《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》全文及解读发展现状及方向

  夢無極        2020-03-09 14:45:46

大型采煤机在地下自主割煤,能够主动感知煤岩性状,适应调整工作状态,煤矿工人不再手动操作设备只需定时巡检,井下采集的所有大数据都在5G网络中快速交互链接……地下数百米的深处,智能化煤矿将赋予传统采煤行业新的生机。


近日,国家发改委、国家能源局、应急管理部等八部委联合发布了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》(以下简称《指导意见》)。未来,人工智能、工业物联网、云计算等将与现代煤炭开发利用深度融合。


“煤矿智能化的核心就是使矿山具有人类般的思考、反应和行动能力,实现物物、物人、人人的信息集成与智能响应,主动感知、分析,并快速做出正确处理。”深部煤炭资源开采教育部重点实验室副主任、中国矿业大学教授方新秋告诉科技日报记者。


我国煤矿智能化发展现状:尚处智能化初级阶段


许多矿业发达国家多年前已制定矿山信息化长远发展规划,信息化和自动化程度越来越高。


加拿大从20世纪90年代初开始研究自动采矿技术,拟于2050年通过卫星通信技术操纵矿山的所有装备,实现自动智能采矿;美国于1999年对地下煤矿的自动定位与导航技术进行研究;澳大利亚于2001年开展了综采工作面自动和智能化技术的研究,设计开发了LASC系统;德国于2015年建设了一套远程控制自动化薄煤层综采系统,已接近“无人工作面”。


近年来,我国智能化采煤工作面发展迅速。目前,全国已经有200个左右不同层次的智能化采煤工作面。记者从兖矿集团了解到,该集团鲍店煤矿打造了国内首个常态化智能综放工作面,贵州能化发耳煤业建设成为西南地区唯一一个省级智能化采煤工作面,济三煤矿以综掘机“遥控截割”+液压锚杆钻车+破碎机+皮带机“无人值守”配套模式建成国内领先的智能化掘进工作面。


“智能化与自动化有本质的区别,智能化采煤工作面距离智能煤矿的目标仍有较大差距。准确地说,目前我国还处于煤矿智能化的初级阶段。”方新秋说。

《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》全文及解读发展现状及方向

“煤矿智能化是一个系统工程,要实现全过程的智能化运行,采煤、掘进、运输、提升、排水、通风、地质信息、经营管理等环节必须智能协同。”中国矿业大学机电工程学院执行院长王忠宾教授告诉记者。


我国从2015年开始抓煤矿“四化”(机械化、自动化、信息化和智能化)建设。“四化”改造为煤矿智能化开采奠定了很好的基础,但仍存在系统间数据感知难、信息交互难、实时性差、可靠性低、数据利用率不高和多智能系统协同弱等难题。


“比如地面导航有GPS和北斗,地下装备怎么准确定位?煤炭行业有其特殊性,一些关键的智能技术仍需要突破。”王忠宾说,如煤层地质精准探测技术,煤岩性状实时在线识别技术,采煤工作面高速高可靠无线传输技术,采煤装备精确导航和定位技术,复杂工况计算机视觉识别技术,煤矿大数据技术等。


我国煤矿智能化发展方向:建设智能边缘数据基础设施


目前,华为、百度等科技公司已注意到煤矿智能化的行业需求,并深度参与其中。


华为参与的5G矿车投入运行,煤矿生产可实现盲区监控;百度参与了中国煤炭云建设,与阳泉煤业达成战略合作;中兴通讯、中国联通与兖矿开展合作,成立了“5G+智慧矿业联合实验室”等。


“很期待即将到来的5G时代,比如现在井下数据传输采用的是光纤,当采矿设备大幅度移动和震动时,光纤就会发生故障,如果换成5G网络将会有很大改变。”方新秋说。


“互联网企业深度参与是一件好事,术业有专攻,需要在数据处理体系、通信技术、网络架构和智能协同算法上面向行业互联网应用开展专门的研究。”中国矿业大学网络与信息中心主任孙彦景教授说。


《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》还要求,对冲击地压、煤与瓦斯突出等灾害严重的矿井,优先开展智能化采掘(剥)和危险岗位的机器人替代。


“去年我们与华为签订了战略合作协议,并提出工业互联网智能边缘数据基础设施的概念,未来智能煤矿将从网络‘全连接’向数据‘全链接’发展,系统架构向‘云边协同’发展。”孙彦景说。


他进一步解释说,人工智能的特点是不断学习演化,每一个煤矿每一个工作面的情况都不相同,智能采掘机器人在作业过程中,当遇到特殊情况时,可以由系统依据生产大数据进行学习分析和决策,也能让智能终端自主处置,“这就是云边协同的意义”。


“矿山自主决策和控制的前提是全面感知,而要确保感知信息可靠,就必须攻克相应的传感器和信息交互等技术。”孙彦景说,比如智能视觉技术可以准确地识别车辆、行人和人脸,根据场景分析行为,并结合规则研判是否违章。


记者了解到,目前跨行业的智能煤矿合作已在广泛建立之中,如中国矿业大学矿业工程学院已开设绿色开采、深地开发、智能采矿、未来矿业四大研究方向,设置智能开采研究所,创办智能采矿特色班;中国煤炭学会和中国煤炭科工集团发起成立了“煤矿智能化创新联盟”;中国煤炭科工集团、中国矿业大学(北京)和中国联通成立了“5G地下空间创新实验室”。


《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》全文


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。目前,我国一些煤矿正在开展智能化建设工作,但存在基础理论研发滞后、技术标准与规范不健全、平台支撑作用不够、技术装备保障不足、高端人才匮乏等问题。为推动煤炭行业高质量发展,促进煤炭产业转型升级,现就煤矿智能化发展提出以下意见。


一、总体要求


(一)指导思想。


以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入贯彻落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略,坚持新发展理念,坚持以供给侧结构性改革为主线,坚持以科技创新为根本动力,推动智能化技术与煤炭产业融合发展,提升煤矿智能化水平,促进我国煤炭工业高质量发展。


(二)基本原则。


——坚持企业主体,政府引导。充分发挥市场在资源配置中的决定性作用,激发企业的内生动力和创新活力;加强规划引导,完善相关支持政策,营造煤矿智能化发展良好环境。


——坚持立足当前,谋划长远。立足我国煤矿发展不平衡现状,加大技术资金投入和人才培养力度,突破制约煤矿智能化发展的瓶颈;把握能源革命发展机遇,以智能技术为牵引布局煤矿智能化发展,推动煤炭开发利用方式变革。


——坚持自主创新,开放合作。加强煤矿智能化基础理论研究与科技创新,实现关键核心技术自主可控;通过多元合作拓展智能化发展空间,构建创新包容的煤矿智能化产业生态,形成开放共享的煤矿智能化发展格局。


——坚持典型示范,分类推进。加强统筹规划,因地制宜建设一批效果突出、带动性强的示范工程,形成多种煤矿智能化产业发展模式,分类纵深推进煤矿智能化发展。


(三)主要目标。


——到2021年,建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿,初步形成煤矿开拓设计、地质保障、生产、安全等主要环节的信息化传输、自动化运行技术体系,基本实现掘进工作面减人提效、综采工作面内少人或无人操作、井下和露天煤矿固定岗位的无人值守与远程监控。


——到2025年,大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化,形成煤矿智能化建设技术规范与标准体系,实现开拓设计、地质保障、采掘(剥)、运输、通风、洗选物流等系统的智能化决策和自动化协同运行,井下重点岗位机器人作业,露天煤矿实现智能连续作业和无人化运输。


——到2035年,各类煤矿基本实现智能化,构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统,建成智能感知、智能决策、自动执行的煤矿智能化体系。


二、主要任务


(四)加强顶层设计,科学谋划煤矿智能化建设。


研究制定煤矿智能化发展行动计划,明确智能化发展的行动方向、实施路径和政策措施。鼓励地方政府有关部门结合区域特点、煤层赋存条件、技术基础等因素,研究制定煤矿智能化发展规划,科学引导煤矿智能化发展的进度和规模。支持煤炭企业制定煤矿智能化发展实施方案,落实建设任务、技术体系和建设进度,加快推进煤矿智能化发展步伐。


(五)强化标准引领,提升煤矿智能化基础能力。


结合部门职责分工,协同推进煤矿智能化标准的制修订工作,强化基础性、关键技术标准和管理标准的制修订;加快煤矿智能化建设术语、数据管理、技术装备及煤矿机器人等相关技术规范、产品标准和检测检验规范的制修订。开展煤矿智能化标准体系建设专项工作,加快实施煤矿智能化标准提升计划,制定煤矿智能化建设、评价、验收规范与实施细则;推动建立煤矿智能化标准一致性、符合性检测体系和技术平台,形成标准制修订、宣贯应用、咨询服务和执行监督的闭环管理体系。


(六)推进科技创新,提高智能化技术与装备水平。


加强煤矿智能化基础理论研究,推进建设国家级重点实验室和工程(研究)中心,支持建设煤矿智能化技术创新研发平台,加强对核心基础零部件、先进基础工艺、关键基础材料等共性关键技术的研发;重点突破精准地质探测、精确定位与数据高效连续传输、智能快速掘进、复杂条件智能综采、连续化辅助运输、露天开采无人化连续作业、重大危险源智能感知与预警、煤矿机器人及井下数码电子雷管等技术与装备。加快智能工厂和数字化车间建设,推进大型煤机装备、煤矿机器人研发及产业化应用,实施机械化换人、自动化减人专项行动,提高智能装备的成套化和国产化水平。


(七)加快生产煤矿智能化改造,提升新建煤矿智能化水平。


对具备条件的生产煤矿加快智能化改造,在采掘(剥)、供电、供排水、通风、主辅运输、安全监测、洗选等生产经营管理环节,进行智能优化提升,推进固定岗位的无人值守和危险岗位的机器人作业,实现传统煤矿的智能化转型升级。推行新建煤矿智能化设计,创新煤矿智能化采掘(剥)新模式,建设智能化生产、安全保障、经营管理等多系统、多功能融合的一体化平台,实现煤矿产运销业务协同、决策管控、一体化运营等智能化应用。鼓励具有严重灾害威胁的矿井加快智能化建设,率先提升智能化水平。


(八)发挥示范带动作用,建设智能化示范煤矿。


针对我国不同矿区煤层赋存条件,从建设理念、系统架构、智能技术与装备、综合管理、经济投入等方面,制定并实施科学、合理、先进的煤矿智能化建设方案,重点推进大型煤矿开展系统性智能化建设,对冲击地压、煤与瓦斯突出等灾害严重的矿井,优先开展智能化采掘(剥)和危险岗位的机器人替代,建设一批智能化示范煤矿,凝练出可复制的智能化开采模式、技术装备、管理经验等,向类似条件煤矿进行推广应用。


(九)实施绿色矿山建设,促进生态环境协调发展。


坚持生态优先,开展矿区生态环境智能在线监测,推广矿区地表环境治理与修复、煤层气(煤矿瓦斯)智能抽采利用等新技术,推进煤炭清洁生产和利用。融合智能技术与绿色开采技术,积极推进绿色矿山建设,新建煤矿要按照绿色矿山建设标准进行规划、设计、建设和运营管理,生产煤矿要逐步升级改造,达到绿色矿山建设标准,努力构建清洁低碳、安全高效的煤炭工业体系,形成人与自然和谐共生的煤矿发展格局。


(十)推广新一代信息技术应用,分级建设智能化平台。


以数字化、网络化、智能化为方向,探索建立国家级煤矿信息大数据分析与共享交换平台,同步推进网络安全和煤矿智能化发展,加快工业互联网和车联网、新一代通信技术、云计算、大数据、人工智能、虚拟现实等现代信息技术在煤炭工业领域的推广应用。鼓励地方政府有关部门建设信息管理云平台,促进煤炭企业数据的接入与管理;推进煤炭生产企业建立安全、共享、高效的煤矿智能化大数据应用平台,构建实时、透明的煤矿采、掘、机、运、通、洗选等数据链条,实现煤矿智能化和大数据的深度融合与应用。


(十一)探索服务新模式,持续延伸产业链。


以数据为核心资源,推动煤矿智能化技术开发和应用模式创新,提高煤炭企业的核心竞争力。延伸智能煤机制造产业链,从主要提供煤机产品向提供产品与服务转变、向提供整体解决方案转变、向提供系统集成总承包转变,推动制造与服务的协同发展。开展大型煤矿企业、大数据专业服务商等数据平台之间的应用与交易,培育煤矿大数据开发、融资租赁、数据征信等服务新模式。打造煤矿智能装备和煤矿机器人研发制造新产业,建设具有影响力的智能装备和机器人产业基地。


(十二)加快人才培养,提高人才队伍保障能力。


支持和鼓励高校加强煤矿智能化相关学科专业建设,推动专业交叉融合,培育一批具备矿业工程、软件工程、信息工程、机器人工程、人工智能等知识技能的复合型人才。深化产教融合,鼓励高校和企业合作创新煤矿智能化人才培养模式,共建示范性实习实践基地,搭建工科教师挂职锻炼平台,面向产业急需共建现代产业学院。积极开展在职人员智能化和信息化培训,建立健全职业发展通道机制,优化知识型、技能型、管理型人才发展体系。


(十三)加强国际合作,积极参与“一带一路”建设。


以煤矿智能化前沿技术与装备的研发应用为核心,开展跨领域、跨学科、跨专业协同合作,支持共建技术转移中心。加强与“一带一路”沿线国家能源发展战略对接,构建煤矿智能化技术交流平台,探索与沿线国家企业、相关机构建立战略合作伙伴关系,深化互信合作,促进互利共赢。以国际合作为契机,带动我国煤矿智能化技术、装备、标准、服务走出去,同时引入国际煤矿智能化先进技术装备、管理理念、服务模式等,培育具有国际影响力的品牌产品,提升我国煤炭工业开放水平。


三、保障措施


(十四)强化法律法规保障,深化标准化工作改革。


加强部门协同,加快相关法律、法规、规章、标准和政策的制修订工作,为煤矿智能化发展提供制度保障。鼓励和支持企业、科研院所、行业组织等开展企业标准、团体标准和国际标准的制定,健全煤矿智能化标准体系,推进我国煤矿智能化标准的国际化进程。


(十五)加大政策支持力度,建立智能化发展长效机制。


对验收通过的智能化示范煤矿,给予产能置换、矿井产能核增等方面的优先支持。在煤矿安全改造中央预算内投资安排上,对积极推广应用井下智能装备、机器人岗位替代、推进煤矿开采减人提效的煤矿予以重点支持。对新建的智能化煤矿,在规划和年度计划中优先考虑。将煤矿相关智能化改造纳入煤矿安全技术改造范围,探索研究将相关投入列入安全费用使用范围。研究相关产业扶持政策,鼓励金融机构加大对智能化煤矿的支持力度。鼓励企业发起设立相关市场化基金,形成支持煤矿智能化发展的长效机制。


(十六)加强知识产权保护,增强核心技术可控能力。


加强共性关键技术领域高质量、高价值专利培育和保护,跟踪国外先进技术发展前沿,做好国际专利前瞻性申请和布局,规避技术输出风险。鼓励构建煤矿智能化建设知识产权保护体系,做好煤矿智能化建设成果保护,形成产业竞争优势。鼓励和支持企业运用知识产权参与市场竞争,培育一批具备煤矿智能化知识产权优势的煤炭企业。


(十七)凝聚各方共识,促进智能化跨界合作。


在国家和省级有关部门指导下,以行业协会、研究机构、科技企业、设计院、高校、金融、装备厂商和煤炭企业等为主体,组建煤矿智能化创新联盟和区域性创新机构,充分发挥各自专业领域优势,实现协同创新、跨界融合发展,为煤矿智能化建设提供支撑。


(十八)加强组织领导,形成智能化发展整体合力。


建立煤矿智能化建设工作机制,加大对煤矿智能化建设工作的引导和协调力度。地方政府有关部门要结合本地区实际情况出台落实意见,加快煤矿智能化建设与升级改造。加强煤矿智能化发展相关政策的宣传和解读,提高政策的知晓度。总结煤矿智能化建设新典型、新模式和新机制,宣传推广煤矿智能化发展的经验和成果,营造煤矿智能化发展的良好氛围。


来源:科技日报 张 晔 通讯员 李 秀 中国政府网

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