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5G下井、机器人上岗、数字员工诞生……在国家新基建战略和八部委《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》的引导下，以数字化、智能化平台为核心的工业互联网正在与煤矿加速融合。
国家煤矿安全监察局发布5类38种煤矿机器人重点研发目录、推动成立煤矿机器人协同推进中心，山东、山西、河南、河北、安徽、贵州、内蒙古等产煤省份纷纷出台煤矿智能化发展实施意见，山西阳煤集团、焦煤集团建成井下5G网络，同煤集团井下用上防爆巡检机器人，全国已建成300多个智能化工作面，更多矿工可坐在地面集控中心将煤炭从百米乃至千米深处安全地采上来。
业界认为，相关部门、业内专家、煤企领导甚至普通矿工倾注心力的背后，是煤矿智能化、煤炭工业互联网可以在更高层级、更大范围为煤炭工业转型升级和煤矿本质安全水平提升赋能。
打造煤炭工业互联网
有需求有基础
工业互联网，互联网的下半场，其本质是通过工业互联网平台将设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地连接融合起来。打造工业互联网，网络是基础，平台是核心，安全是保障。
煤炭是我国第一大能源，煤炭行业产业规模大、分布地域广、危险系数高，具有基于工业互联网促进行业转型升级、提升安全生产水平的诉求。而近年来煤矿机械化、信息化、自动化水平的提高，为煤炭行业建设应用工业互联网平台打下了良好基础。
全国政协常委、中国安全生产科学研究院院长张兴凯表示，做好煤炭这篇文章，要以数字化、网络化、智能化为核心，加快现代科学技术与煤炭行业深度融合，推动智能矿山示范工程建设，推进煤炭生产方式转变，逐步实现煤矿生产安全监测与风险预警预报、煤炭能源安全监测与风险预警预报，为煤矿企业安全生产赋能，为煤炭流通、使用企业赋能。
“煤炭工业互联网是一个煤流物联网，是与煤炭行业紧密相关的一个全要素、全产业链的互联体系，将数字化全面连接煤炭生产、洗选加工、运输、销售、使用以及安全监管、企业决策、生态影响等方面，属于煤炭行业更高层级、更大范围的信息化与工业化紧密融合应用的概念。”中国矿业大学(北京)校长葛世荣说。
“以5G、工业互联网等为基础的数字基础设施可看作是煤矿智能化的‘地基’，智能化生产技术与系统是其‘内核’。”中国煤炭工业协会副会长、中国煤炭学会理事长、煤矿智能化创新联盟理事长刘峰说。
实际上，在矿山领域，煤矿拥抱工业互联网是比较早的，其探索也从未停止。
在网络系统方面，目前，我国大多数煤矿已建成工业环网及通信系统。除了Wi-Fi和4G通信系统，国有大型煤矿正在积极试点5G通信系统应用。阳煤集团新元公司、焦煤集团庞庞塔煤矿率先建成井下5G网络，为井下海量数据传输筑起一条大带宽、低时延、广连接的“高速公路”。“新元公司正在推进5G技术井下三个场景的应用。”阳煤集团信息化部部长郑海山介绍，一是综采系统智能化，二是掘进系统自动化，三是机电硐室无人巡检。
除了网络系统，煤矿工作面采掘控制系统、胶带运输控制系统、地面生产控制系统、主扇、压风机、井下排水系统、污水处理系统、提升系统、瓦斯抽放系统、电力控制系统等，也实现了设备数据的实时采集与自动化控制，达到了减人提效的目的。
在人员和环境监测方面，全国煤矿已全部建成安全监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救、通信联络六大系统和工业视频监控系统。
不仅要网络，还要有平台。煤炭工业互联网管理平台的建设步伐正在加快。
2018年9月，中国煤炭工业协会信息化分会、兖矿集团、山东能源集团、华为集团、煤矿安全管理云服务技术创新中心联合发布了国内第一个矿山工业互联网平台——“中国矿山安全云”，实现了煤炭工业生产智能化、管理高效化、产业互联化、决策数据化。
山西科达自控股份有限公司提出了基于“装备云”平台的矿山与建筑智能设备上云解决方案。中煤集团自主开发运营的煤矿机械制造行业“亿矿云”平台被列入工业和信息化部 2019 年制造业“双创”平台试点示范项目名单。
兖矿集团深入实施“互联网+”战略，启动三化建设攻坚行动，加强与 IBM、SAP合作，加快实施大数据工程总体规划及工业互联网平台的研发。
山东能源临矿集团融合大数据、人工智能等技术，在私有云部署构建RPA机器人生产平台，上线应用以数据机器人为代表的数字员工。
作为工业互联网的重要组成部分，工业互联网标识解析体系为工业互联网连接的对象提供统一的身份标识和解析服务。2019年底，由山西省大同市政府和同煤集团共同建设的国家首个煤炭行业工业互联网标识解析二级节点正式上线运行，并与国家顶级节点对接，为同煤集团实现跨企业、跨行业、跨地区的数据查询和共享奠定了基础。
今年3月14日，工业和信息化部、应急管理部、国家煤矿安全监察局联合召开煤炭行业工业互联网应用工作座谈会。会议当天，由国家煤矿安全监察局科技装备司副司长、信息办主任王素锋牵头的专项工作小组成立。
“我们成立了由中国安全生产科学研究院、中国工业互联网研究院、中国矿业大学(北京)、中国煤炭科工集团、兖矿集团、同煤集团、浪潮集团等业务骨干组成的业务工作小组，形成了‘2+3+2’(两院、三企、两 IT 公司) 的工作模式，目的是发挥各自优势，高效推进工作。”王素锋说。
工业互联网应用
为煤矿赋能
加快发展煤炭工业互联网，不仅可以大力推动煤炭行业数字化、网络化、智能化建设，也是实现煤炭行业安全发展的必然要求和基本路径。
“对于煤矿本质安全来说，主抓两方面：一是安全生产，二是风险管控。”王素锋表示，一方面，煤矿生产实现了智能化、无人化，将人从危险的岗位上解放出来;另一方面，对煤矿生产过程中的危险因素、变化情况全部掌握，进而作出预判，消除隐患、降低风险，实现本质安全。
煤炭工业互联网包含的链条很多，怎样赋能煤矿本质安全?王素锋认为，主要通过煤矿安全监测监控，也就是说，将国家煤矿安全监察局建立的全国煤矿安全生产风险监测预警系统纳入进来，实现对煤矿安全管理、生产环境、工业视频等信息的全面掌握，辅助监察执法，通过分析研判及时排除隐患。
“掌握的安全数据越多，对于未来煤矿开采过程中的风险研判就越准确，就越有利于安全生产。”王素锋举例说，通过建设煤炭工业互联网，井下一氧化碳、瓦斯、风速、温度等参数可监测，人员数量及所在位置能掌握，设备运行情况看得到，人、机、环、管安全四要素摸得清，摆在人们面前的就是一座透明矿山。
“工业互联网对煤矿安全生产的赋能主要体现为掌握安全参数，进而对煤矿的安全风险进行预知预判，做到可防可控。2018年、2019 年、2020 年，国家煤矿安全监察局开展了全国煤矿安全监控系统升级改造工程，用三年的时间，全面提升煤矿安全监控系统的可靠性、稳定性和数字化、智能化水平，为全国煤矿安全风险监测预警奠定了基础。”王素锋表示。
在这方面，率先应用5G技术的新元公司体会深刻。以前，井下设备也有无线接入，时延、掉线、丢包现象严重，不安全、不可靠、不能远程操控。应用5G技术后，时延控制在20毫秒以内，技术人员在地面操控设备感觉不到时延，跟在现场操作一样。在郑海山看来，5G 技术的落地能有效解决煤矿生产现场海量数据及视频传输业务的瓶颈问题，包括水、火、瓦斯、顶板信息的精准预测预报，煤岩精准预测和探测，设备故障远程诊断和智能联动，智能巡检，无人值守，精准定位等。
“煤矿安全发展有‘三架马车’：一是风险智能化管控，实际上是对关键数据的采集、分析、研判、施策;二是智能化生产;三是监管监察。”王素锋做了一个很形象的比喻，“这‘三架马车’搞好了，煤炭行业将会发生革命性的变化。”
王素锋介绍，目前，全国煤矿安全生产风险监测预警系统已联网2600多处煤矿，预计今年底联网煤矿数量将达到3000余处。同时，利用联网数据开展综合风险动态分析评估的系统也在建设中。
除了对本质安全的追求，煤炭企业还迫切希望利用智能化创新驱动来促使企业转型升级。煤炭企业将工业化与信息化融合，是一个把新技术转化为新动能的赋能过程。从矿井内部讲，工业互联网不但可以实现矿井设备间的互联互通，还可实现生产条件与生产组织的智能决策，使得生产组织更安全、更科学、更高效;从矿井外部讲，工业互联网将实现设备智能诊断、全生命周期管理，还可以根据生产情况确定材料采购，也可以根据销售情况，科学确定生产组织，制定生产计划，从而打造智能矿山、智慧矿山。
“5G技术跟智能化相结合后，能更好地为煤炭企业赋能，有助于解决高效生产的问题。”张兴凯说，比如井下实现智能化、无人化生产后，就可以根据生产条件决定送风量的大小，从而节约能源资源、降低生产成本。
智能化生产不只是煤炭企业内部的问题。目前，全国正常生产矿井约3300处，涉及二三百万名煤矿工人、数千万套设备，上游连接电网、制造厂家、通信企业等，下游用户涉及电力、钢铁、化工、建材、铁路、港口等企业，缺少任何一个环节，煤炭行业的工业互联网都不完整。
打牢基础破除障碍
积极拥抱工业互联网
新基建推动之下，工业互联网生长为未来产业发展的“新底座”。
煤炭作为传统产业，已经站在转型升级的风口，积极拥抱工业互联网是趋势更是必然。但煤炭工业互联网覆盖面广、数据量大，实现行业上中下游全要素、全产业链、全价值链的全面连接任重道远。
王素锋表示，当前，构建煤炭工业互联网还存在一些障碍：一是认识问题，行业和企业对煤炭工业互联网的认识不足;二是煤矿数字化、信息化的基础打得不牢，发展不平衡;三是煤炭工业互联网尚缺乏顶层设计;四是跟上下游打通过程中存在业务协同和数据共享的问题。在这些方面，还有很多基础工作要做。
“数字化是工业互联网的基石，数字化、信息化的基础打得不牢，就无法与上下游打通，但目前整个行业的发展不均衡。”王素锋说。
另外，缺乏行业技术规范标准的支撑引领、网络建设体系尚不完善、煤炭工业互联网产业支撑能力不足、井下互联装备升级改造进展缓慢、煤炭行业平台产业创新生态尚未形成、网络安全体系建设亟待加强等问题同样阻碍着煤炭工业互联网的快速发展。
对此，王素锋表示，工业互联网落地到煤炭行业，要分步走。首先，要让全行业认识到煤炭工业互联网的重要性，积极参与进来。其次，政府部门要强力推动煤炭工业互联网建设，争取更多的扶持，先搞试点，再扩大覆盖面。通过试点，可以发现问题、解决问题，从而加快推动煤炭工业互联网发展。再其次，对于煤炭企业而言，要加速提升数字化、信息化水平。
5G技术是发展工业互联网的一个重要支撑。在这方面，阳煤集团、焦煤集团已率先建成井下5G网络，解决了数据升井的问题。“5G作为新基建的主要内容之一，具有重要的战略意义，政府部门、科研机构和安标中心应持开放态度支持新技术在煤矿领域发挥优势，推动煤矿智能化发展。”王素锋说，“对于5G等新一代信息技术，如果采取封闭、拒绝的态度，将不利于行业的发展。”
“煤炭工业互联网不会一蹴而就，应该是逐步发展完善的。有点才有网，由局部向全面，再由煤炭向上下游发展。”国家煤矿安全监察局副局长宋元明在“工业互联网在煤炭行业应用”视频会上说。
宋元明表示，支持从安全入手，开始建网。支持从煤矿安全工业互联网逐步向生产、经营、运销、制造扩展。以国家煤矿安全监察局在建的煤矿安全监控系统、人员定位系统、工业视频系统联网工程为基础，逐步扩大数据的汇聚。比如，在安全数据方面，要从现有的产能、通风等数据，向冲击地压、水害、顶板等数据扩展;要从安全数据向智能化采煤、掘进、运输、供电、排水等扩展;要从煤炭生产、安全数据，向煤炭生产原材料供应、设备管理、煤炭洗选、运输、营销扩展;要以煤炭行业内链条向行业上下游扩展，逐步发展为纵横交错的格局。煤炭是第一次工业革命的产物，煤炭工业是传统产业，但中国能源生产和消费的特点决定了煤炭工业的重要地位。在第四次工业革命的浪潮中，煤炭行业正在抢抓机遇，以工业互联网、智能化、5G为工具，实现数字化、智能化、智慧化的台阶性迈进，努力实现习近平总书记要求的能源技术革命，使煤炭工业实现更高质量、更有效率、更加公平、更可持续、更为安全的发展，让煤矿工人更有获得感、幸福感、安全感。
