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高端访谈 | 葛世荣:智能化矿山要加强数字化顶层设计管理

煤炭行业作为我国重要的传统能源行业,是国民经济的重要组成部分,其智能化建设直接关系到经济和社会的智能化进程。煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装备等与现代煤炭开发利用深度融合,形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能系统,实现煤矿开拓、采掘(剥)、运输、通风、洗选、安全保障、经营管理等过程的智能化运行,对于提升煤矿安全生产水平、保障煤炭稳定供应具有重要意义。

为统筹推进煤矿智能化发展,2020年2月,国家能源局联合国家发展改革委、应急部等8部门印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》对全国煤矿智能化建设作出系统安排部署。11月,国家能源局、国家煤矿安全监察局公布71处煤矿作为国家首批智能化示范建设煤矿,引领带动建设一批多种类型、不同模式的智能化煤矿。这些智能化矿山在建设过程中应注意哪些问题,如何避免“烟囱式”系统?为此《中国矿业报》记者专访了中国矿业大学(北京)校长葛世荣。

记者:您对矿山智能化有着深入研究,那么在实践中评判一个矿山实现智能化的标准有哪些?您心目中的智能矿山架构是什么样子的?

葛世荣:我国对煤炭智能化开采技术及装备的研究起步较晚,但是发展速度很快。近10年来,我国加大了投入力度,国家、重点产煤省区和企业纷纷出台相关政策支持煤矿智能化建设。相关资料显示,2019年至今,国家煤监局、国家能源局,山西、河南、山东、贵州等省区,以及重点企业纷纷出台了相关政策,大力推进煤矿智能化建设,可谓热情高涨。其实在谈到煤矿智能化标准,实际上还没有基本统一的定义或者描述。从我个人来看,煤矿智能化或者智能化矿山应该具备设备智能化或自主化运行、系统网联化运行、整个生产应以数字化为支撑,生产现场应是少人化或者无人化这些特征。我心目中的智能矿山是一个安全、高效、绿色的矿山,其中,智能化是手段、数字化是桥梁、无人化是目标。

记者:去年,您提出了“煤炭工业互联网”概念,它在煤炭智能化进程中扮演着什么样的角色?

葛世荣:从2018年工信部发布《工业互联网平台建设及推广指南》,到“工业互联网”连续3年写入政府工作报告,再到近年来从中央到地方积极开展相关部署和建设,工业互联网作为新一代信息技术与工业系统全面深度融合的产物,正日益成为国民经济中增长最为活跃的领域之一。工业互联网以自动化技术为基础,与人工智能、大数据、机器人并行,是国家鼓励发展的技术。在实践中,工业互联网是把煤矿的各个生产系统和所有装备连接起来,形成数字化的系统或者自动化系统。去年,我提到的工业互联网实际上是煤流的全流程智能化,从煤层开始一直到消费端,煤流层开采、生产、消费、运输都应该能够进行智能互联,或者万物互联。我们这里生产的产品指的是煤炭,所以工业互联网我认为生产系统、运销系统、消费系统甚至环保系统都应该囊括其中。其实提到的煤矿智能化只是工业互联网的一个方面。

记者:近期华为煤矿军团董事长邹志磊在矿业报发了一篇题为“煤矿智能化建设要构造统一标准统一架构”的署名文章。其中提到煤矿智能化的5大挑战:缺少标准;接口不统一、七国八制;数据孤岛问题突出;网络系统和装备安全性亟待提升;操作系统缺乏自主可控。对此,你是怎么看待这些问题的?

葛世荣:邹董事长在这些方面很有见地,他是通过对煤矿智能化进行研究或者调研之后归纳出来的这些结论,我认为比较全面,也是指出了煤矿智能化的关键和要害。缺乏统一的标准,各种生产设备接口不统一,是目前煤矿智能化瓶颈问题。机械自动化是一个由低级向高级、由简单到复杂的发展过程。就当前我国煤矿的发展现状来看,机械自动化仍然处于薄弱环节。我国煤矿机械自动化技术水平目前还比较低,煤矿设备主要是向着机械化、自动化方向发展,设备的配套性不强,厂家或者每个产品的控制软件或者控制组线都是没有一致的要求,数字化基础不够牢固。这些软件、设备运用到煤矿集成后会出现“七国八制”的问题。没有统一的数据、格式、接口的标准,实际上也折射出我国,尤其是煤炭系统或者煤炭智能化矿山所需要解决的基础问题。我认为在这件事情上,一些有影响力的企业应该是能够有所作为的,因为煤矿装备的生产制造厂规模大小不一,如果没有一家有影响力的公司引领,进行标准化的制定,可能这种现状持续的时间会更长。

记者:在应对智能矿山建设过程中的挑战,建立煤矿工业互联网平台是非常重要的内容,但是建立这种平台关键是建立行业统一的煤矿物联网操作系统。在您看来这个系统应该具备什么特点?

葛世荣:建立煤矿物联网操作系统是一个非常关键的问题。因为如果要实现智能化除了装备的自动化智能化或者智能终端以外,必须有一个架构来支撑或者包容这些装备。工业互联网操作系统,其实是煤矿智能化的骨架。通过工业互联网的神经系统,把设备、生产流程、生产场景连接起来,但是连接起来之后,如何让这些系统之间互联互通、有效地共同协作,就需要有一个操作系统。以智能汽车为例,智能汽车的操作系统,是把地图、目标、路径和现场实时场景进行兼容然后决策,随后反馈回来让汽车进行安全智能驾驶。但是,目前煤矿在操作系统方面还是一个空白或者短板。露天煤矿,国外的卡特彼勒公司有MineStar操作系统,但在井工矿方面还是一个短板,相关的煤炭企业或者有影响力的企业应该在操作系统方面进行发力。我认为操作系统应该在数据接口或者数据格式的标准统一的基础上,建设一个包容性更强、互联性更广、且是更加可靠稳定的系统。例如计算机windows10系统,能够支撑计算机快速、安全地运行。

记者:据了解,华为即将发布鸿蒙在矿山场景中的首个应用,这个应用所有的设备接口、协议都是标准的。同时可以通过前装和后装方式(简单一个USB插件)改造升级新购和现网的设备,您对该矿山的鸿蒙应用有什么样的期望?能否应对刚才提到五大挑战呢?

葛世荣:鸿蒙操作系统我们一直关注,自从华为发布了车载鸿蒙操作系统和手机鸿蒙操作系统后,又计划推出鸿蒙在矿山场景中的应用,这使智能矿山的操作系统向前迈进了一大步。因为这还只是一个开始,但是我相信华为的理念是先进的,而且是对智能化矿山建设有着促进作用,尤其是把标准接口做了极大的改进,而且融入到操作系统里面,使得硬件、软件之间交互通讯,融为一体。我期望这个系统能够在煤矿的单个自动化系统或者操作系统方面发挥很好的作用,但是,这个系统一定要和原有的系统进行上下衔接,或者横向兼容,同时也要对未来留有余地,使这个系统能够有一个广泛的包容性和泛在的互联性,这样这个系统就会成为一个我心目中想象的,比如像windows10或者机器人Ros系统等行业性操作软件。

记者:当前,煤矿各个系统的建设,出现很多的“烟囱式”系统,最终形成“数据孤岛”,对煤矿企业采用统一的云和数据平台,有没有什么建议?

葛世荣:葛世荣:首先,为了煤矿智能化的发展,各个企业要思想统一。其实“烟囱式”系统,来自于每一个设备的制造厂商以及各个煤矿企业。因为企业在采用管理系统或者操作系统上就不一致,设备使用的控制系统或者操作系统就会不同,这样必然形成“数据孤岛”。因此,我们国家或者行业要制定统一的标准,更重要的是企业要有一个科学的数据管理理念或者制度,加强顶层设计。

记者:去年11月,国家能源局和国家煤矿安全监察局公布了71家国家首批智能化示范建设煤矿,为煤矿智能化发展营造了良好的氛围,这些煤矿在建设过程中您有什么好的建议或应该注意哪些问题?

葛世荣:国家非常支持煤矿智能化的发展,国家八部委出台了加快建设的意见,但这71家煤矿条件不一样,管理水平、技术基础也不同,所以希望这71家煤矿应该加强数字化的顶层设计和管理。我们所说的智能化煤矿是数据驱动的煤矿,是知识驱动的煤矿,而不是简简单单地把设备加上控制系统,远程监控了就是一个智能化的煤矿。这71家煤矿,每一家煤矿,甚至若干个煤矿都应该有一个数字化、智能化、操作系统方面的顶层设计。如果在整合模块、数据接口标准、更新层次等方面差距过大,会存在“烟囱式”系统或者“数据孤岛”的问题。虽然好事开头了,但是要继续做下去,每一家煤矿都需要有一种超前的意识,在设计水平上有更高的要求,经过一年的建设周期,真正验收的时候能让这71家煤矿成为我们国家4000多座煤矿的智能化样板和引领。

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