炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)(hywzm.cn)據(jù)中國煤炭工業(yè)協(xié)會消息,日前，由中國煤炭工業(yè)協(xié)會主辦、中國中煤能源集團有限公司協(xié)辦的2021中國國際煤炭發(fā)展高峰論壇在中國國際展覽中心(新館)隆重舉行。在期間舉行的煤炭企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與數(shù)字產(chǎn)業(yè)發(fā)展分論壇上，中國工程院院士、中國礦業(yè)大學(xué)（北京）校長、黨委副書記葛世榮通過視頻方式作了題為《基于數(shù)字孿生的煤礦智能化技術(shù)》的主題報告。

煤礦智能化的五個轉(zhuǎn)型特點

《報告》認為，智能化、去碳化、生態(tài)化和再電氣化是煤炭技術(shù)革命的四大路徑，其中智能化是煤炭當前的發(fā)展重點。智能化煤礦是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的采礦設(shè)備自動化、生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化、開采過程透明化、采掘現(xiàn)場無人化、礦山環(huán)境低損化，能夠?qū)崿F(xiàn)安全高效、無人操作的自協(xié)作礦山系統(tǒng)。其重要特征是單機自主運行、集群平行協(xié)作和系統(tǒng)數(shù)字孿生。煤礦智能化主要有五個轉(zhuǎn)型特點：一是從人工知識表達，到大數(shù)據(jù)驅(qū)動的知識學(xué)習(xí);二是從分類型處理的多媒體數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)向跨媒體的認知、學(xué)習(xí)、推理;三是從追求智能機器，到高水平的人機、腦機相互協(xié)同和融合;四是從聚焦個體智能，到基于互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的群體智能;五是從擬人化的機器人，轉(zhuǎn)向更加廣闊的智能自助系統(tǒng)，比如智能工程、智能城市、智能煤礦。

煤礦數(shù)字化缺少“3T”融合 全面升級路徑要做好“四個提升”

《報告》指出，初級智能化或高級自動化主要在礦山生產(chǎn)過程自動化，重點在遠程遙控和自動化操作方面。高度自動化、信息化的智能化礦山是未來礦山的終極目標。目前煤礦智能系統(tǒng)化存在短板，煤礦全系統(tǒng)缺少數(shù)字化融合，尤其缺少“3T”融合，即：礦業(yè)IT技術(shù)、采礦OT技術(shù)和礦山物聯(lián)網(wǎng)MIOT技術(shù)的融合。

《報告》認為，數(shù)字化、智能化是不同層次的要求。數(shù)字化解決了社會經(jīng)濟中的“看不見”的問題;智能化是由“數(shù)據(jù)+算法+算力”構(gòu)成的決策系統(tǒng)，解開了數(shù)據(jù)蘊藏的巨大能量，解決了對經(jīng)濟活動“看得透”的問題，在人類和機器活動中，提供生產(chǎn)工具、配置資源、創(chuàng)造價值。智能化煤礦是在數(shù)字化煤礦的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和感控技術(shù)加強大數(shù)據(jù)服務(wù)，以提高生產(chǎn)過程可控性、減少采礦人工參與、優(yōu)化生產(chǎn)排程。

《報告》指出，煤礦智能化需要重視人工智能、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G、采礦機器人等新基建工程。其中，大數(shù)據(jù)是知識、人工智能是大腦，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是骨骼，5G是通信神經(jīng)，采礦機器人是手臂?！秷蟾妗诽岢隽?strong style="BOX-SIZING: border-box !important; MAX-WIDTH: 100%; OUTLINE-WIDTH: 0px; PADDING-BOTTOM: 0px; PADDING-TOP: 0px; OUTLINE-STYLE: none; PADDING-LEFT: 0px; MARGIN: 0px; OUTLINE-COLOR: invert; PADDING-RIGHT: 0px; overflow-wrap: break-word">煤礦數(shù)字化全面升級路徑，共分為四個方面：一是工藝升級。即以數(shù)據(jù)驅(qū)動、軟件定義、平臺支撐、智能管理等要素來改造采礦生產(chǎn)流程;二是設(shè)備升級。即基于人工智能和深度學(xué)習(xí)，使采掘裝備具有自主運行能力，實現(xiàn)無人化操作;三是功能升級。即對采礦業(yè)嵌入數(shù)字化功能，使采掘云流程持續(xù)保持連接和交互，提高生產(chǎn)效率;四是融合升級。即依托大數(shù)據(jù)管理，以數(shù)據(jù)、算例、算法為核心，建立部門跨業(yè)務(wù)智能運營條件。

從煤炭智慧衡量維度看，智能化煤礦的數(shù)據(jù)治理能力包含信息采集能力、信息存儲能力、數(shù)據(jù)挖掘能力、數(shù)據(jù)應(yīng)用能力和自動控制能力。智能化煤礦的數(shù)據(jù)架構(gòu)由礦山物聯(lián)網(wǎng)、信息物理系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)等組成。其中，礦山物聯(lián)網(wǎng)是智能化煤礦的數(shù)據(jù)架構(gòu)的主要骨架，是獲得更高程度采礦自動化基礎(chǔ)條件;信息物理系統(tǒng)實現(xiàn)信息系統(tǒng)和物理空間交互，是關(guān)鍵平臺，支撐智能礦山使能技術(shù)。

目前，煤礦信息物理系統(tǒng)技術(shù)存在較大差距。一是數(shù)據(jù)技術(shù)(DT)薄弱，尤其是有效獲取在采礦過程重要節(jié)點和部位的有用數(shù)據(jù)技術(shù);二是分析技術(shù)(AT)缺乏，尤其是缺乏數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)驅(qū)動建模;三是平臺技術(shù)(PT)空白，難以實現(xiàn)將采礦數(shù)據(jù)反饋實現(xiàn)敏捷性、復(fù)雜事件的智能處理;四是運營技術(shù)尚處于起步階段，數(shù)據(jù)驅(qū)動決策能力較弱，采礦自感知、自預(yù)測、自協(xié)調(diào)能力不足。

數(shù)字孿生搭建煤礦智能化新平臺

《報告》認為，煤礦智能化進入了新層次，已基本實現(xiàn)單機自動運行(點控)，部分實現(xiàn)流程集中控制(集控)，正在實現(xiàn)遠端自動監(jiān)控(遠控)，將要實現(xiàn)數(shù)字孿生運維(智控)。

數(shù)字孿生是煤礦智能化的核心技術(shù)，通過數(shù)字孿生實現(xiàn)數(shù)字化人機交互，建立數(shù)字智采工作面。數(shù)字孿生智采工作面是一個數(shù)據(jù)可視化、人機強交互、工藝自優(yōu)化的高逼真采煤工作面三維鏡像場景，包括物理工作面、數(shù)字工作面和數(shù)據(jù)信息交互等三個部分。其架構(gòu)包括10項關(guān)鍵技術(shù)：物理工作面、虛擬工作面、孿生數(shù)據(jù)、信息交互、模型驅(qū)動、邊緣計算、沉浸式體驗、云端服務(wù)、信息物理系統(tǒng)、智能終端。

《報告》提出了基于數(shù)字孿生煤礦智能化實施路線，主要分為四個步驟：一是實現(xiàn)離散數(shù)字孿生的連接和可見，目前煤礦多處于這個階段;二是實現(xiàn)復(fù)合數(shù)字孿生互聯(lián)與數(shù)據(jù)驅(qū)動，這是目前煤礦智能化建設(shè)主要的努力方向;三是實現(xiàn)礦山數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)驅(qū)動與持續(xù)智能，即通過實時數(shù)據(jù)獲取與分析等手段實現(xiàn)決策與運營的一體化;四是實現(xiàn)數(shù)字孿生的生態(tài)服務(wù)與價值共生，即集合產(chǎn)業(yè)上下游數(shù)字孿生組織，成為以鏈主為核心的產(chǎn)業(yè)數(shù)字孿生?！秷蟾妗愤€提出了八大任務(wù)，分別為構(gòu)建礦山數(shù)字孿生模型、構(gòu)建CPS空間孿生數(shù)據(jù)平臺、構(gòu)建數(shù)字孿生礦山一體化方案、構(gòu)建物理空間智采數(shù)字孿生模型、構(gòu)建數(shù)字孿生的礦山智能監(jiān)控、基于數(shù)字孿生的礦山設(shè)備故障預(yù)測、基于數(shù)字孿生的多模態(tài)人機交互和構(gòu)建持續(xù)智能的數(shù)字孿生體。

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