在新一代信息技術(shù)與煤炭行業(yè)深度融合的今天，加快煤礦智能化建設(shè)已經(jīng)成為實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路和必然選擇。2020年2月，國家發(fā)改委等八部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》以來，我國煤礦智能化建設(shè)全面進入“加速跑”階段。然而，正如中國工程院院士王國法所說，我國煤礦智能化建設(shè)仍處于培育示范階段，發(fā)展還不充分、不平衡，總體水平不高，距離全面智能化還有很大差距。
2020年6月，國家能源局、國家礦山安全監(jiān)察局聯(lián)合發(fā)布的《煤礦智能化建設(shè)指南（2021版）》明確指出，要形成智能化煤礦設(shè)計、建設(shè)、評價、驗收等系列技術(shù)規(guī)范與標準體系，建成一批多種類型、不同模式的智能化煤礦，提升煤礦安全生產(chǎn)水平。
為了順應(yīng)煤礦智能化創(chuàng)新發(fā)展需要，華為煤礦軍團也在致力于“重構(gòu)礦山智能化，共創(chuàng)煤炭新價值”，通過統(tǒng)一的標準、統(tǒng)一的架構(gòu)，實現(xiàn)行業(yè)數(shù)據(jù)、能力、知識、人才和平臺共享；并在“安全”的前提下，真正做到高效集約的煤礦智能化發(fā)展。
“雙碳”目標下，煤礦智能化建設(shè)仍面臨“五大問題”
“十四五”規(guī)劃綱要提出，力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和?！半p碳”目標的提出，正在帶來一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革。在這一趨勢下，盡管煤炭作為主體能源的地位不會改變，但在一定程度上也將倒逼煤炭行業(yè)必須加快綠色低碳轉(zhuǎn)型、加速實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，這樣一來，煤炭行業(yè)如何進一步推進智能化建設(shè)，加速科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型就變得更為迫切。
不僅如此，煤礦機械化、信息化、自動化、智能化的持續(xù)推進，也讓煤礦安全生產(chǎn)水平不斷提升，安全生產(chǎn)形勢持續(xù)穩(wěn)定好轉(zhuǎn)。安全生產(chǎn)是煤礦企業(yè)最大的挑戰(zhàn)，要解決本質(zhì)安全問題首先要從安全架構(gòu)、管理規(guī)程和作業(yè)規(guī)范等入手，這無疑離不開平臺化和數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用。
不過，在煤礦智能化進入全面加速的新階段，要實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)“安全、少人無人、高效”，實現(xiàn)煤炭行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型，為未來實現(xiàn)“雙碳”目標奠定基礎(chǔ)，還需要解決以下5個方面的問題。
首先，行業(yè)標準缺失的問題。在煤礦智能化建設(shè)過程中，由于缺乏指導信息化、智能化建設(shè)的標準體系，企業(yè)各個信息系統(tǒng)之間無法互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)共享和流轉(zhuǎn)不暢，不僅無法發(fā)揮出信息系統(tǒng)應(yīng)有的價值，還造成系統(tǒng)升級和演進困難。
其次，各種生產(chǎn)設(shè)備接口不統(tǒng)一（“七國八制”）的問題。煤礦企業(yè)在生產(chǎn)運營過程中，IT（信息技術(shù)）應(yīng)用與設(shè)備OT（操作技術(shù)）制式多樣，跨系統(tǒng)集成復(fù)雜度高，IT與OT的融合問題突出；而且，生產(chǎn)數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)一格式無法及時上傳，海量OT數(shù)據(jù)也不能通過IT手段進行分析與建模，嚴重影響了數(shù)據(jù)價值的釋放。
第三，數(shù)據(jù)孤島問題突出。在過去很長一段時間里，煤礦企業(yè)在開展數(shù)字化、智能化建設(shè)中，都是根據(jù)不同業(yè)務(wù)部門需求建設(shè)相應(yīng)的IT系統(tǒng)，缺乏整體規(guī)劃設(shè)計，致使“煙囪式”系統(tǒng)林立，各系統(tǒng)的獨立部署不僅維護成本高，還嚴重制約了數(shù)據(jù)的流通與協(xié)同應(yīng)用。
第四，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和生產(chǎn)裝備安全性亟待提升的問題。如今，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和生產(chǎn)裝備在給煤礦企業(yè)生產(chǎn)帶來便利的同時，無時無刻不受到來自網(wǎng)絡(luò)中硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)與信息的威脅，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的安全性、可靠性和連續(xù)性，同樣也是保證煤礦安全生產(chǎn)的重中之重。
第五，裝備的操作系統(tǒng)缺乏自主可控的問題。該問題也是煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的一大挑戰(zhàn)。
由此可見，當下煤礦智能化建設(shè)面臨諸多挑戰(zhàn)，一方面是由于來自不同廠商的不同系統(tǒng)，都有各自的數(shù)據(jù)系統(tǒng)和業(yè)務(wù)邏輯，造成了系統(tǒng)聯(lián)動和協(xié)同難問題；另一方面則是煤礦企業(yè)缺乏一個全行業(yè)統(tǒng)一的標準和規(guī)范體系，難以支撐行業(yè)未來智能化創(chuàng)新發(fā)展和“雙碳”目標實現(xiàn)。
構(gòu)建統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構(gòu)，為煤礦智能化夯實基礎(chǔ)
過去10年，是移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的“黃金時代”，各種各樣的移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已經(jīng)徹底改變了我們的工作和生活方式。事實上，移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，得益于全球通信網(wǎng)絡(luò)在統(tǒng)一國際規(guī)范、規(guī)則、運作模式下，整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈在資金、技術(shù)、市場等層面凝心聚力的結(jié)果。
包括3GPP等在內(nèi)的通信行業(yè)組織，通過推動“統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構(gòu)”，各運營商、設(shè)備供應(yīng)商積極協(xié)同配合，最終形成了移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的共贏局面，不僅為全球用戶帶來了豐富的移動互聯(lián)網(wǎng)體驗，也催生出蘋果、字節(jié)跳動等眾多優(yōu)秀企業(yè)。
如今，數(shù)字經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，進一步加快了數(shù)字技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的融合，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正在“接棒”移動互聯(lián)網(wǎng)，成為經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展的新引擎。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中，能否借鑒移動互聯(lián)網(wǎng)的成功經(jīng)驗，通過構(gòu)建統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構(gòu)，推動產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展？
近日，由工業(yè)和信息化部、國家標準化管理委員會組織編制的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)綜合標準化體系建設(shè)指南（2021版）》（征求意見稿）指出，到2023年，基本形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準體系，推動標準優(yōu)先在重點行業(yè)（領(lǐng)域）實現(xiàn)突破、率先應(yīng)用，引導企業(yè)在研發(fā)、生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)對標達標。
事實上，由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及行業(yè)（領(lǐng)域）眾多，涉及的設(shè)備、數(shù)據(jù)等資源更是五花八門，再加上工業(yè)知識瑣碎、工業(yè)應(yīng)用復(fù)雜度高等，要實現(xiàn)整個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的“統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構(gòu)”并非易事；而以煤礦這樣一個重點行業(yè)實現(xiàn)突破，不僅符合國家政策要求，也符合當下煤礦智能化發(fā)展需要。
在統(tǒng)一標準方面，煤炭行業(yè)的有關(guān)行管部門、生產(chǎn)企業(yè)、煤礦裝備制造商、智能化應(yīng)用提供商，應(yīng)該攜起手來，通過成立標準、架構(gòu)、協(xié)議的聯(lián)盟或者組織，共同推動創(chuàng)新合作，促進煤礦行業(yè)在統(tǒng)一的標準、架構(gòu)下，高效、快速的發(fā)展。這里，統(tǒng)一標準指的是定義終端接入層、網(wǎng)絡(luò)層、云、數(shù)據(jù)平臺、應(yīng)用層，統(tǒng)一各層數(shù)據(jù)的接口格式、數(shù)據(jù)規(guī)范和協(xié)議等。
在統(tǒng)一架構(gòu)方面，煤礦行業(yè)正在著力打造開放合作的煤礦智能化發(fā)展生態(tài)，從技術(shù)裝備、標準、人才、管理、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺等多個方面協(xié)同推進智能化發(fā)展。華為煤礦軍團也希望與煤炭生產(chǎn)企業(yè)、院校以及眾多伙伴一起，共同營造開放合作的生態(tài)，攻克關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，特別是顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)基于統(tǒng)一架構(gòu)的煤炭開發(fā)生產(chǎn)工藝、裝備、信息等先進技術(shù)的有機融合。
加速統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構(gòu)落地，建立“四大共識”是關(guān)鍵
通過持續(xù)推動煤礦智能化建設(shè)，我國正在加快建成多種類型、不同模式的智能化示范煤礦，并初步形成煤礦開拓設(shè)計、地質(zhì)保障、生產(chǎn)、安全等主要環(huán)節(jié)的信息化傳輸、自動化運行技術(shù)體系。智能化示范煤礦的建設(shè)，不僅為構(gòu)建覆蓋全行業(yè)的統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構(gòu)提出了新的要求，也為統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構(gòu)的打造積累了豐富的實踐經(jīng)驗。
我們認為，在煤礦智能化建設(shè)過程中，要實現(xiàn)統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構(gòu)的落地，煤礦應(yīng)在以下4個層面達成共識。
首先，煤礦智能化的本質(zhì)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。煤礦智能化建設(shè)的目標是以統(tǒng)一的平臺和架構(gòu)為重要支撐，提高煤礦本質(zhì)安全、最終實現(xiàn)少人無人。因此，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下，煤礦應(yīng)該把設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、供應(yīng)商、產(chǎn)品和客戶緊密地連接起來，打通信息流，實現(xiàn)無人化、智能化。
其次，煤礦智能化的核心在于建立統(tǒng)一架構(gòu)的煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是新ICT技術(shù)與煤礦企業(yè)實際業(yè)務(wù)深入融合的結(jié)果，這種融合需要以數(shù)字平臺、物聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎(chǔ)，通過攜手工業(yè)應(yīng)用、設(shè)備伙伴，打通跨系統(tǒng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)字孿生。
數(shù)據(jù)的打通，一方面需要依托開放的煤礦智能化生態(tài)，推動不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的互通，在數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)上進行智能化系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)；另一方面則需要針對不同煤礦設(shè)備定義統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)格式，以構(gòu)建通用的功能平臺，開發(fā)煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP應(yīng)用，實現(xiàn)行業(yè)數(shù)字資源配置的系統(tǒng)性優(yōu)化，提升行業(yè)效率。
第三，煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的關(guān)鍵是建立行業(yè)統(tǒng)一的煤礦物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)可以為各種煤礦裝備和海量傳感器提供統(tǒng)一的接入標準和規(guī)范，既能替代當前“七國八制”的操作系統(tǒng)，也能通過統(tǒng)一接口、統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式、簡化互聯(lián)，實現(xiàn)礦山設(shè)備超級互聯(lián)。
借助軟總線技術(shù)，煤礦企業(yè)在任何有網(wǎng)絡(luò)的場景下，都可實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時在線采集，以及和設(shè)備、系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步。因此，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的建立，將把煤礦企業(yè)全面帶入萬物互聯(lián)時代，為煤礦智能化建設(shè)打造堅實基石。
這樣一來，煤礦企業(yè)就可以通過標準協(xié)議框架，進一步形成一套煤礦物聯(lián)和數(shù)據(jù)的標準，最終將所有數(shù)據(jù)匯入統(tǒng)一的“數(shù)據(jù)湖”，為數(shù)據(jù)價值挖掘提供有力支撐。同時，煤礦裝備企業(yè)也可以借助物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，更加便捷地實現(xiàn)智能化升級、實現(xiàn)設(shè)備間的同步和協(xié)作，以及支持應(yīng)用伙伴實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通、智能化開發(fā)、應(yīng)用發(fā)布等。
第四，煤礦智能化建設(shè)需要更多的數(shù)字化人才。隨著煤礦智能化建設(shè)的持續(xù)推進，煤礦企業(yè)迫切需要通過培訓、實戰(zhàn)，加強數(shù)字化專業(yè)人才隊伍建設(shè)，逐步提升煤礦人員數(shù)字素養(yǎng)，進而發(fā)揮出智能化系統(tǒng)的最大價值。
如今，煤礦智能化建設(shè)通過引入云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生等技術(shù)，正在將現(xiàn)有的安全生產(chǎn)規(guī)程和實踐經(jīng)驗進行數(shù)字化、工具化，并逐步推廣復(fù)制到全行業(yè)；在此基礎(chǔ)上，統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構(gòu)的建設(shè)，將進一步消除煤礦的數(shù)字鴻溝。為此，華為煤礦軍團也將不斷深化新ICT技術(shù)與煤礦全產(chǎn)業(yè)鏈的融合，打造產(chǎn)業(yè)升級智能平臺；并以國家能源安全、生產(chǎn)安全、生產(chǎn)效率等核心需求為導向，建設(shè)貫穿全行業(yè)、全場景的開放數(shù)字化架構(gòu)，從而為煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供更加智能化的服務(wù)，助力煤礦智能化建設(shè)。
來源：中國煤炭雜志
