中國(guó)工業(yè)報(bào)記者 余娜

伴隨人工智能的大規(guī)模“下井”，礦山數(shù)智化轉(zhuǎn)型迎來新一輪提速。

從創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，到企業(yè)需求的轉(zhuǎn)變，再到不少實(shí)踐案例的落地，我國(guó)智慧礦山逐漸探索出一條數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化建設(shè)路徑。

“當(dāng)前，新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展正處于一個(gè)大有可為的歷史機(jī)遇期，中國(guó)安全生產(chǎn)協(xié)會(huì)將進(jìn)一步加大對(duì)智能化建設(shè)的支持力度，積極協(xié)調(diào)有關(guān)部門加大科研立項(xiàng)，重點(diǎn)推進(jìn)智能化示范礦井和災(zāi)害嚴(yán)重礦井的智能化建設(shè)。”在8月24日召開的“新質(zhì)生產(chǎn)力賦能能源行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展研討會(huì)”上，中國(guó)安全生產(chǎn)協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)康榮表示。

智能化技術(shù)出現(xiàn)拐點(diǎn)，推動(dòng)企業(yè)智能化從專用領(lǐng)域走向通用領(lǐng)域。歷時(shí)5年，礦山人工智能大模型也實(shí)現(xiàn)從技術(shù)探索到規(guī)模化推廣。

引入人工智能解決礦山痛點(diǎn)

人工智能是推動(dòng)我國(guó)能源行業(yè)跨越發(fā)展、產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)、生產(chǎn)力整體躍升的重要戰(zhàn)略資源。

2020年2月，國(guó)務(wù)院八部委聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確要求將人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)與現(xiàn)代煤炭開發(fā)利用深度融合。2022年10月，國(guó)家礦山安監(jiān)局、財(cái)政部印發(fā)《煤礦及重點(diǎn)非煤礦山重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控建設(shè)工作總體方案》，要求充分發(fā)揮AI智能識(shí)別、井下精準(zhǔn)定位、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)在礦山重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、應(yīng)急救援等工作中的優(yōu)勢(shì)作用。

“引入人工智能可解決礦山業(yè)務(wù)痛點(diǎn)。需引入人工智能手段，圍繞人、機(jī)、管、環(huán)，進(jìn)行降本、提效、增安；引入大模型技術(shù)手段，提升模型應(yīng)用精度及泛化性，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、常態(tài)化應(yīng)用。”云鼎科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“云鼎科技”）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部副總經(jīng)理王磊分析。

王磊介紹，從2019年立項(xiàng)探索，建設(shè)L0級(jí)盤古大模型，到2024年7月實(shí)現(xiàn)82類場(chǎng)景的落地應(yīng)用，歷時(shí)5年，云鼎科技礦山人工智能大模型已實(shí)現(xiàn)從技術(shù)探索到規(guī)模化推廣。

依托盤古礦山大模型，云鼎科技構(gòu)建了全球首個(gè)礦山行業(yè)大模型，構(gòu)建了“1+4+N”架構(gòu)的礦山智能化方案，通過1個(gè)AI開發(fā)平臺(tái)和4個(gè)盤古大模型能力，開發(fā)N個(gè)高價(jià)值應(yīng)用場(chǎng)景，支撐了人工智能大規(guī)模“下井”。

“我們將持續(xù)打造人工智能應(yīng)用，沉淀AI場(chǎng)景82類，涉及立井提升、皮帶運(yùn)輸、防沖、洗選、安全監(jiān)管、采煤、掘進(jìn)、輔助運(yùn)輸?shù)取Ｐ聢?chǎng)景已率先在山東能源集團(tuán)興隆莊煤礦進(jìn)行試點(diǎn)驗(yàn)證，保障使用效果后進(jìn)行推廣。”王磊透露。

資料顯示，云鼎科技是山東能源集團(tuán)控股的信息化產(chǎn)業(yè)公司，是盤古大模型在能源行業(yè)首次商業(yè)化應(yīng)用的承接單位。2023年初，山東能源集團(tuán)建立人工智能訓(xùn)練中心。同年7月18日，山東能源集團(tuán)和華為公司聯(lián)合發(fā)布首個(gè)能源行業(yè)商用AI大模型“盤古礦山大模型”。

以大模型為代表的人工智能等新技術(shù)，持續(xù)賦能企業(yè)，解決生產(chǎn)科研痛點(diǎn)問題，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。

“大模型已成為人工智能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的必然選擇，是企業(yè)智能化的方向。”華為油氣礦山軍團(tuán)解決方案總裁蔣旺成表示，“引入人工智能新架構(gòu)和大模型，通過多維度能力提升，可系統(tǒng)性解決人工智能使用難題。華為盤古大模型具備5大基礎(chǔ)能力，可匹配行業(yè)不同場(chǎng)景訴求。”

傳統(tǒng)運(yùn)輸模式亟待智能化升級(jí)

在礦區(qū)，傳統(tǒng)運(yùn)輸模式亟待智能化升級(jí)。

數(shù)據(jù)顯示，2022年礦難死亡人數(shù)略有回彈，礦區(qū)安全管理問題仍需重視。礦區(qū)工作環(huán)境惡劣，司機(jī)老齡化嚴(yán)重，年輕司機(jī)從業(yè)意愿低。傳統(tǒng)作業(yè)模式受制于“人”的不確定因素，效率進(jìn)一步提升遇到瓶頸。人力、管理成本持續(xù)提升。人工操作不規(guī)范，車輛維修、油耗等成本高居不下。

自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局國(guó)際礦業(yè)研究中心發(fā)布的《全球礦業(yè)發(fā)展報(bào)告2023》顯示：5G、無人駕駛礦卡和人工智能等技術(shù)裝備的應(yīng)用提高了礦山開發(fā)水平。礦山無人駕駛卡車實(shí)現(xiàn)規(guī)模化運(yùn)行。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)共落地超過50個(gè)礦區(qū)無人駕駛項(xiàng)目，覆蓋非煤礦山、金屬礦等場(chǎng)景。另據(jù)咨詢機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，2030年，中國(guó)智慧礦山自動(dòng)駕駛市場(chǎng)有望超過3800億元。

“礦區(qū)無人駕駛恰逢其時(shí)，是新質(zhì)生產(chǎn)力典型應(yīng)用。”踏歌智行高級(jí)副總裁鄔海杰表示。據(jù)悉，成立于2016年的踏歌智行，是國(guó)內(nèi)首家專注于礦區(qū)無人運(yùn)輸服務(wù)的科技創(chuàng)新企業(yè)。目前，踏歌智行現(xiàn)已服務(wù)超過20個(gè)央國(guó)企及行業(yè)領(lǐng)軍礦區(qū)企業(yè)，項(xiàng)目30余個(gè)，部署智能駕駛車輛超420臺(tái)。

無人駕駛礦用車輛和機(jī)器人廣泛應(yīng)用，大大減少了人工參與，提高了作業(yè)安全性。

北斗天地股份有限公司輔助運(yùn)輸產(chǎn)品經(jīng)理譚業(yè)勇透露，2024-2025年，該公司將進(jìn)一步完善智能車載設(shè)備，形成統(tǒng)一化、集成化解決方案，提高智能化水平，保障駕駛安全。2025-2027年，將為無人駕駛拓展進(jìn)行巷道輔助設(shè)備研發(fā)，確保無人駕駛承載環(huán)境的建設(shè)。2026-2028年，將結(jié)合車輛研發(fā)企業(yè)和北斗天地定位、通信能力，實(shí)現(xiàn)煤礦物料供給全場(chǎng)景車輛自動(dòng)駕駛平臺(tái)。

資料顯示，北斗天地股份有限公司是云鼎科技旗下，以北斗應(yīng)急通信導(dǎo)航業(yè)務(wù)和能源化工信息化智能化為核心的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)科技部瞪羚企業(yè)，首批軍民融合企業(yè)，專注于“北斗”+“礦山工業(yè)智能”技術(shù)應(yīng)用，擁有煤礦軟件+硬件+北斗深度結(jié)合的三大技術(shù)能力線。公司注冊(cè)地西安，在北京、青島、洛陽設(shè)立了技術(shù)研發(fā)中心，在濟(jì)寧設(shè)有生產(chǎn)制造中心。

煤礦數(shù)智化開采技術(shù)有待突破

數(shù)字中國(guó)建設(shè)成為國(guó)家戰(zhàn)略，數(shù)字煤炭建設(shè)面臨歷史性發(fā)展機(jī)遇。

山東能源集團(tuán)總經(jīng)理助理王立才表示，煤礦智能化是我國(guó)煤炭行業(yè)第四次重大技術(shù)變革。該集團(tuán)加快推進(jìn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化建設(shè)，建成了9處首批國(guó)家智能化示范煤礦，山東本部沖擊地壓礦井全部實(shí)現(xiàn)智能化開采，智能開采產(chǎn)量達(dá)到86%，計(jì)劃“十四五”期間全部煤礦均建成智能化煤礦。

煤炭行業(yè)兩化融合水平雖然取得了較快發(fā)展，但整體水平與先進(jìn)行業(yè)相比仍有明顯差距。煤炭行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體處于起步階段，數(shù)字化技術(shù)尚未與煤炭核心領(lǐng)域深度融合。

對(duì)此，中煤科工集團(tuán)首席科學(xué)家龐義輝認(rèn)為，煤礦智能化開采關(guān)鍵技術(shù)探索上，主要存在開采工藝、裝備可靠性、控制系統(tǒng)三方面問題。

開采工藝上，不同地質(zhì)條件工作面的開采工藝不同，工作面采場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜且伴隨推進(jìn)情況不斷發(fā)生變化。開采工藝的參數(shù)變量較多，變量調(diào)整依據(jù)不足，致使采煤過程自動(dòng)化程度低，自主規(guī)劃截割率低，阻礙無人化采煤工程實(shí)踐。

裝備可靠性上，設(shè)備層面主要存在多系統(tǒng)、多設(shè)備故障概率疊加導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)可靠性低，無法支撐地面采煤模式常態(tài)化運(yùn)行，限制無人化采煤推廣應(yīng)用這一問題。

控制系統(tǒng)上，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)存在視頻清晰度、實(shí)時(shí)追蹤、死角等問題，達(dá)不到“第一人稱”視角的需求。缺少音視頻融合、人機(jī)交互操控等完全“沉浸式”操控平臺(tái)，無法解決人員對(duì)遠(yuǎn)程常態(tài)化作業(yè)與工作面內(nèi)就地作業(yè)環(huán)境變化的差異感。

如何利用自動(dòng)化、智能化做到減輕人員的一般勞動(dòng)強(qiáng)度，減少人員井下工作量，是煤礦產(chǎn)業(yè)當(dāng)前面臨的主要趨勢(shì)。

“推廣綜采工作面遠(yuǎn)程數(shù)字孿生集控技術(shù)，通過工作面真實(shí)場(chǎng)景復(fù)現(xiàn)、超視距遙控操作，實(shí)現(xiàn)掘、支、錨、運(yùn)一體化平行作業(yè)和開采系統(tǒng)智能決策、自主運(yùn)行，可以推動(dòng)礦山傳統(tǒng)開采工藝變革，實(shí)現(xiàn)少人化、無人化開采。”北斗天地股份有限公司產(chǎn)品經(jīng)理安成表示。

據(jù)其介紹，通過綜采工作面數(shù)字孿生輔助控制系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)多參量傳感器技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，記錄采煤機(jī)截割曲線，結(jié)合工作面GIS地理信息，實(shí)現(xiàn)井下物理空間在數(shù)字世界的真實(shí)映射，有效降低一線生產(chǎn)操作人員的工作量和工作強(qiáng)度。

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)能源資源戰(zhàn)略發(fā)展研究院副院長(zhǎng)李桂臣認(rèn)為，我國(guó)煤礦智能化開采與掘進(jìn)發(fā)展目前處于示范培育階段，特別是煤巷智能化快掘更是一項(xiàng)久久為功的長(zhǎng)期任務(wù)。煤巷智能快掘是煤礦智能化的重要支撐，也是亟待攻關(guān)的核心難題之一。聚焦煤巷快速掘進(jìn)與圍巖智能控制的基礎(chǔ)科學(xué)問題開展理論創(chuàng)新，大有可為。

“未來，我們要進(jìn)一步研究‘透明地質(zhì)+數(shù)字孿生+自主自控技術(shù)’的智能采煤。基于數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建綜采面孿生仿真開采場(chǎng)景，研發(fā)仿真預(yù)演、實(shí)時(shí)孿生、歷史回放功能。結(jié)合5G+VR/AR技術(shù)，研究新一代地面遠(yuǎn)控方法，研發(fā)人機(jī)交互新模式，提升地面遠(yuǎn)控體驗(yàn)。此外，還要進(jìn)一步探索人工智能、元宇宙、語義大模型等技術(shù)在煤炭行業(yè)的應(yīng)用。”龐義輝建議。