局。煤炭是第一次工業革命的產物,煤炭工業是傳統產業,但中國能源生產和消費的特點決定了煤炭工業的重要地位。在第四次工業革命的浪潮中,煤炭行業正在搶抓機遇,以工業互聯網、智能化、5G為工具,實現數字化、智能化、智慧化的臺階性邁進,努力實現習近平總書記要求的能源技術革命,使煤炭工業實現更高質量、更有效率、更加公平、更可持續、更為安全的發展,讓煤礦工人更有獲得感、幸福感、安全感。

(記者:尚軍梅)

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