▊ 文/張科利 曹 豪

加快推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)，是保障煤礦安全高效生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)，是推動煤礦實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重大舉措。我國煤礦智能化自2019年加快建設(shè)以來，已經(jīng)進(jìn)入從全面推進(jìn)到局部突破、從系統(tǒng)建設(shè)到運維使用的轉(zhuǎn)變過程，需要對煤礦智能化建設(shè)進(jìn)行回顧、評估、思考、總結(jié)，重新審視煤礦智能化這個時代命題，剖析智能化“建、用”環(huán)節(jié)存在的漏洞與不足，多維系統(tǒng)地思考現(xiàn)階段更貼近煤礦實際的智能化礦山建設(shè)方向。

一、煤礦智能化建設(shè)的意義

煤礦智能化是將智能裝備、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)與現(xiàn)代煤礦開發(fā)技術(shù)深度融合，形成全面感知、實時互聯(lián)、分析決策、自主學(xué)習(xí)、動態(tài)預(yù)測、協(xié)同控制的智能系統(tǒng)，實現(xiàn)煤礦開拓、采掘、運通、洗選、安全保障、經(jīng)營管理等全過程的智能化運行。通過推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)，可以實現(xiàn)安全生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化和經(jīng)營管理的數(shù)字化，最終達(dá)成“減人、提效、增安”的總目標(biāo)。

1.能夠提高管理效率

通過使用現(xiàn)代信息技術(shù)，建立數(shù)據(jù)庫，不僅能夠及時、快速地收集生產(chǎn)信息，方便后續(xù)查詢和資源評估，還能加強煤炭資源的監(jiān)控和管理，切實提高煤礦管理工作效率。

2.能夠保障安全生產(chǎn)

借助智能煤礦的各種信息體系，能夠?qū)崿F(xiàn)資源合理配置，加強礦區(qū)環(huán)境的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，預(yù)防災(zāi)害事故的發(fā)生。

3.能夠提高生產(chǎn)效率

智能化技術(shù)可以實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的自動化和智能化管理，在減少礦工勞動強度和改善工作環(huán)境的同時，減少人力投入，提高生產(chǎn)效率，降低成本，實現(xiàn)提質(zhì)增效。

二、目前煤礦智能化建設(shè)存在的問題

當(dāng)前，煤礦智能化建設(shè)取得階段性成果，在實現(xiàn)系統(tǒng)自動化（包括遠(yuǎn)程操控）、減輕人員勞動強度、減少操作人員及增強安全保障等方面取得了長足發(fā)展。但同時必須認(rèn)識到煤礦智能化仍處于初級階段，存在發(fā)展理念不清晰、研發(fā)滯后于企業(yè)發(fā)展需求，關(guān)鍵工序突破性不成熟、實效性差；缺乏全面統(tǒng)籌和頂層設(shè)計、關(guān)鍵核心技術(shù)裝備有待突破、管理與人才儲備不足，煤礦智能化發(fā)展不能全面智能化常態(tài)化運行、數(shù)據(jù)分析結(jié)果指導(dǎo)性不足、現(xiàn)場結(jié)合度不高、經(jīng)濟(jì)效益差等諸多問題。

三、煤礦智能化建設(shè)的建議

“如何看待和界定煤礦智能化？怎么建設(shè)智能化煤礦？建設(shè)到什么水平？”是當(dāng)前煤礦智能化建設(shè)的重要議題。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研、系統(tǒng)思考，對煤礦智能化建設(shè)建議如下。

1.必須正確認(rèn)識煤礦智能化與自動化、信息化等的關(guān)系

一是要從煤礦“四化”并存的現(xiàn)狀出發(fā)。“機械化、自動化、信息化、智能化”原則上為迭代關(guān)系，智能化是在信息化和自動化的基礎(chǔ)上建立，自動化是在機械化的基礎(chǔ)上建立，機械化是基礎(chǔ)，是執(zhí)行機構(gòu)。但現(xiàn)階段煤礦的現(xiàn)實情況為“四化”并存，如采煤實現(xiàn)了綜合機械化、自動化；掘進(jìn)大多處于單機機械化狀態(tài)，還未完成全部工序的機械化；管路安裝、線纜敷設(shè)、水溝開挖等作業(yè)還未實現(xiàn)機械化等。因此，現(xiàn)階段煤礦智能化不應(yīng)逾越機械化這一基礎(chǔ)，單方面強調(diào)智能化，讓智能化建設(shè)成為“空中樓閣”，而是應(yīng)在部分工藝環(huán)節(jié)，首先在機械化和自動化上進(jìn)行突破，“四化”并進(jìn)，共同發(fā)力。

二是將“綜合自動化+數(shù)智化”作為煤礦智能化的發(fā)展路徑。目前煤礦大多將綜合自動化的延伸當(dāng)作智能化，把綜合自動化的“加強版”當(dāng)作智能化發(fā)展，認(rèn)識不足，路徑不對。就目前煤礦智能化總體水平而言，基本上處于綜合自動化階段，與智能化主要的差距就是數(shù)智化水平不高，如智能化采煤缺乏地質(zhì)、環(huán)境安全等方面的數(shù)智化支撐，智能排水缺乏水文、氣象的數(shù)智化支撐。因此，煤礦必須要正視“綜合自動化+數(shù)智化=智能化”的客觀發(fā)展路徑，即煤礦智能化必須要有數(shù)據(jù)分析決策環(huán)節(jié)，智能感知、智能決策、自動執(zhí)行是煤礦智能化體系的重要特征，反之不能稱為智能化。并要將其作為一個樸素、客觀的發(fā)展邏輯關(guān)系在煤礦形成共識。

2.必須重視綜合組網(wǎng)，優(yōu)化智能化基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)

一是統(tǒng)籌有線與無線傳輸。網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時、可靠傳輸?shù)闹匾A(chǔ)，是煤礦智能化的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，由有線和無線兩部分組成。其中，無線網(wǎng)絡(luò)擺脫了終端電纜的束縛，可以更加方便地解決井下移動設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸問題，但相較于有線傳輸有著軟連接等特點，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、帶寬低、不穩(wěn)定等劣勢。因此，目前煤礦必須統(tǒng)籌發(fā)揮有線與無線的特點，以有線傳輸為主要手段，并輔之以移動場景下的無線網(wǎng)絡(luò)，建立有線與無線結(jié)合，以5G通信為主干，協(xié)同Wi-Fi、藍(lán)牙、UWB等無線通信方式的礦井通信網(wǎng)絡(luò)。

二是細(xì)分頻段。礦用5G無線網(wǎng)絡(luò)由3.5/2.6/2.1G、700/900M等頻段組成，不同的頻段擁有不同的上下行帶寬和覆蓋距離。傳輸網(wǎng)絡(luò)不僅需要考慮帶寬、時延、穩(wěn)定性，還需要根據(jù)多協(xié)議適配能力、場景匹配度等維度進(jìn)行考量。因此，煤礦要根據(jù)礦井?dāng)?shù)據(jù)總荷載數(shù)量及要求、分布、數(shù)據(jù)特點，優(yōu)化礦井網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，完善相應(yīng)場景的解決方案，開展5G多頻段融合組網(wǎng)，重點解決煤礦井下不同區(qū)域?qū)π盘柛采w的影響和各終端傳輸對網(wǎng)絡(luò)不同的特性需求。如在采煤、掘進(jìn)等核心工作區(qū)，作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、條件惡劣，存在著低時延遠(yuǎn)程控制的需要，需要運用3.5/2.6G上行帶寬來滿足采掘面數(shù)據(jù)交互量大、低時延等需求；在主運輸、輔助運輸大巷，設(shè)備少、距離長、覆蓋面廣，需要運用700/900M頻段低時延、低頻、高穿透、強繞行的技術(shù)特性，增加大巷的有效通信距離，提升繞射和穿透能力，有效解決采掘工作面拐彎、上山/下山環(huán)境起伏等死角覆蓋問題。

3.必須重視人機協(xié)同，實現(xiàn)煤礦智能化常態(tài)運行

一是在智能化技術(shù)不完善的崗位要重視人工作用。截至2023年6月底，全國約有1100個智能化綜采工作面，但全智能化常態(tài)化運行的工作面很少。究其原因，除認(rèn)知水平不高和員工素質(zhì)較低外，在目前的技術(shù)水平條件下，系統(tǒng)設(shè)備的適應(yīng)性和可靠性還不能完全滿足智能化的需求，如煤機裝備及其配套的各類傳感器、攝像頭等傳感器的可靠性和靈敏度與智能化開采還有差距，智能感知信息的有效利用率較低，工作面集控中心智能決策能力有待提升。煤巖識別、刮板輸送機的姿態(tài)調(diào)整、工作面找直、兩巷支護(hù)等在采煤作業(yè)過程還需人工干預(yù)。因此，現(xiàn)階段智能化采煤應(yīng)該按照“機器智能+人工”的方式，逐步提升智能化水平。

二是在智能化技術(shù)完善的固定崗位實行無人值守。變電、排水、通風(fēng)、壓風(fēng)等崗位自動化技術(shù)成熟，運行穩(wěn)定。因此，煤礦應(yīng)在這些崗位堅決貫徹《煤礦安全規(guī)程》，提高認(rèn)識，堅定不移執(zhí)行無人化運行；同時，煤礦開展固定崗位無人值守也需要綜合考慮各種因素，包括技術(shù)、人員、安全和管理等方面，要定期評估無人值守的效果和效益，收集反饋意見，不斷進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，根據(jù)實際情況，調(diào)整工作流程和技術(shù)配置，以提高無人值守的效率和質(zhì)量。

4.必須重視提升煤礦的可視化條件

一是加強礦井粉塵治理，提高智能化的可靠性。煤礦井下往往粉塵大，能見度低，攝像頭、紅外線、超聲波等傳感器精度受粉塵影響很大，煤礦井下低照度、多粉塵和狹長的環(huán)境，也給視覺、光感、激光等光學(xué)傳感器智能裝備運行帶來了巨大的挑戰(zhàn)，直接影響智能化系統(tǒng)的正常運行。因此，煤礦必須將井下粉塵治理作為一個系統(tǒng)工程來實施，綜合考慮礦井的特點、工藝流程、設(shè)備配置等因素，制定相應(yīng)的粉塵綜合治理方案。

二是要重視人工作用，為現(xiàn)階段煤礦可視化提供保障?？梢暬芾硎且环N用來判斷現(xiàn)場是否受控，在異常發(fā)生時發(fā)出警報的實用方法，是人機交互的監(jiān)控系統(tǒng)。目前煤礦智能化還處于初級階段，各智能系統(tǒng)的可靠性和運行驗證時間還不夠，不能單獨、可靠、放心地運行，還需要在人工監(jiān)視下運行，尤其是“關(guān)、大、精、稀”設(shè)備以及生產(chǎn)系統(tǒng)，如采煤工作面割煤、運輸系統(tǒng)各轉(zhuǎn)載點、主通風(fēng)機周圍等，必須要重視人工作用，對其進(jìn)行兜底保障。