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助推煤礦智能化發展 5G已在全國200余家智慧礦山得到廣泛應用

2022-08-26 13:56:13 來源：人民郵電報

目前，隨著我國數字經濟的蓬勃發展，5G、大數據、人工智能等新興技術與各行業加速融合，日益成為經濟社會發展的“數字底座”。在數字化、智能化時代的浪潮中，各行各業都面臨著轉型升級的新課題。作為國民經濟體系的重要組成部分，礦業正以5G作為“新引擎”，為智能化轉型跨越和高質量發展注智賦能，在數字經濟新賽道上奮力奔跑，邁向新的征程。

智慧礦山中的5G“新引擎”

2021年7月，工業和信息化部聯合中央網信辦、國家發改委等九部門啟動實施《5G應用“揚帆”行動計劃(2021—2023年)》。一年來，我國5G應用不斷走深向實，為推動經濟高質量發展注入了強勁動力。相關數據顯示，截至今年5月底，我國5G應用已經覆蓋國民經濟40個大類。其中，5G已在全國200余家智慧礦山得到廣泛應用。

一直以來，礦山安全事故一直是行業痛點，礦山作業環境惡劣、生產技術滯后、招工困難也成為常態，再加上傳統作業管理模式帶來的一系列環境污染、資源浪費問題，這些都讓智慧礦山建設成為大勢所趨，智慧礦山也已成為我國礦山事業高質量發展要經歷的必然階段。經歷了機械化時代和自動化時代，以5G為代表的新一代信息通信技術的廣泛應用，為礦山開采業注入了強大的智慧力量。

智慧礦山是綜合技術的融合應用，通過5G、工業互聯網、云計算、大數據等前沿技術與現代礦山開發技術深度融合，礦山的智慧化建設初見成效。自動避讓行人，繞障礙物行駛，與前車保持安全距離，處置復雜突發路況，在空蕩蕩的駕駛室內，方向盤自己轉，油門、剎車自己踩，這是發生在陜西某煤礦無人駕駛測試現場的一幕。這些過去需要工作人員小心駕駛來完成的“動作”，現在通過礦用無人駕駛系統就能自動控制完成。

“煤炭是我國重要的基礎能源，煤炭需求量的增加也導致其開采難度不斷增大。從普通機械化、自動化到智能化，再到如今的智慧礦山，隨著5G日漸成熟，基于5G、數字孿生、仿真交互、人工智能技術成果的不斷應用，智慧礦山領域迎來了新基建熱潮，從而使各大礦山企業紛紛入局。”北京鼎視盛興科技有限公司總經理康新明告訴記者。

作為首批針對智慧礦山建設提出煤礦數字孿生應用的中小企業，北京鼎視盛興目前已在山西、陜西、內蒙古、安徽等地的煤礦率先實現了5G﹢數字孿生技術的應用。通過技術賦能，實現了各系統間的實時數據處理和融合應用，從而形成煤礦智慧大腦。

依托5G﹢數字孿生技術，工作人員可遠程對井下進行全方位的綜合監測，在采煤作業中實時控制采煤機位置、速度、截割高度以及設備運行溫度等。依托這些孿生體數據，結合5G技術，地面操作人員可以實時掌握井下工作面運行狀態，真正實現了智能感知、智能管控、智慧決策。

礦井下，500多米深的機電硐室內，巡檢機器人正在進行360度視頻監測、音頻采集、紅外熱成像等工作。礦井上，集控中心的工人通過電腦操作即可通過電子屏幕實時監測井下瓦斯濃度、溫濕度、采煤等數據，綜采、掘進、運輸等各場景一覽無余。這是全國首座5G煤礦——新元煤礦的工作場景。作為煤礦行業智能化改造的先行者，新元煤礦已在井下無人巡檢、采掘遠程控制、生產網絡融合承載等業務上取得豐碩的創新成果。

目前，在井下綜采工作面以及露天煤礦的固定崗位，智能化系統逐漸代替人工作業，在降低人力成本的同時，也有效降低了生產事故帶來的安全隱患。同時，智慧礦山作為完整的智能系統，在全面感知、實時互聯、動態預測、協同控制等領域也得到廣泛應用，無論是礦井開拓、采掘分選，還是生態保護和生產管理，每個環節都實現了智能化升級，使得礦山作業更安全、更高效。

“從人工現場巡檢到遠程實時監控，智慧礦山讓傳統的作業方式發生歷史性變革，將實現工作人員在地面調度室輕點鼠標，即可對礦井工作面進行遠程實時控制。”康新明介紹，“在5G‘新引擎’助推下，依托數字孿生等技術，少人化、無人化、智能化將成為5G賦能智慧礦山的新常態。”

信息通信業全力助推煤礦智能化發展

提起煤礦，許多人腦海中都會浮現出這樣一些場景：昏暗憋悶的巷道里，滿臉煤灰的工人彎腰進出，廠區里到處是運煤車揚起的黑色塵土。如今，通過以5G為代表的新一代信息技術的智能化改造，礦區產煤不見煤、井上遠程操作采煤作業，5G等新技術不斷推動礦山實現生產方式變革，為生產運營降本增效，助力采煤智能化發展。

走進智慧礦山指揮中心，記者看到十幾名身穿白襯衣的工作人員正盯著電腦工作：鼠標輕點，指令發出，視頻中的機器開動，黑黝黝的煤就被送上了運輸皮帶。

“少人安全，沒人更安全。”在煤礦工作了30多年，麻地梁煤礦礦長吳勁松從未放下對安全的擔心，在他看來，智慧礦山就是要通過技術賦能，盡可能地讓設備替人工作，從而最大化降低風險。“現在采煤作業基本在井上遠程操作完成，在更換設備零部件的時候，才需要人員下井，大大降低了安全隱患。”吳勁松說。

在陜西榆林，煤礦智能化升級市場空間巨大。陜西電信立足數字賦能，推動產業轉型升級，在中國電信陜西榆林分公司創新設立陜西電信能源(煤炭)專班，服務全省煤炭市場。在陜西電信與各方合作伙伴的共同努力下，神東煤炭建成了全國最大的5G專網及首個5GC系統，推出了5GC綜合網管、5G超級上行、5G工作面漏纜通信系統以及智能機器人巡檢、5G﹢智能視頻等創新應用。這些新技術、新系統、新應用的投入使用，極大改善了煤炭生產組織和管理模式，有效減少了井下單班人數，促進煤礦實現少人、無人化生產，提升了礦井整體安全性。

在龍煤雞西礦業有限責任公司，工作人員坐在監控大屏幕前，實時查看礦區情況，井下各項作業一目了然;井下，工作人員可通過5G網絡和地面進行視頻通話，隨時溝通情況……這樣的場景正逐漸成為龍媒雞西礦業的常態。2020年初，為有效解決應急救援不及時、安全巡檢難度大等痛點問題，黑龍江移動雞西分公司聯合黑龍江龍煤雞西礦業有限責任公司啟動5G﹢智慧礦山試點建設，基于5G通信網絡，以超高清視頻、遠程實時控制、遠程協同運維及井下巡檢等深井煤礦應用，打通“信息孤島”和“數據壁壘”，提升礦山作業的安全性，助力礦區的智能化轉變。

中國聯通積極推進山西焦煤集團霍州煤電龐龐塔煤礦智能化建設，在2020年10月就建成了包含4G、5G、環網等多網融合的井下井上一張網，已落地單點5萬兆、共計40萬兆的帶寬，建成了138個井下基站全覆蓋的全國首個5G商用網絡系統。2022年，中國聯通進一步協助龐龐塔煤礦詳細梳理協同管理和智能控制工作，開展安全檢查平臺、智能倉儲、物品統一編碼等協同管理工作，并初步嘗試了5G﹢卡軌車無人駕駛、5G﹢智能綜采、5G﹢智能通風等一系列智能化控制工作。目前，協同管理和智能控制方面初具成效，部分工作人員已能夠遠離危險工作環境。

未來，信息通信業將進一步借助人工智能、大數據、云計算、物聯網等數字技術，助力煤炭等行業提高開采生產運輸效率，優化能源管理流程，降低開采成本和損耗，增加能源供給。

智慧礦山步入“黃金時代”還需要什么?

建設智慧礦山，無疑是近年來企業數字化轉型的“新藍海”。在國家政策大力支持下，一批智慧礦山正在如火如荼建設中。一張網、一個平臺、一個智慧大腦即可囊括礦山開采的所有工序，智慧化的改造也將極大提高礦山企業生產效率，節省人工成本，保證礦山開采的安全性，對礦山開采企業來說是利好之事，推進采礦業智能化、數字化改造也是必由之路。然而，建設數字礦山并非易事，步入采礦業的“黃金時代”仍需企業在多方面下功夫。

智慧礦山要以礦山空間數據和生產數據構成的礦山數據倉庫為核心，以建立數字礦山統一基礎設施、統一數字采礦軟件、統一作業規范、統一數據規范為任務，構建適合軟件平臺應用的、基于傳統業務改造的、數據管理規范的數字礦山技術平臺。有案例顯示，5G智慧礦山能夠幫助企業每年節約生產與人力成本5000萬元，但成本的回收需要大量的資金投入和持續的工程建設，而這對于目前部分國內礦山企業來說卻有些艱難。

華為技術有限公司煤礦軍團解決方案總裁蔣旺成在2022世界5G大會上提出，煤礦智能化建設需從四方面進行：AI應用尚處于起步階段;亟須無人巡檢和數字化作業;信息基礎設施升級需加速;數字化人才梯隊亟須培養壯大。

在技術方面，目前已有自動化巡檢、遠程操控開采、無人駕駛運輸等技術手段應用于礦山作業中，然而有專家分析稱，這些變化并未從根本上使礦業行業發生顛覆性變革。智慧礦山更需要整體化數字解決方案，這就要求企業必須打造一張集數據集成、共享、分析和挖掘等于一體的工業互聯網。而目前我國的工業互聯網在工業控制、傳感器、工業軟件等領域缺乏領軍企業，研發設計軟件、工業控制軟件主要依靠進口。工業網絡基礎尚不能全部滿足低時延、高可靠、高精度的工業生產場景需求。

資金缺口是采礦企業數字化轉型面臨的又一大難點。資料顯示，內蒙古某智慧礦山建設成本為7200萬元。目前，我國的中小型礦山多，集約化開發程度低，技術管理水平差距較大，一些規模化程度高、技術水平高的采礦企業有實力逐步走上智能化、數字化道路，然而對中小微采礦企業來說，資金、技術、人才無一不是轉型痛點。北京大學光華管理學院榮休教授董小英在接受《人民郵電》報記者采訪時提出，中小微企業數字化轉型的難點和痛點之一就在于資金和技術水平，缺少足夠的資金，中小微企業在數字化轉型的過程中只能“望而卻步”。由此可見，整個行業的數字化轉型還需要政策、資源、資金向中小微采礦企業的進一步傾斜。

同時，數字化程度越高，對專業人才的需求就越大。在人才方面，有專家分析，目前我國智能化、少人化相關技術人才缺口達到百萬級，且尚未建立人才培養機制。而面對目前工業軟件依賴進口等“卡脖子”問題，更需要大量人才的流入。

毋庸置疑，智慧礦山將為行業帶來巨大變革，也為工業企業高質量發展帶來新的機遇。但步入“黃金時代”，仍需政策不斷傾斜、人才不斷培養和技術不斷創新，從而使智慧礦山在數字經濟賽道上實現新的飛躍。(劉亞廷劉彤楊子怡)

關鍵詞：數字經濟人工智能量子力學數字化轉型升級