“因矿施策”推进煤矿智能化

访中国工程院院士王国法

近日，国家能源局组织召开全国煤矿智能化建设现场推进会，系统总结煤矿智能化建设先进经验，宣传展示智能化示范煤矿建设成效，推进煤矿智能化建设进程。会上，中国工程院院士王国法对当前煤矿智能化建设进展、挑战、未来发展方向与路径等方面进行了介绍。会议期间，他接受了中能传媒记者专访。他认为，建设智慧矿山是长期复杂的系统工程，需要集全行业之智慧共同努力去实现。

当前煤矿智能化建设进展及挑战

中能传媒：请问当前煤矿智能化建设进展如何？面临哪些挑战？

王国法：自2020年八部门印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》以来，煤矿智能化建设与技术创新相互推进，煤矿高可靠融合通信系统、工业互联网平台、智能化综合管控平台等先进技术得到广泛推广应用，供配电系统、主煤流运输系统、供排水系统等实现了常态化无人值守作业，智能采掘系统、智能辅助运输系统、煤矿机器人、露天矿卡无人驾驶系统等取得了积极进展，煤矿智能化技术装备国产化、成套化水平明显提升，初步形成了适用于不同煤层赋存条件的智能化煤矿建设模式，减人、增安、提效成果显著。

在取得阶段性成果的同时，煤矿智能化建设仍然存在诸多短板，面临诸多挑战。

一是数字化、智能化生态脆弱，呈现出产业链不完善、技术链片面、标准体系不统一等问题，数据融合、数据治理等差距较大。智能化建设过程中重硬件轻软件、重平台轻数据、重展示轻操控，煤矿复杂巨系统间仍存在信息壁垒、数据孤岛，数据安全、系统安全缺乏保障。

二是煤矿智能装备的可靠性及对复杂条件的适应性不能充分满足智能化煤矿建设需要，高端芯片、高性能检测设备、关键材料、工业基础设计软件等仍有瓶颈。

三是片面追求建设成效显示度，简单场景投入较大，复杂场景问题解决难度大，资源投入反而少，智能化技术装备对复杂煤层条件的适应性较差，导致煤矿智能化建设出现系统间不平衡、区域间差异大等问题。如何提高煤矿智能化建设质量和水平是重要挑战。

四是智能化人才匮乏，智能化煤矿运维保障体系尚未建立，智能化煤矿管理体系亟待提升，亟须开展智能化煤矿管理模式重塑、业务流程再造，实现煤矿全系统、全流程、全链条智能化的整体推进。

未来煤矿智能化发展路径探析

中能传媒：您认为未来煤矿智能化发展的方向与路径是怎样的？

王国法：我国煤矿生产技术条件复杂性和多样性突出，发展不平衡是必须面对的现实。煤矿智能化是一个不断迭代发展的过程，理论技术创新与建设实践相互促进。应当按照基于目标导向的煤矿智能化分类、分级建设范式与技术路径，因矿施策，推进全国煤矿智能化高质量发展。

针对赋存条件简单的一类煤矿，应全面开展信息感知数字化、数据模型多元化、管控平台一体化、系统设备可靠化、工艺流程精细化、灾害防治精准化、智能运行常态化、管理运维标准化、开发利用绿色化、生产供给柔性化等“十化”建设，实现智能生产、绿色矿区、智慧生活。

针对赋存条件一般的二类煤矿，应着力开展“五优先、五重点”建设，优先开展固定场所无人值守、智能主辅运输、智能供电与供排水、智能采掘工作面、智能安全保障一体化系统等建设；重点突破灾害精准预测预警、机器人集群作业、一体化综合管控平台、智能地质探测与建模、智能快速掘进等技术装备的创新研发与实践，实现减人、增安、提质、创效。

针对赋存条件复杂的三类煤矿，应开展“人机协同智能化”建设，重点建设智能化采掘、智能化安控、信息化管理等系统，切实提高煤矿安全、高效、智能化水平。

在智能化煤矿主要系统建设方面，针对煤矿智能快速掘进难题，应综合考虑优化巷道支护参数、减少支护工艺流程、提高同时作业钻臂数量等措施，通过创新巷道掘进模式，有效提升巷道掘进效率与智能化水平；智能化采煤系统应重点突破工作面高精度地质建模、装备几何孪生与数据机理孪生建模等难题，实现基于机理与数据融合驱动的数字孪生+自适应控制智能化采煤；智能辅助运输系统应重点突破物料的集装化运输与自动装卸接驳技术，探索自主控制无人驾驶技术，实现天轨、地轨、无轨三轨融合的智能化连续运输；加强智能传感与监测监控技术装备研发应用，突破感知信息一站式汇接、数据就地快速处理、灾害趋势精准预测等难题，形成集监测、预警、防控、应急于一体的智能安全闭环管控体系，全面提升矿井灾害防控系统的安全保障能力。

构建煤矿智能化运维管理体系，建设“智能化服务平台、规范化流程制度、专业化运维队伍、精细化物资管理”技术标准体系及智能化煤矿运维知识库，形成以“流程为导向、服务为核心、技术为支点”的智能化煤矿运维与管理体系。

统筹打造行业数据生态圈

中能传媒：在推进煤矿数字化智能化生态建设方面，您有什么建议？

王国法：当前，受多种因素影响，我国能源安全保障问题日益突出，基于新一代信息技术在煤炭领域的创新突破与融合应用，进行煤炭工业治理体制、机制创新，推进煤矿数字化智能化生态建设，已经成为构建安全高效、清洁低碳的煤炭产供销体系的核心要素，基于我国煤矿智能化发展现状及趋势，提出以下建议。

加快煤矿智能化标准体系建设。通过煤矿智能化建设大大降低了数据获取门槛和获取成本，但设备接口不统一、数据协议不兼容、数据格式不一致等问题造成数据采集、传输、集成、共享难以高效完成，系统间数据融合难度与成本成倍提高。亟须从行业层面上构建数据标准体系与法规，规范智能化煤矿建设网络通信协议与数据标准，采用统一格式进行交换和存储，使数据管理流程和机制清晰，从而激活数据要素潜能，发挥煤矿海量数据和丰富应用场景优势。

以业务为导向深化煤矿数据治理，构建煤炭行业知识图谱。煤矿数据治理是构建煤矿数据逻辑模型，实现“虚实映射+融合共享”的过程。由于煤矿数据具有较强的时空关联性及事件关联性，因此在进行煤矿数据治理过程中，应以业务为导向，根据系统关联，完成数据模型的分级建设，形成面向“产、运、储、销、用”全过程、全生命周期的共享数据湖。在此基础上对煤炭行业知识进行流程固化，通过数据描述语言进行转化积累，从而形成煤炭行业知识图谱，由点及面推进向企业全业务链、价值链的渗透延伸。

加快数据驱动下管理变革转型，增强信息安全保障能力。随着煤炭行业数字化转型的深入推进，必然带来煤炭企业生产组织模式与管理方式的调整，管理者认知水平、组织体制、管理方法、人才储备等因素，都可能制约数字化智能化建设应用效果。煤炭企业需打破过去以物理世界为中心的组织模式和管理模式，围绕数字化智能化重塑企业的战略愿景、业务流程、组织架构、管理文化等，持续加强人才培养，尤其是具备煤炭技术与数字技术知识融合的跨界复合型人才，并加大力度强化信息系统网络安全动态防护，推进网络安全风险态势感知、预警和应急处置能力建设。

建设煤矿行业云平台，打造行业数据生态圈。煤炭行业具有产业链条长、辐射范围广、上下游关联度强，生产运营涉及众多学科专业知识，地质条件和生产场景复杂多变，生产设备区应用种类繁多等特点。通过建设煤矿行业云数据平台，构建煤炭企业—煤机企业—软件开发企业—ICT企业间数据流动、交换、共享路径，打破行业数据孤岛，形成共赢数据生态圈，才能激发煤矿行业数据价值潜力。

建立国家级的煤矿安全生产智能化平台。将煤炭生产的主要危险源、高危作业岗位、安全生产监测系统等信息纳入平台，进行重大工程作业的全流程安全管控，实现煤炭生产、利用全流程智能化运行。构建基于工业互联网的安全感知、监测、预警、处置及评估体系，提升煤炭企业安全生产数字化、网络化、智能化水平，培育“工业互联网+安全生产”协同创新模式，实现重大灾害的智能预测预警、救援快速响应、应急物资快速配置。

建立国家级的煤炭交易监管平台。建设“国家级—行业级—省级—企业级”4层架构的国家煤炭交易监管平台，涵盖生产端、销售端、用户以及物流服务商、银行保险金融机构等各环节。基于新一代信息技术实现对煤炭资源的存量信息、消耗量信息、交易信息等全面及时可靠采集，对煤炭资源的实时交易信息进行监管；基于区块链技术实现煤炭交易的透明化、公平化，提高市场对煤炭生产消费的引导水平，保障我国能源交易安全。

建设智慧矿山、推进煤炭绿色低碳发展是长期、复杂的系统工程，是一场广泛而深刻的系统变革，需要举全行业之力量、集全行业之智慧共同努力实现。