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5G+礦業(yè):技術(shù)補課攻破產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸

   2022-08-08 科技日報
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核心提示:◎本報記者 劉 艷在以5G為代表的信息技術(shù)的加持下,智慧礦山從理念走向落地,為我國礦山行業(yè)逐步實現(xiàn)少人無人化作業(yè)提供了有力支

◎本報記者 劉 艷

在以5G為代表的信息技術(shù)的加持下,智慧礦山從理念走向落地,為我國礦山行業(yè)逐步實現(xiàn)少人無人化作業(yè)提供了有力支撐。

2022世界5G大會即將在哈爾濱召開,中國工程院院士、中國礦業(yè)大學(xué)(北京)校長葛世榮書面回復(fù)了科技日報記者的采訪,并表示,期待越來越多的科研院所、高科技公司、行業(yè)企業(yè)投身到智慧礦山5G生態(tài)圈的構(gòu)建,以進一步豐富5G在智慧礦山的應(yīng)用。

科技日報:礦業(yè)的安全化、無人化作業(yè)被視為5G等新興技術(shù)最適合切入的環(huán)節(jié),但礦業(yè)環(huán)境對設(shè)備及操作要求嚴(yán)苛,如何借助5G及其他ICT技術(shù)更好更快地解決這一問題?

葛世榮:礦山無人化作業(yè)是一項系統(tǒng)工程,也是礦山智能化的發(fā)展目標(biāo)。然而,礦山作業(yè)環(huán)境十分惡劣,對設(shè)備的要求也異常嚴(yán)苛,智能化開采還存在感知能力不夠強、裝備可靠性不夠高、終端計算速度不夠快、信息互通性不夠強、人機交互性不夠好等諸多問題亟待解決。

礦山智能化應(yīng)借助于5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生等新一代ICT技術(shù),更好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)泛在高速接入、裝備實時控制、圖像視頻智能分析、災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警、機電裝備故障診斷等功能,最終構(gòu)建礦山產(chǎn)運銷儲用全流程透明化系統(tǒng)。新一代ICT技術(shù)作為礦山智能化的核心支撐技術(shù),須以科技創(chuàng)新為驅(qū)動,促進ICT技術(shù)與礦業(yè)的深度融合與產(chǎn)業(yè)落地,實現(xiàn)礦山的安全化、無人化作業(yè),最終推進礦業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

科技日報:目前中國比較知名的煤礦企業(yè)生產(chǎn)過程智能化大致處于什么水平,5G已經(jīng)或?qū)缪菔裁唇巧?/p>

葛世榮:截至2022年4月,我國有近400座煤礦開展了智能化建設(shè),已建成煤礦智能化采掘工作面813個,其中采煤工作面477個,掘進工作面336個,智能化技術(shù)在煤礦減人增安提效方面作出了重要貢獻。目前的初級智能化采煤工作面基于5G通信和邊緣計算技術(shù),實現(xiàn)了工作面全景高清視頻監(jiān)控、基于視頻AI分析的液壓支架狀態(tài)識別以及人員“三違”行為識別等智能化應(yīng)用,已達到“一鍵啟停、無人操作、有人巡視、遠(yuǎn)程干預(yù)”的智能化建設(shè)目標(biāo)。

在露天礦無人駕駛方面,國家能源集團聯(lián)合中國礦業(yè)大學(xué)(北京)、航天重工、中科院自動化研究所等國內(nèi)礦山無人駕駛領(lǐng)域主要科研院所和企業(yè),共同研發(fā)露天礦機器人化自主運輸裝卸系統(tǒng),將在露天礦無人駕駛、裝卸協(xié)同、群體調(diào)度、安全保障技術(shù)等方面持續(xù)突破,推動無人駕駛技術(shù)在露天礦更深更廣的應(yīng)用。

當(dāng)前,煤礦行業(yè)正在廣泛開展“5G下礦井”工程應(yīng)用,神東上灣煤礦、山西新元煤礦、陜煤小保當(dāng)和曹家灘煤礦等數(shù)十個煤礦已率先建成基于5G的礦山移動通信專網(wǎng),國家能源集團、中煤集團等大型煤礦企業(yè)所屬的數(shù)十處礦山也正在開展5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。基于5G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是煤礦智能化系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),將會使得數(shù)據(jù)接入更便捷、數(shù)據(jù)傳輸更高速、決策控制更加及時可靠,有力促進煤礦智能化水平的整體提升。

科技日報:您曾提出“利用數(shù)字孿生搭建智能化新平臺”,模擬實際采煤。這樣的平臺建設(shè)有哪些障礙?哪些環(huán)節(jié)會用到5G/6G技術(shù)?

葛世榮:數(shù)字孿生是近年來快速發(fā)展的工業(yè)數(shù)字化技術(shù),2020年我們率先提出了煤礦數(shù)字孿生概念,系統(tǒng)闡述了數(shù)字孿生的內(nèi)涵,提出了融合5G通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和仿生智能技術(shù)的數(shù)字孿生智采工作面10項關(guān)鍵技術(shù)。

目前煤礦數(shù)字孿生系統(tǒng)還停留在頂層規(guī)劃和系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計層面,還存在眾多理論和技術(shù)問題需要突破,例如煤礦地質(zhì)精細(xì)化模型與多物理場仿真引擎等問題。5G/6G技術(shù)也將會在煤礦數(shù)字孿生系統(tǒng)中發(fā)揮作用,例如在孿生體與實體系統(tǒng)的虛實交互方面,數(shù)字孿生系統(tǒng)會產(chǎn)生大量的雙向交互數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捄蜁r延有很高的要求,這正是5G/6G通信技術(shù)的優(yōu)勢。

科技日報:我國煤炭綠色開采的最大難題是什么?機器人能在多大程度上發(fā)揮作用?

葛世榮:我國煤炭綠色開采的重要難題是如何實現(xiàn)煤炭開采的低損化和低碳化。一方面要推廣應(yīng)用低損化開采、礦區(qū)土地復(fù)墾與生態(tài)治理等技術(shù)。另一方面要降低煤炭開發(fā)利用過程的碳排放、推廣二氧化碳捕集與封存技術(shù),嚴(yán)格控制開采過程的甲烷排放量。

煤礦機器人是實現(xiàn)煤礦智能化的主要載體,主要還是在減人增安提效方面發(fā)揮作用。近年來,煤礦機器人的研發(fā)和應(yīng)用取得了長足的進步,采煤、掘進機器人群已成為智能采煤和智能掘進工作面的主要裝備。巡檢、安控、運輸、輔助作業(yè)等煤礦機器人也得到了大量應(yīng)用,未來,將會有越來越多的危重作業(yè)崗位被機器人所替代。

(責(zé)任編輯:王婉瑩)

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