以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)推進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

轉(zhuǎn)載自《華為技術(shù)》

實(shí)現(xiàn)中國煤礦全面智能化，必須在實(shí)踐基礎(chǔ)上，圍繞著面向未來的精準(zhǔn)開采理念，即依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)為基礎(chǔ)的智能煤礦體系，從傳感、通信、平臺(tái)、云、應(yīng)用等層面去思考。

國家能源集團(tuán)神東煤炭集團(tuán)黨委書記、董事長 李新華

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)乎工業(yè)體系未來發(fā)展。當(dāng)前，國家能源集團(tuán)高度重視數(shù)字化轉(zhuǎn)型，大力推進(jìn)智能礦山建設(shè)。國能神東煤炭（以下簡稱“國能神東”）作為國家能源集團(tuán)的骨干企業(yè)，進(jìn)行了前瞻性、系統(tǒng)性、戰(zhàn)略性謀劃，將全力構(gòu)建能源（煤炭）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系、架構(gòu)體系，支撐能源體系的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。華為公司（以下簡稱“華為”）是我國信息技術(shù)能力最強(qiáng)的企業(yè)之一，煤礦軍團(tuán)作為專業(yè)團(tuán)隊(duì)，志在打造世界一流智能礦山解決方案。國能神東與華為煤礦軍團(tuán)達(dá)成合作，目的就是立足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，研發(fā)攻克煤礦智能化深層次難題，打造億噸級(jí)智能化礦井群“超級(jí)工程”，引領(lǐng)煤炭行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，把人從復(fù)雜危險(xiǎn)繁重的勞動(dòng)環(huán)境中解放出來，進(jìn)一步提高礦工的體面感、尊嚴(yán)感、獲得感、幸福感、安全感，真正實(shí)現(xiàn)“智慧生產(chǎn)、智慧安全、智慧經(jīng)營、智慧環(huán)?！保苿?dòng)煤炭行業(yè)可持續(xù)和高質(zhì)量發(fā)展。

國能神東現(xiàn)狀以及智能煤礦建設(shè)中面臨的問題

國能神東是我國首個(gè)2億噸煤炭生產(chǎn)基地，現(xiàn)有安全高效的現(xiàn)代化大型礦井13個(gè)。國能神東致力于打造煤炭行業(yè)智能建設(shè)的標(biāo)桿示范，目前已建成24個(gè)智能采煤工作面、26個(gè)井工智能掘進(jìn)工作面和5個(gè)智能選煤廠。

但在繼續(xù)推進(jìn)智能化建設(shè)過程中，國能神東仍然面臨許多問題。

國能神東有1370多家主要設(shè)備供應(yīng)商，10萬臺(tái)各類設(shè)備、10余類操作系統(tǒng)、500多種需要適配對接的通信協(xié)議。不同的設(shè)備裝置具有不同的操作系統(tǒng)，同一家供應(yīng)商不同時(shí)期提供的操作系統(tǒng)及應(yīng)用彼此不兼容，造成設(shè)備之間數(shù)據(jù)共享難，信息互通難，生產(chǎn)作業(yè)智能聯(lián)動(dòng)難。煤礦智能化建設(shè)要構(gòu)造統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一架構(gòu)，建立統(tǒng)一的信息化、智能化作業(yè)支撐系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能化協(xié)同作業(yè)和生產(chǎn)控制，實(shí)現(xiàn)自感知自優(yōu)化的決策支撐，是國能神東要著力解決的關(guān)鍵問題。

國能神東的安全管理依然靠“人盯人、人防人、人管人”，“人物環(huán)管”等方面沒有智能預(yù)警功能，無法動(dòng)態(tài)、在線超前預(yù)判重大危險(xiǎn)源所帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。國能神東智能安全管理體系的研究核心是利用AI在線識(shí)別已知風(fēng)險(xiǎn)源和不安全行為，自動(dòng)觸發(fā)整改電子流，管控整改過程節(jié)點(diǎn)，實(shí)施整改結(jié)果智能評價(jià)，實(shí)現(xiàn)安全領(lǐng)域快速的信息傳遞、自感知的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測、智能的故障預(yù)防、智慧的應(yīng)急管理。

國能神東缺少與智能煤礦、世界一流企業(yè)相匹配的、系統(tǒng)的、全面的智能化經(jīng)營管理系統(tǒng)。各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)不能共享，缺乏統(tǒng)一平臺(tái)，形成“數(shù)據(jù)孤島”，讓煤礦海量數(shù)據(jù)陷入“沉睡”。國能神東自主搭建的生產(chǎn)數(shù)據(jù)倉庫2019年上線，截至2022年7月，持續(xù)采集2.6萬臺(tái)設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)1068天，累計(jì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)3.68萬億條，今后數(shù)據(jù)量至少是現(xiàn)在的10倍~100倍。海量數(shù)據(jù)有收集、整理，但缺乏分析、交互和應(yīng)用，沒有轉(zhuǎn)化成具有智慧決策的支撐力量。國能神東需要建立一套跨部門、跨專業(yè)、跨領(lǐng)域、跨層級(jí)的“業(yè)財(cái)聯(lián)動(dòng)”的智能化經(jīng)營管理體系，實(shí)現(xiàn)“生產(chǎn)成本實(shí)時(shí)精準(zhǔn)管理”。

實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，都需要工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為支撐。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)既是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行規(guī)則集成的技術(shù)體系，更是產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈、價(jià)值鏈、創(chuàng)新鏈上下游協(xié)同的生態(tài)體系。

聯(lián)合創(chuàng)新，研發(fā)能源（煤炭）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系

現(xiàn)階段，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以破解煤礦智能化建設(shè)過程中的關(guān)鍵難題。

首先，解決工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸?shù)膯栴}。實(shí)現(xiàn)礦用5G無線覆蓋，通過F5G構(gòu)建井下本安硬管道，配合工業(yè)交換機(jī)，確保傳輸網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延、高可靠。第二，解決生產(chǎn)要素萬物互聯(lián)的問題。以自主研發(fā)的操作系統(tǒng)替代國外操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一連接協(xié)議，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。第三，解決通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化問題。推行工控標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議EIP，解決協(xié)議龐雜對接成本高的問題，打造《新一代自主可控的工業(yè)通信標(biāo)準(zhǔn)》，使設(shè)備間互聯(lián)互通簡單高效。最后，解決數(shù)據(jù)治理手段落后的問題。基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，將大數(shù)據(jù)與人工智能相結(jié)合，打造煤礦數(shù)據(jù)架構(gòu)體系與能力體系，提升數(shù)據(jù)治理能力。

2021年5月，國能神東與華為煤礦軍團(tuán)成立了智慧煤礦聯(lián)合創(chuàng)新項(xiàng)目組，確定聯(lián)合創(chuàng)新課題18個(gè)，子項(xiàng)目21個(gè)。截至目前，國能神東共投入各部門業(yè)務(wù)骨干80多人，華為常駐國能神東創(chuàng)新中心70多人，華為總部投入研發(fā)人員200多人，合作廠家投入160多人，共同進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。

國能神東煤炭集團(tuán)與華為共同創(chuàng)新并實(shí)踐的礦鴻操作系統(tǒng)，通過為大大小小的智能終端設(shè)備提供統(tǒng)一的操作語言，實(shí)現(xiàn)人與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備間的互通與協(xié)同，通過萬物互聯(lián)實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、智能化的協(xié)同作業(yè)、智能化的生產(chǎn)控制，大大提高了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率及安全管理水平，助力煤炭企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)、數(shù)字化運(yùn)營。

當(dāng)前，礦山鴻蒙操作系統(tǒng)已成功適配煤礦井下綜采工作面的液壓支架主控器、工作面通訊控制器、組合開關(guān)顯示控制器，以及吊軌式、膠輪式等各類巡檢機(jī)器人共52類設(shè)備，2239臺(tái)套設(shè)備。

聯(lián)合創(chuàng)新的最終目標(biāo)是為了打造能源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)鏈體系。基于華為芯片、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、云/AI算法模型全套核心技術(shù)，打造國內(nèi)首個(gè)煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)鏈體系。同時(shí)，打造能源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。設(shè)計(jì)設(shè)備物聯(lián)、基礎(chǔ)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)治理、業(yè)務(wù)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)安全五層架構(gòu)，基于一套標(biāo)準(zhǔn)體系、一張全面感知的網(wǎng)絡(luò)，通過“采集交換-集成處理-建模分析-決策與控制”的閉環(huán)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、個(gè)性化定制、服務(wù)化延伸”的生態(tài)智慧運(yùn)營。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)煤礦數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要基礎(chǔ)

數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，數(shù)據(jù)是核心生產(chǎn)資料，算力是生產(chǎn)力，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)組織了新的生產(chǎn)關(guān)系，使得大數(shù)據(jù)和AI成為重要的生產(chǎn)工具。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的數(shù)字產(chǎn)業(yè)大生態(tài)，將推動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式、生產(chǎn)方式深刻變革，為行業(yè)智能化建設(shè)、數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供強(qiáng)大支撐保障。

事實(shí)證明，加速工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用落地，將深刻地改變煤炭產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)形態(tài)、價(jià)值形態(tài)和交易結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)煤炭產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與能源經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)煤炭穩(wěn)定供應(yīng)、安全態(tài)勢平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)的高度協(xié)同，創(chuàng)造以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)為標(biāo)志的“煤炭工業(yè)文明”。

經(jīng)過數(shù)字化轉(zhuǎn)型，煤礦將以“業(yè)務(wù)數(shù)字化、數(shù)字能力化、能力平臺(tái)化、平臺(tái)生態(tài)化”為主線，以“安全、高效、綠色、智能”為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)煤礦全體系、全鏈條、全流程、全要素的端到端（E2E）數(shù)字化智慧運(yùn)營，主要體現(xiàn)為：

1．通過“泛在的連接”，對人、物、設(shè)備、系統(tǒng)、環(huán)境各類要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行全面采集融合，實(shí)現(xiàn)人-機(jī)、機(jī)-機(jī)萬物互聯(lián)的數(shù)字化。

2．通過“平臺(tái)化的服務(wù)”，實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、計(jì)算與分析，挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，支撐煤礦各種安全生產(chǎn)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)服務(wù)的智能化。

3．通過“知識(shí)的積累”，將基于煤礦生產(chǎn)實(shí)踐的數(shù)據(jù)分析能力變現(xiàn)成知識(shí)，進(jìn)行固化、積累、共享與復(fù)用，提升知識(shí)的價(jià)值創(chuàng)造能力，實(shí)現(xiàn)行業(yè)知識(shí)的智能化。

4．通過架構(gòu)解耦與微服務(wù)化能力，借助平臺(tái)的各種資源、生態(tài)體系，廣泛實(shí)踐于工業(yè)應(yīng)用，營造更大規(guī)模的生態(tài)化應(yīng)用場景，實(shí)現(xiàn)迭代創(chuàng)新的智能化。

未來的煤礦將是智能化的生態(tài)體系，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為核心，通過煤礦泛在全時(shí)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)煤礦連接數(shù)字化到生產(chǎn)數(shù)字化，安全數(shù)字化到運(yùn)營數(shù)字化，管理數(shù)字化到?jīng)Q策數(shù)字化，創(chuàng)新數(shù)字化到生態(tài)數(shù)字化，繪就煤礦“向產(chǎn)業(yè)生態(tài)化要能力、向系統(tǒng)數(shù)字化要價(jià)值、向生產(chǎn)智能化要效率、向經(jīng)營智慧化要效益、向運(yùn)營服務(wù)化要發(fā)展”的美好藍(lán)圖。

在國家能源集團(tuán)的大力支持下，神東煤炭集團(tuán)和華為煤礦軍團(tuán)已達(dá)成戰(zhàn)略共識(shí)，進(jìn)一步明確了合作方向。目前鴻蒙操作系統(tǒng)應(yīng)用已經(jīng)在神東取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。面向未來，神東將在國家能源集團(tuán)總的工作框架體系下，構(gòu)建“智能化生產(chǎn)、數(shù)字化運(yùn)營、平臺(tái)化發(fā)展、生態(tài)化協(xié)作、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同”的發(fā)展新格局，賦能行業(yè)智能化建設(shè)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型，為國家能源安全和行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展積極貢獻(xiàn)力量。

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原文鏈接：

https://www.huawei.com/cn/publications/huawei-tech/202204#coal-digitalization-industrial-internet

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