工(gōng)業互聯網已來，如(rú)何賦能煤炭？

5G下井、機器人(rén)上崗、數字員工(gōng)誕生(shēng)……在國家新基建戰略和八部委《關于加快(kuài)煤礦智能化發展的指導意見》的引導下，以數字化、智能化平台爲核心的工(gōng)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(rén)重點研發目錄、推動成立煤礦機器人(rén)協同推進中心，山(shān)東、山(shān)西、河南(nán)、河北、安徽、貴州、内蒙古等産煤省份紛紛出台煤礦智能化發展實施意見，山(shān)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(rén)，全國已建成300多個智能化工(gōng)作(zuò)面，更多礦工(gōng)可(kě)坐(zuò)在地面集控中心将煤炭從百米乃至千米深處安全地采上來。

業界認爲，相(xiàng)關部門、業内專家、煤企領導甚至普通礦工(gōng)傾注心力的背後，是煤礦智能化、煤炭工(gōng)業互聯網可(kě)以在更高層級、更大(dà)範圍爲煤炭工(gōng)業轉型升級和煤礦本質安全水平提升賦能。

打造煤炭工(gōng)業互聯網

有需求有基礎

工(gōng)業互聯網，互聯網的下半場，其本質是通過工(gōng)業互聯網平台将設備、生(shēng)産線、工(gōng)廠、供應商、産品和客戶緊密地連接融合起來。打造工(gōng)業互聯網，網絡是基礎，平台是核心，安全是保障。

煤炭是我國第一大(dà)能源，煤炭行業産業規模大(dà)、分(fēn)布地域廣、危險系數高，具有基于工(gōng)業互聯網促進行業轉型升級、提升安全生(shēng)産水平的訴求。而近年(nián)來煤礦機械化、信息化、自(zì)動化水平的提高，爲煤炭行業建設應用工(gōng)業互聯網平台打下了良好基礎。

全國政協常委、中國安全生(shēng)産科(kē)學研究院院長張興凱表示，做好煤炭這篇文章(zhāng)，要以數字化、網絡化、智能化爲核心，加快(kuài)現代科(kē)學技術與煤炭行業深度融合，推動智能礦山(shān)示範工(gōng)程建設，推進煤炭生(shēng)産方式轉變，逐步實現煤礦生(shēng)産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，爲煤礦企業安全生(shēng)産賦能，爲煤炭流通、使用企業賦能。

“煤炭工(gōng)業互聯網是一個煤流物聯網，是與煤炭行業緊密相(xiàng)關的一個全要素、全産業鏈的互聯體系，将數字化全面連接煤炭生(shēng)産、洗選加工(gōng)、運輸、銷售、使用以及安全監管、企業決策、生(shēng)态影(yǐng)響等方面，屬于煤炭行業更高層級、更大(dà)範圍的信息化與工(gōng)業化緊密融合應用的概念。”中國礦業大(dà)學（北京）校(xiào)長葛世榮說。

“以5G、工(gōng)業互聯網等爲基礎的數字基礎設施可(kě)看(kàn)作(zuò)是煤礦智能化的‘地基’，智能化生(shēng)産技術與系統是其‘内核’。”中國煤炭工(gōng)業協會副會長、中國煤炭學會理(lǐ)事(shì)長、煤礦智能化創新聯盟理(lǐ)事(shì)長劉峰說。

實際上，在礦山(shān)領域，煤礦擁抱工(gōng)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(dà)多數煤礦已建成工(gōng)業環網及通信系統。除了Wi-Fi和4G通信系統，國有大(dà)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，爲井下海量數據傳輸築起一條大(dà)帶寬、低時延、廣連接的“高速公路(lù)”。“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(shān)介紹，一是綜采系統智能化，二是掘進系統自(zì)動化，三是機電硐室無人(rén)巡檢。

除了網絡系統，煤礦工(gōng)作(zuò)面采掘控制系統、膠帶運輸控制系統、地面生(shēng)産控制系統、主扇、壓風機、井下排水系統、污水處理(lǐ)系統、提升系統、瓦斯抽放(fàng)系統、電力控制系統等，也實現了設備數據的實時采集與自(zì)動化控制，達到了減人(rén)提效的目的。

在人(rén)員和環境監測方面，全國煤礦已全部建成安全監控、人(rén)員定位、緊急避險、壓風自(zì)救、供水施救、通信聯絡六大(dà)系統和工(gōng)業視頻監控系統。

不僅要網絡，還要有平台。煤炭工(gōng)業互聯網管理(lǐ)平台的建設步伐正在加快(kuài)。

2018年(nián)9月，中國煤炭工(gōng)業協會信息化分(fēn)會、兖礦集團、山(shān)東能源集團、華爲集團、煤礦安全管理(lǐ)雲服務技術創新中心聯合發布了國内第一個礦山(shān)工(gōng)業互聯網平台——“中國礦山(shān)安全雲”，實現了煤炭工(gōng)業生(shēng)産智能化、管理(lǐ)高效化、産業互聯化、決策數據化。

山(shān)西科(kē)達自(zì)控股份有限公司提出了基于“裝備雲”平台的礦山(shān)與建築智能設備上雲解決方案。中煤集團自(zì)主開發運營的煤礦機械制造行業“億礦雲”平台被列入工(gōng)業和信息化部 2019 年(nián)制造業“雙創”平台試點示範項目名單。

兖礦集團深入實施“互聯網+”戰略，啓動三化建設攻堅行動，加強與 IBM、SAP合作(zuò)，加快(kuài)實施大(dà)數據工(gōng)程總體規劃及工(gōng)業互聯網平台的研發。

山(shān)東能源臨礦集團融合大(dà)數據、人(rén)工(gōng)智能等技術，在私有雲部署構建RPA機器人(rén)生(shēng)産平台，上線應用以數據機器人(rén)爲代表的數字員工(gōng)。

作(zuò)爲工(gōng)業互聯網的重要組成部分(fēn)，工(gōng)業互聯網标識解析體系爲工(gōng)業互聯網連接的對象提供統一的身(shēn)份标識和解析服務。2019年(nián)底，由山(shān)西省大(dà)同市政府和同煤集團共同建設的國家首個煤炭行業工(gōng)業互聯網标識解析二級節點正式上線運行，并與國家頂級節點對接，爲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(nián)3月14日(rì)，工(gōng)業和信息化部、應急管理(lǐ)部、國家煤礦安全監察局聯合召開煤炭行業工(gōng)業互聯網應用工(gōng)作(zuò)座談會。會議當天，由國家煤礦安全監察局科(kē)技裝備司副司長、信息辦主任王素鋒牽頭的專項工(gōng)作(zuò)小組成立。

“我們成立了由中國安全生(shēng)産科(kē)學研究院、中國工(gōng)業互聯網研究院、中國礦業大(dà)學（北京）、中國煤炭科(kē)工(gōng)集團、兖礦集團、同煤集團、浪潮集團等業務骨幹組成的業務工(gōng)作(zuò)小組，形成了‘2+3+2’（兩院、三企、兩 IT 公司） 的工(gōng)作(zuò)模式，目的是發揮各自(zì)優勢，高效推進工(gōng)作(zuò)。”王素鋒說。

工(gōng)業互聯網應用

爲煤礦賦能

加快(kuài)發展煤炭工(gōng)業互聯網，不僅可(kě)以大(dà)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(lù)徑。

“對于煤礦本質安全來說，主抓兩方面：一是安全生(shēng)産，二是風險管控。”王素鋒表示，一方面，煤礦生(shēng)産實現了智能化、無人(rén)化，将人(rén)從危險的崗位上解放(fàng)出來；另一方面，對煤礦生(shēng)産過程中的危險因素、變化情況全部掌握，進而作(zuò)出預判，消除隐患、降低風險，實現本質安全。

煤炭工(gōng)業互聯網包含的鏈條很多，怎樣賦能煤礦本質安全？王素鋒認爲，主要通過煤礦安全監測監控，也就(jiù)是說，将國家煤礦安全監察局建立的全國煤礦安全生(shēng)産風險監測預警系統納入進來，實現對煤礦安全管理(lǐ)、生(shēng)産環境、工(gōng)業視頻等信息的全面掌握，輔助監察執法，通過分(fēn)析研判及時排除隐患。

“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(jiù)越準确，就(jiù)越有利于安全生(shēng)産。”王素鋒舉例說，通過建設煤炭工(gōng)業互聯網，井下一氧化碳、瓦斯、風速、溫度等參數可(kě)監測，人(rén)員數量及所在位置能掌握，設備運行情況看(kàn)得(de)到，人(rén)、機、環、管安全四要素摸得(de)清，擺在人(rén)們面前的就(jiù)是一座透明礦山(shān)。

“工(gōng)業互聯網對煤礦安全生(shēng)産的賦能主要體現爲掌握安全參數，進而對煤礦的安全風險進行預知預判，做到可(kě)防可(kě)控。2018年(nián)、2019 年(nián)、2020 年(nián)，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(gōng)程，用三年(nián)的時間，全面提升煤礦安全監控系統的可(kě)靠性、穩定性和數字化、智能化水平，爲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、丢包現象嚴重，不安全、不可(kě)靠、不能遠程操控。應用5G技術後，時延控制在20毫秒以内，技術人(rén)員在地面操控設備感覺不到時延，跟在現場操作(zuò)一樣。在鄭海山(shān)看(kàn)來，5G 技術的落地能有效解決煤礦生(shēng)産現場海量數據及視頻傳輸業務的瓶頸問題，包括水、火(huǒ)、瓦斯、頂闆信息的精準預測預報，煤岩精準預測和探測，設備故障遠程診斷和智能聯動，智能巡檢，無人(rén)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(fēn)析、研判、施策；二是智能化生(shēng)産；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，煤炭行業将會發生(shēng)革命性的變化。”

王素鋒介紹，目前，全國煤礦安全生(shēng)産風險監測預警系統已聯網2600多處煤礦，預計今年(nián)底聯網煤礦數量将達到3000餘處。同時，利用聯網數據開展綜合風險動态分(fēn)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。煤炭企業将工(gōng)業化與信息化融合，是一個把新技術轉化爲新動能的賦能過程。從礦井内部講，工(gōng)業互聯網不但(dàn)可(kě)以實現礦井設備間的互聯互通，還可(kě)實現生(shēng)産條件(jiàn)與生(shēng)産組織的智能決策，使得(de)生(shēng)産組織更安全、更科(kē)學、更高效；從礦井外部講，工(gōng)業互聯網将實現設備智能診斷、全生(shēng)命周期管理(lǐ)，還可(kě)以根據生(shēng)産情況确定材料采購，也可(kě)以根據銷售情況，科(kē)學确定生(shēng)産組織，制定生(shēng)産計劃，從而打造智能礦山(shān)、智慧礦山(shān)。

“5G技術跟智能化相(xiàng)結合後，能更好地爲煤炭企業賦能，有助于解決高效生(shēng)産的問題。”張興凱說，比如(rú)井下實現智能化、無人(rén)化生(shēng)産後，就(jiù)可(kě)以根據生(shēng)産條件(jiàn)決定送風量的大(dà)小，從而節約能源資源、降低生(shēng)産成本。

智能化生(shēng)産不隻是煤炭企業内部的問題。目前，全國正常生(shēng)産礦井約3300處，涉及二三百萬名煤礦工(gōng)人(rén)、數千萬套設備，上遊連接電網、制造廠家、通信企業等，下遊用戶涉及電力、鋼鐵、化工(gōng)、建材、鐵路(lù)、港口等企業，缺少任何一個環節，煤炭行業的工(gōng)業互聯網都(dōu)不完整。

打牢基礎破除障礙

積極擁抱工(gōng)業互聯網

新基建推動之下，工(gōng)業互聯網生(shēng)長爲未來産業發展的“新底座”。

煤炭作(zuò)爲傳統産業，已經站(zhàn)在轉型升級的風口，積極擁抱工(gōng)業互聯網是趨勢更是必然。但(dàn)煤炭工(gōng)業互聯網覆蓋面廣、數據量大(dà)，實現行業上中下遊全要素、全産業鏈、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(gōng)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(gōng)業互聯網的認識不足；二是煤礦數字化、信息化的基礎打得(de)不牢，發展不平衡；三是煤炭工(gōng)業互聯網尚缺乏頂層設計；四是跟上下遊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(gōng)作(zuò)要做。

“數字化是工(gōng)業互聯網的基石，數字化、信息化的基礎打得(de)不牢，就(jiù)無法與上下遊打通，但(dàn)目前整個行業的發展不均衡。”王素鋒說。

另外，缺乏行業技術規範标準的支撐引領、網絡建設體系尚不完善、煤炭工(gōng)業互聯網産業支撐能力不足、井下互聯裝備升級改造進展緩慢(màn)、煤炭行業平台産業創新生(shēng)态尚未形成、網絡安全體系建設亟待加強等問題同樣阻礙着煤炭工(gōng)業互聯網的快(kuài)速發展。

對此，王素鋒表示，工(gōng)業互聯網落地到煤炭行業，要分(fēn)步走。首先，要讓全行業認識到煤炭工(gōng)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(gōng)業互聯網建設，争取更多的扶持，先搞試點，再擴大(dà)覆蓋面。通過試點，可(kě)以發現問題、解決問題，從而加快(kuài)推動煤炭工(gōng)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(gōng)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(zuò)爲新基建的主要内容之一，具有重要的戰略意義，政府部門、科(kē)研機構和安标中心應持開放(fàng)态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(rú)果采取封閉、拒絕的态度，将不利于行業的發展。”

“煤炭工(gōng)業互聯網不會一蹴而就(jiù)，應該是逐步發展完善的。有點才有網，由局部向全面，再由煤炭向上下遊發展。”國家煤礦安全監察局副局長宋元明在“工(gōng)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(gōng)業互聯網逐步向生(shēng)産、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(rén)員定位系統、工(gōng)業視頻系統聯網工(gōng)程爲基礎，逐步擴大(dà)數據的彙聚。比如(rú)，在安全數據方面，要從現有的産能、通風等數據，向沖擊地壓、水害、頂闆等數據擴展；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(shēng)産、安全數據，向煤炭生(shēng)産原材料供應、設備管理(lǐ)、煤炭洗選、運輸、營銷擴展；要以煤炭行業内鏈條向行業上下遊擴展，逐步發展爲縱橫交錯的格局。煤炭是第一次工(gōng)業革命的産物，煤炭工(gōng)業是傳統産業，但(dàn)中國能源生(shēng)産和消費的特點決定了煤炭工(gōng)業的重要地位。在第四次工(gōng)業革命的浪潮中，煤炭行業正在搶抓機遇，以工(gōng)業互聯網、智能化、5G爲工(gōng)具，實現數字化、智能化、智慧化的台階性邁進，努力實現習近平總書記要求的能源技術革命，使煤炭工(gōng)業實現更高質量、更有效率、更加公平、更可(kě)持續、更爲安全的發展，讓煤礦工(gōng)人(rén)更有獲得(de)感、幸福感、安全感。