煤炭為支撐中國工業(yè)發(fā)展的重要能源，煤炭生產(chǎn)為我國能源生產(chǎn)的重中之重。煤炭生產(chǎn)發(fā)展主要分四個階段，國內(nèi)大多數(shù)煤礦生產(chǎn)均屬于自動化與信息化階段（第三階段），提高煤炭生產(chǎn)效率時，也帶來了一些問題，阻礙煤炭生產(chǎn)發(fā)展。為持續(xù)增效，煤礦智能化勢在必行。

煤礦智能化是針對煤炭的生產(chǎn)和礦山管理場景，以“智慧、統(tǒng)一、共享、可靠”為思想，統(tǒng)籌對煤礦進(jìn)行智能化建設(shè)，將云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能裝備等與礦山開發(fā)深度融合，形成全面感知、實時互聯(lián)、分析決策、自主學(xué)習(xí)、協(xié)同控制的智能系統(tǒng)，解決其人力不足、應(yīng)用割裂、數(shù)據(jù)不通、資產(chǎn)復(fù)雜等問題，實現(xiàn)煤炭采掘（剝）、運輸、洗選、安全保障、經(jīng)營管理等的智能化運行。協(xié)助企業(yè)降本增效、安全生產(chǎn)。

在數(shù)字化產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的時代，礦山的數(shù)字化、智能化成為現(xiàn)代礦業(yè)發(fā)展的“第四次工業(yè)革命”的主要發(fā)動機(jī)，是礦業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

1、背景：

煤炭是近代工業(yè)發(fā)展史上的主要能源之一，從18世紀(jì)中期到20世紀(jì)60年代初，一直是最重要的能源，被譽(yù)為"黑色的金子"。目前世界上已有80多個國家發(fā)現(xiàn)煤炭資源，硬煤探明儲量以中國、美國、俄羅斯最為豐富，合占60%。中國在1989年已過10億噸大關(guān)，成為世界最大煤炭生產(chǎn)國。煤炭消費與生產(chǎn)已基本一致，煤炭自身的特點決定以就近消費為主，故多內(nèi)銷。同時煤炭消費以工業(yè)用煤為主，多占80%-90%，特別集中在發(fā)電與煉焦，合占總消費量的80%。故以采煤業(yè)為中心，多地進(jìn)行工業(yè)配套布局，形成大型綜合性工業(yè)園區(qū)，成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)增長的發(fā)動機(jī)。初步核算，2022年全國能源消費總量54.1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，煤炭消費量占能源消費總量的56.2%。煤炭為支撐中國工業(yè)發(fā)展的重要能源，煤炭生產(chǎn)為我國能源生產(chǎn)的重中之重，煤礦為支撐煤炭生產(chǎn)的主要平臺。

2、現(xiàn)狀與問題：

煤礦發(fā)展主要分四個階段，手工作業(yè)和半機(jī)械化階段、機(jī)械化階段、自動化與信息化階段、智能化階段。目前我國大多數(shù)煤礦均屬于自動化與信息化階段（第三階段）。主要特征為煤礦信息化系統(tǒng)、監(jiān)控、自動化礦機(jī)初步搭建完成，通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)，以信息化手段指導(dǎo)煤炭生產(chǎn)，輔助工人進(jìn)行煤礦開采，工作效率整體較前兩個階段得到大幅度提升。但問題也同步浮現(xiàn)：

“煙囪”式系統(tǒng)相互孤立：信息系統(tǒng)設(shè)計都是“煙囪”式的設(shè)計，相互孤立，不能與其他系統(tǒng)進(jìn)行交互，存在部分重復(fù)建設(shè)，后期維護(hù)成本高。

不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)不統(tǒng)一，難共享：由于攝像機(jī)、監(jiān)測站、采煤機(jī)品牌不一致，導(dǎo)致接口不一致，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)格式不一致，無法進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，無法利用數(shù)據(jù)產(chǎn)生效益。

設(shè)備“七國八制”，安全可信隱患高：煤礦工業(yè)控制系統(tǒng)紛繁復(fù)雜，設(shè)備間協(xié)議“七國八制”，底層系統(tǒng)及協(xié)議多為國外控制，系統(tǒng)間打通難，效率低，工業(yè)系統(tǒng)安全可信隱患高。

從業(yè)人員斷層嚴(yán)重：年輕人從業(yè)方向由第二產(chǎn)業(yè)向第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，少人成為煤礦主要矛盾，煤礦招人困難，井下工人平均年齡已經(jīng)超過45歲，且年輕人不愿下井，生產(chǎn)效率降低。

管理效率亟待提升、經(jīng)營成本居高不下：煤礦多重視生產(chǎn)裝備的投入，在企業(yè)經(jīng)營管理上投入較少導(dǎo)致煤礦管理效率低經(jīng)營成本高。

生產(chǎn)安全形勢嚴(yán)峻：煤礦特殊的生產(chǎn)環(huán)境和裝備，缺乏有效管理手段，導(dǎo)致煤礦瓦斯、透水、頂板災(zāi)害事故頻發(fā)，導(dǎo)致煤礦停產(chǎn)整改。

3、政企結(jié)合，共同推進(jìn)礦山智能化建設(shè)：

為了解決以上問題，需要把產(chǎn)業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，通過大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等手段實現(xiàn)煤礦的智能化運行，其本質(zhì)就是煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智慧礦山的建設(shè)。利用5G、云、AI、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)與煤炭生產(chǎn)相結(jié)合，為煤炭生產(chǎn)實現(xiàn)少人、無人、增安、綠色、高效。

以內(nèi)蒙古自治區(qū)為例，鄂爾多斯地區(qū)有270多座礦井，內(nèi)蒙古自治區(qū)有400多座礦井，考慮上下游產(chǎn)業(yè)，整體智能化產(chǎn)業(yè)規(guī)?？蛇_(dá)百億以上。建設(shè)并運營煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，既是落實黨中央國務(wù)院重大決策部署的具體行動，也是保障能源安全的關(guān)鍵因素；既是助推能源低碳轉(zhuǎn)型的有力手段，也是滿足煤礦職工體面勞動以及對美好生活向往。

礦山智慧化需要政企結(jié)合，共同推進(jìn)。以鄂爾多斯市智慧礦山群建設(shè)為例，市政府側(cè)推進(jìn)礦山智慧化進(jìn)程，做了如下動作：

打造礦鴻產(chǎn)業(yè)基地，筑牢自主安全可靠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)底座：依托鄂爾多斯的煤炭產(chǎn)業(yè)底蘊，聯(lián)合華為、煤炭企業(yè)、設(shè)備商以及生態(tài)伙伴，將礦鴻產(chǎn)業(yè)培育發(fā)展壯大，成為我國自主安全可靠的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)底座，助力產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

集約化、平臺化、高效率智能礦山建設(shè)：依托煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，集約化、平臺化、高效、快速實現(xiàn)智能化礦山建設(shè)。

孵化相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，快速復(fù)制推廣：通過智能化礦山建設(shè)實踐孵化相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化方案，以及礦鴻、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，依托煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺快速復(fù)制和推廣。

聚集產(chǎn)業(yè)生態(tài)：以煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺及鄂爾多斯的深厚的煤炭底蘊打造產(chǎn)業(yè)梧桐樹，吸引行業(yè)頭部及生態(tài)企業(yè)伙伴進(jìn)駐，共同發(fā)展壯大，形成規(guī)?；a(chǎn)業(yè)聚集群。

培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)人才：提升產(chǎn)業(yè)周邊整體數(shù)字化智能化人才數(shù)量和質(zhì)量，提升行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體認(rèn)識和意識，助力產(chǎn)業(yè)變革和發(fā)展。

初期以鄂爾多斯轄區(qū)270多座煤礦為主要服務(wù)對象，為相關(guān)礦山提供集約化、標(biāo)準(zhǔn)化、高效、可靠的數(shù)字化及智能化礦山建設(shè)方案；后續(xù)能力具備后逐步向周邊及上下游產(chǎn)業(yè)覆蓋，成為國內(nèi)頭部的煤礦數(shù)字化、智能化解決方案能力平臺。

同時，部分大型能源企業(yè)為響應(yīng)國家政策、自身降本增效，優(yōu)先進(jìn)行了智慧礦山的建設(shè)，以國能準(zhǔn)能集團(tuán)黑岱溝露天礦園區(qū)為例，在2020-2022年進(jìn)行智慧礦山的建設(shè)，主要進(jìn)行了以下改造：

統(tǒng)一打造數(shù)字底座：統(tǒng)一接入生產(chǎn)設(shè)備OT、IT數(shù)據(jù)，消除數(shù)據(jù)孤島。各應(yīng)用系統(tǒng)可通過云平臺使用標(biāo)準(zhǔn)接口獲取數(shù)據(jù)，大幅度提升對接效率。

增強(qiáng)智慧園區(qū)服務(wù)：基于統(tǒng)一的數(shù)字底座構(gòu)建綜合安防、便捷通行、智慧辦公、智慧餐廳等應(yīng)用子系統(tǒng)，且部署智能運營中心IOC，滿足業(yè)主對園區(qū)高效、便捷、先進(jìn)的要求，增強(qiáng)員工辦公體驗感和歸屬感。

端到端專網(wǎng)下沉：5GC全下沉園區(qū)，容災(zāi)部署，低時延保障，同時滿足準(zhǔn)能露天礦山黑哈兩礦120平方公里當(dāng)前和未來對5G網(wǎng)絡(luò)的需求。

5G-V2X融合應(yīng)用：實現(xiàn)車車協(xié)同、車路協(xié)同、車鏟協(xié)同，5G駕控雙模式，實現(xiàn)5G遠(yuǎn)程應(yīng)急接管，保障礦區(qū)生產(chǎn)安全。

準(zhǔn)能集團(tuán)黑岱溝露天智慧礦山建設(shè)后，實現(xiàn)國內(nèi)首臺290噸無人駕駛礦車混編作業(yè)連續(xù)運行，提升了煤礦開采效率，降低了操作人員、運輸人員的工作風(fēng)險。現(xiàn)有人員從“一線”轉(zhuǎn)到“后臺”遠(yuǎn)程操作設(shè)備，從數(shù)字化維度對煤炭生產(chǎn)進(jìn)行賦能。企業(yè)園區(qū)智慧化改造后，實現(xiàn)了對園區(qū)內(nèi)人、事、物的可視、可管、可控，通過數(shù)字化手段對園區(qū)進(jìn)行精準(zhǔn)運營，整體的安防效率提升20%,通行體驗提升35%，協(xié)同辦公效率提升15%，設(shè)施健康度提升25%，整體提升了園區(qū)運營效率和管理水平。進(jìn)而從辦公到生產(chǎn)，全流程提升了員工工作的質(zhì)量和設(shè)備運行效率，整體提高煤礦的生產(chǎn)力。

4、總結(jié)：

礦業(yè)發(fā)展的“第四次工業(yè)革命”是礦業(yè)智能化。礦業(yè)智能化包括云、大數(shù)據(jù)、自動化設(shè)備、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等多方面的技術(shù)應(yīng)用。通過礦業(yè)智能化，可以提高礦工作業(yè)效率、降低人員傷亡率、改善礦井環(huán)境等。

在礦業(yè)智能化中，自動化設(shè)備是核心。自動化設(shè)備包括無人機(jī)、自動化礦車、自動化開采設(shè)備等。這些設(shè)備能夠自主完成一系列工作，減少人工干預(yù)，提高工作效率。

人工智能技術(shù)是礦業(yè)智能化的重要組成部分。通過人工智能技術(shù)，可以對礦業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行智能化分析和優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。例如，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法分析礦井中的溫度、濕度、氣體等數(shù)據(jù)，預(yù)測礦井發(fā)生事故或異常情況的概率，及時采取措施避免事故的發(fā)生。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是連接云、自動化、人工智能等技術(shù)的重要紐帶。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，礦業(yè)中的設(shè)備和機(jī)器可以實現(xiàn)互聯(lián)互通，提高生產(chǎn)效率和運行管理水平。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以對礦井中礦物、設(shè)備、人員等物品進(jìn)行智能化管理和監(jiān)測，提高資源利用率和生產(chǎn)效率。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是礦業(yè)智能化的中樞大腦，通過云、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)，為礦企提供適配的算力，協(xié)助其推進(jìn)智慧礦山的腳步，同時避免算力資源的浪費。

綜上所述，從礦業(yè)智能化的角度看，未來礦業(yè)發(fā)展的趨勢是機(jī)器自主化、智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、無人化。這些技術(shù)的應(yīng)用必將為礦業(yè)帶來巨大的變革和發(fā)展。（作者 鄒國棟）