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《5G+煤矿智能化建设进展如何?》

  • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者： guokm
  • 发布时间：2021-12-05

  • 日前，由中国煤炭工业协会等指导，国家能源集团、中煤能源集团、中国煤炭科工集团、晋能控股集团等单位编制的《5G+煤矿智能化白皮书(2021版)》(以下简称白皮书)发布。

    白皮书显示，一年来，煤矿5G融合应用取得了明显进展。煤矿5G应用场景由视频传输进一步拓展至远程操控、虚拟交互;极寒天气5G专用基站、“固定基站+移动基站”多类型混合组网在露天煤矿成功部署;矿用5G通信系统安全标志认证达30余套，其中本质安全型5G基站3款;煤矿专用5G模组及多种矿用5G终端成功开发;一批5G重要标准获得行业立项。

    煤矿5G专网建设能力提升。在井工煤矿5G专网建设方面，目前井下5G隔爆基站重量已从最初的100千克减少到25千克左右，便于移动和部署，5G通信系统逐步与原有的网络、系统进行融合，有效提升了对井下人员通信、传感信息采集、视频监控、远程控制等多种场景的适应性。

    在露天煤矿5G专网建设方面，目前，我国已成功开发面向零下50摄氏度的5G专用基站，可移动基站可抗8级大风，有效提升了对矿用卡车精准停靠、自动装卸、停车避让以及采剥设备的远程操控等多种场景的适应性。

    通过应用煤矿专用5G模组，我国已开发出具备5G通信能力的矿用摄像仪、矿用陀螺仪、矿用测距传感器等多种终端设备，丰富了煤矿5G终端设备形态。

    煤矿5G的设备要求、网络平台、数据接口、安全架构、场景应用等相关标准正在加快制定，涵盖纵向(终端、网络、平台)，横向(技术、测试、规划、建设、运维)两方面的煤矿5G应用技术标准体系逐渐建立。

    白皮书指出，目前，煤矿5G大规模推广应用仍面临着三方面问题。

    一是由于煤矿井下通信设备需要进行防爆设计，考虑发射功率限制及井下现场特殊环境要求，矿用5G基站覆盖距离有限，基站数量大幅增加，网络建设成本偏高。

    二是目前煤矿5G应用仍集中在视频传输、无人驾驶等领域，受融合应用相关技术限制，能够解决煤矿智能化建设痛点的5G突破性应用尚未完全实现。

    三是5G技术在垂直行业的融合应用仍处于探索阶段，在煤矿应用的投资与收益尚未明朗化，未形成易规模复制推广应用的商业模式。

    白皮书提出，“十四五”期间，要在煤矿形成智能采掘及生产控制、环境监测与安全防护、无人驾驶、虚拟交互等一批5G典型应用场景，建设一批煤矿5G专网或虚拟专网，研制高适配能力的煤矿5G专用技术和配套产品，建立煤矿5G应用技术标准体系，探索形成可复制、易推广、有竞争力的商业模式，建设煤矿5G应用技术测试验证平台和技术创新平台，完善创新协同、开放合作的煤矿5G应用生态，有力提升煤矿数字化与智能化发展水平。

  • 原文来源：http://www.cnenergynews.cn/
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    • 编译者：郭楷模
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    • 河南省人民政府办公厅 关于印发河南省加快推进煤矿数字化智能化 高质量发展三年行动方案（2024—2026年）的 通  知 豫政办〔2024〕17号 各省辖市人民政府，济源示范区、航空港区管委会，省人民政府各部门： 《河南省加快推进煤矿数字化智能化高质量发展三年行动方案（2024—2026年）》已经省政府同意，现印发给你们，请认真贯彻执行。 河南省人民政府办公厅 2024年4月23日 河南省加快推进煤矿数字化智能化 高质量发展三年行动方案（2024—2026年） 为深入贯彻落实《中共中央办公厅 国务院办公厅关于进一步加强矿山安全生产工作的意见》等文件精神和全省新型工业化暨重点产业链培育推进大会精神，全面加快煤矿数字化转型，提升煤矿智能化水平，助推全省煤炭工业安全、高效、绿色发展，制定本方案。 一、总体要求 （一）指导思想。坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻党的二十大、二十届二中全会精神，认真落实习近平总书记视察河南重要讲话和关于安全生产重要指示批示精神，牢固树立安全发展理念，以实现煤矿少人、增安、提效为出发点，以煤矿数字化转型带动高端化、绿色化、智能化建设为着力点，以满足煤矿职工对美好生活的向往为落脚点，推广应用新工艺、新技术、新材料、新设备，推进煤矿机械化、自动化、数字化、智能化建设，助力煤矿安全治理模式向事前预防转型，提高煤矿安全高效生产水平，为全省经济社会发展提供能源保障。 （二）基本原则。 1.坚持政府引导、企业主导。研究出台支持政策，引导煤矿企业加快数字化、智能化升级改造。煤矿企业切实履行主体责任，落实科技创新、安全生产等工作要求，围绕煤矿数字化、智能化建设加大资金投入、技术创新、管理创新等方面力度，夯实高质量发展基础。 2.坚持科技兴安、开放创新。通过使用新一代信息技术、升级自动化装备提高煤矿智能化水平，实现井下作业少人化和关键环节无人化，促进煤矿安全和效率稳步提升。持续深化产学研用协同创新，优化创新要素配置，以煤矿智能化建设为牵引，优化产业布局，加强互联互通，加速成果转化，实现集群发展。 3.坚持分步实施、分级分类。构建智能化建设长效机制，合理确定阶段性建设目标，稳步推进、适当超前，实用为主、兼顾发展。针对煤矿不同煤层赋存条件、灾害程度、资源储量、生产能力等情况，坚持分类建设与分级达标相结合，统筹推进煤矿智能化建设。 4.坚持系统设计、集成建设。加强煤矿智能化顶层设计，以煤炭龙头企业现有平台为基础，统一智能化标准，一体化建设煤矿智能平台，加强系统协同联动，增强后续迭代升级、稳定支撑能力，全面提升煤矿智能化水平。 （三）主要目标。2024—2026年累计建成25处省级智能化煤矿、100个以上智能化采煤工作面、170个以上智能化掘进工作面，建设300个以上智能化子系统。年产能120万吨以上的煤矿基本建成智能化煤矿，年产能120万吨以下的煤矿围绕关键生产环节建设至少1—2个智能化子系统，新建煤矿原则上按照智能化煤矿设计，年产能达到60万吨的改扩建煤矿原则上按照采煤、掘进智能化设计。到2026年，全省智能化煤矿产能占比不低于60%；与2023年相比，全省煤矿减少用工人数1.5万人，采煤、掘进工效提升15%。筛选一批“小快灵”智能化应用场景在全省煤矿推广。 二、重点任务 （一）提高智能化建设质效。 1.建设智能采煤系统。鼓励智能化建设基础较好的煤矿应用透明地质、数字孪生技术规划开采工作面，应用全景视频、增强现实技术远程控制工作面，使用成套智能采煤装备、两巷超前支护装备、地面远程集中供液系统，建设高水平智能化采煤示范工程。推动智能化采煤工作面减人，探索少人、无人开采模式，力争实现智能化采煤工作面作业人数（不含进风巷、回风巷）不超过5人。实现全面、准确、及时采集开采数据，加强数据储存、分析、应用等。推进采场矿压规律、生产工艺、设备运行、环境监测、灾害治理等智能分析系统融合，建立生产大数据远程辅助决策与安全预警体系，科学安排生产、减少重复劳动、提高决策效率。落实重点产业链培育壮大行动方案要求，发挥我省采煤机械制造企业技术优势，为全省煤矿实现智能化采煤提供高端、智能装备支撑。 2.建设智能掘进系统。推广应用智能协同控制技术、液压锚杆钻车、带式输送机自移机尾等成熟技术装备，探索应用横轴掘进机、矿用盾构机、大坡度硬岩掘进机等先进适用装备，研究应用高精度感知、自主导航、掘进支护锚固运输多工序协同作业等智能快速掘进成套技术装备，加速实现掘进工作面少人化、无人化。应用精准定位、热红外传感、AI（人工智能）视频识别技术，加强作业人员安全管控。积极对接先进掘进机械制造企业，创新研发适用先进掘进装备，提高掘进效率，解决煤矿采掘接续紧张难题。 3.建设无人值守固定场所。开展压风机房、主排水泵房、主要变电所、主井提升机房、主运输皮带等主要固定场所智能化建设，重点推进主立井提升系统、主排水系统、井上下电力系统、压风机系统、主煤流皮带系统、架空乘人装置等自动化子系统升级改造，推广立井提升恒减速闸控、容器载荷和钢丝绳在线监测、井下远方漏电试验、主通风机故障自动倒台等先进适用技术装备，实现设备监控、环境监测全覆盖，固定场所无人化运行。在无人值守的压风机房、变电站（所）等固定场所推广应用火灾预警及自动灭火系统，提升安全保障能力。 4.加快机电运输装备升级。推进煤矿机电运输装备更新换代，实现安全、高效运行。推广主煤流运输系统永磁变频驱动、沿线机器人巡检、16°以上带式输送机钢丝绳芯在线监测等先进技术装备；推广辅助运输系统单轨吊、无极绳绞车、履带运输车、无轨胶轮车等连续化运输方式和设备，融合新型通信、定位技术，实现车辆科学精准调度；推广新型智能供电、安全保护设备，开展智能电网建设，保障用电安全。 5.建设智能通风抽采系统。完善煤矿风速、风压、温度、湿度、瓦斯等传感器布设，实现通风参数智能感知；构建通风决策及控制软件平台，实现通风网络智能解析计算、风量智能调控、通风设施灾变联动控制。研究建设智能化瓦斯抽采平台，推进在线计量数据动态实时分析、抽采系统工况自动调整等技术应用，实现打钻抽采作业远程可视化智能管控。推广应用智能钻探成套装备，实现钻机远程操作、自动打钻退钻、煤水分离、煤渣计量等。 6.保障智能系统常态化运行。鼓励煤矿企业组建专业化维保队伍，开展常态化运行维护，及时处理问题，保障智能系统常态化运行。鼓励煤矿企业成立智能化管理部门，配备专职工作人员，建立健全智能化岗位责任制和智能化系统运维管理制度。推进采掘装备及控制技术迭代更新，提升装备在复杂恶劣环境中的稳定性、适用性和运维便捷性。引导煤矿企业加强智能化系统常态化运行考核。 （二）推进数字化转型升级。 7.建设通信网络基础设施。同步推进智能化子系统建设和通信网络基础设施建设，鼓励建设万兆通信网络，具备向50G/100G平滑升级能力，满足工业控制、物联网感知、视频监控等综合承载要求。鼓励采用自主可控的传输标准，应用硬切片隔离、确定性时延保障及智能网络运维技术，实现多场景一网融合。加快5G（第五代移动通信技术）、UWB（超宽带技术）等新一代无线通信技术推广应用，建设融合通信平台，提升煤矿通信覆盖能力，实现应急指挥、多媒体融合调度等功能。支持煤矿部署轻量化5G独立专网，大力推广本质安全型5G基站或融合分站，实现安全隔离、断链保活、多频融合组网，利用边缘计算技术实现业务信令和数据不出煤矿。 8.探索数智融合创新模式。打造“一张网+一朵云+一个平台+多个应用场景”的“1+1+1+N”工作格局。探索建设省煤炭工业互联网，统一数据接口格式、数据规范等，消除信息孤岛；推动大型煤矿企业集约化建设完善私有云，合理分级分区域；推动中小型煤矿企业使用公有云平台提供的信息技术基础设施，降低信息化建设成本；建设全省煤矿智能化综合信息平台，提供方案设计、设备选型、数据分析等服务；积极开展智能采煤、智能掘进、智能诊断、智能驾驶、智能巡检等场景应用，推动实现煤矿少人化作业、智能化生产。 9.健全信息安全保护体系。落实网络安全等级保护制度和关键信息基础设施安全保护制度，重点保护煤矿基础网络、大型专网、核心业务系统、云平台、大数据平台、物联网、工业控制系统等。推动煤矿企业梳理网络资产，建立资产档案，根据网络功能、服务范围、服务对象和处理数据等，科学确定网络安全保护等级，加强网络攻击威胁管控，强化纵深防御，实现信息安全等级保护。建立煤矿网络安全态势感知体系，全天候全方位感知网络安全态势，增强网络安全防御能力和威慑能力，确保网络安全“看得见、防得住、管得了”。建立统一的运维管理体系，加强信息安全设施联动，充分发挥安全设备对业务系统的防护作用，定期开展应急演练，提升网络安全事件处置能力。探索建立统一的安全防护体系，降低安全防护成本，提升整体防护能力。 （三）实施创新驱动发展。 10.深化协同创新。充分发挥省煤矿智能化建设创新中心和省煤矿智能化技术创新联席会议机制作用，促进全省煤矿智能化创新链、产业链、人才链、服务链深度融合。鼓励共建煤矿智能化重点实验室、创新联合体、工程研究中心等创新平台，紧密结合我省煤矿地质条件复杂、自然灾害严重的特点，开展连续自动掘进、特种机器人等关键技术装备科研攻关，研发灵敏、可靠、耐用的环境监测、设备工况监测传感器，推动形成一批内生性强的原创成果，打造一批具有河南特色的品牌。结合重点产业链培育成果，组织供需对接活动，以需求牵引促进供给创新，遴选推广一批成效突出的典型应用场景，筛选一批“卡脖子”共性问题公开征集解决方案，重点创建一批投资少、效果好的“小快灵”煤矿智能化应用场景并在全省复制推广。探索智能化煤矿建设BOO（建设—拥有—运营）合作新模式，提升专业化水平和装备使用效能。 11.探索建设灾害综合管控系统。建立瓦斯监测、突水探测、火灾预警、顶板灾害预警、防冲卸压预警等风险评估模型，加强多灾种和灾害链综合监测能力建设。建设完善煤矿安全双重预防机制综合管控平台，利用信息化、大数据等手段，提高风险早期识别能力和高精准预报预警能力，实现重点作业流程智能管控、安全风险智能分级管控、隐患排查治理智能辅助。加强快速组网技术装备推广应用，实现救援场景视频、音频稳定传输，建设不同灾害应急救援智能辅助决策系统，实现应急预案一键启动、避灾路径自动规划等功能。 12.探索建设智能地质保障系统。研究建立实时更新的地质与工程数据高精度融合模型，采用地质数据推演、多元复用、智能更新等方法，将地质数据与工程数据深度融合，逐步实现煤矿地质信息透明化。推广应用随采、随掘、随钻智能探测与监测技术装备，鼓励研发应用智能钻探、智能物探、智能探测机器人等新技术、新装备，建立高精度动态地质模型。探索建设智能地质保障系统，对地质数据进行分类、分析、挖掘、融合处理等，实现各系统之间数据的融合共享和分析，为煤矿数字化、智能化建设提供全方位地质数据服务保障。 13.推广应用煤矿机器人。实施“机器人+”应用行动，丰富应用场景，加快推动煤矿危险繁重岗位作业机器人应用，鼓励煤矿企业逐工种、逐岗位开展机器人替代可行性研究，做到应替尽替。重点推广煤矿主运输、主排水、井下中央及采区变电所等巡检机器人和水仓清挖、智能选矸、打钻、喷浆机器人等先进技术装备。支持煤矿企业、科研院所、服务厂商加强技术合作交流，填补各类矿用机器人空白。 三、保障措施 （一）加强组织协调。省工业和信息化厅牵头，会同省发展改革委、教育厅、科技厅、财政厅、省政府国资委、国家矿山安全监察局河南局等单位成立工作专班，统筹协调推进煤矿智能化建设工作。省级煤炭行业管理部门、煤矿安全监管部门负责监管省属煤矿企业、中央驻豫煤矿企业的煤矿智能化建设，市级煤炭行业管理部门、煤矿安全监管部门负责监管地方主体煤矿智能化建设并督促兼并重组煤矿智能化建设。积极发挥国企表率作用，建设智能化标杆煤矿，引导地方主体煤矿和兼并重组煤矿加快智能化建设步伐，形成不同区域、不同规模、不同所有制煤矿智能化建设协调发展格局。各级政府要加强协调，强化政府部门、行业协会、高等学校、科研院所、煤矿企业、设施设备厂商等协调联动，开展定向攻关、定向设计、定向制造，加速推动煤矿智能化建设。 （二）加强政策扶持。积极争取煤矿安全改造中央预算内投资，省财政根据年度预算安排，对2024—2026年建设完成的项目分别按照实际投入改造资金的20%、15%、10%进行退坡奖补，其中智能化采煤工作面和装备矿用盾构机的智能化掘进工作面奖补资金上限按建成年度分别为300万元、200万元和150万元；其他智能化掘进工作面和子系统奖补资金上限按建成年度分别为80万元、70万元和60万元。对煤矿企业用于智能化建设的设备购置贷款，根据情况给予适当贴息。对已获得煤矿安全改造中央预算内投资及省财政资金支持的智能化建设项目不再重复奖补。鼓励煤矿企业设立智能化建设及运维专项资金，保障智能化建设及常态化运行。 （三）加强人才培养。加强煤矿智能化相关学科建设，培育煤矿智能化复合型人才，深化产教融合，开展联合培养、订单式培养，满足煤矿智能化专业人才需求。坚持“引进来”和“走出去”并重，开展技能实操培训，促进专业人才技能更新，组织人员开展煤矿智能化建设学习交流。引导煤矿企业完善用人制度，探索设立智能装备工程师、运维技师等新兴岗位，优化薪酬分配制度，鼓励设立智能化技能津贴、岗位津贴等，畅通智能化人才发展通道，营造有利于人才成长和发挥作用的良好环境。 （四）严格监督评估。加大标准推广执行力度，对标国家有关煤矿智能化建设标准，修订我省煤矿智能化建设标准，完善智能化选煤厂建设标准。规范煤矿智能化建设项目评估程序，严格按标准组织考评。完善煤矿智能化专家库，充分发挥专家的技术支撑和智力支持作用。将煤矿企业智能化建设情况纳入安全生产绩效考核范围，常态化开展动态评估工作。
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  • 《煤矿智能化支撑煤炭工业高质量发展》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2022-02-24
    • 在日前召开的国家能源局一季度网上新闻发布会上，国家能源局有关负责人表示，经过两年探索和实践，煤矿智能化已成为煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。截至目前，全国有近400座煤矿正在开展智能化建设，已建成智能化采掘工作面687个，“少人巡视，无人操作”智能采煤工作面迈向常态化应用。 一直以来，煤炭生产安全事故时有发生、产业形象“傻大黑粗”，在此背景下，亟需通过技术进步、智能转型等方式降低煤炭开采风险，助推行业进步。智能化建设不仅可以重塑煤炭产业形象，还能在提升煤矿安全保障水平、助推煤炭低碳转型方面发挥重要作用。 智能化建设进程加快 2020年2月，国家发改委、国家能源局等八部门联合印发的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》提出，到2025年，大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化，到2035年，各类煤矿基本实现智能化。 政策鼓励下，煤炭企业全面启动煤矿智能化升级改造。据国家能源局初步统计，截至目前，全国有近400座煤矿正在开展智能化建设，总投资规模超过1000亿元。国家能源局遴选的71处国家首批智能化示范建设煤矿，总产能近6亿吨。 智能化标准体系建设同步取得积极进展。“2021年，行业持续完善煤矿智能化标准体系，在智能化综采工作面、煤矿5G通信、煤矿机器人、露天煤矿无人驾驶等多方面启动了标准制定工作，全年发布能源行业标准5项，立项能源行业标准14项，立项相关团体标准近百项。”中国煤炭工业协会教授级高工张建明说。 此外，煤矿智能化建设政策体系持续完善。据张建明介绍，2021年，全国25个产煤省（区）共制定发布了55项煤矿智能化政策文件，包括实施意见、实施方案、验收办法等，为煤矿智能化发展提供了依据和保障。 与此同时，智能化建设也为煤炭生产带来很多新变化。“煤矿开采技术和方式的根本性转变，将工人从直接面对高风险的环境和高强度的体力劳动中解放出来,既保障了员工安全,也提高了生产效率。”中国矿业大学教授、国家首批批煤矿采掘智能化专家高明仕说，“更为重要的是，煤矿智能化建设可以储备安全可靠的产能区间，为能源保供提供柔性生产能力，煤矿可根据市场实际情况灵活释放或收紧产能，增加供给质量和供给弹性，真正发挥兜底保障作用。” 开采技术、煤机装备持续升级 政策大力支持，企业积极响应，煤矿智能化建设方兴未艾。受访人士均表示，在智能化建设过程中，我国煤矿开采技术水平、煤机装备制造能力也得以提升。 以巷道掘进技术为例，张建明指出，近年来，部分煤炭企业成功开发了针对不同地质条件的多种新型快掘装备，使得巷道掘进向安全、稳定、高效的方向发展，并取得了良好效果。如陕煤集团先后建设应用了全断面掘锚一体机、护盾式智能掘进机器人、悬臂式掘锚护一体机、综掘机+钻锚平台等4大类快掘系统50套，渭北矿区月进尺最高实现541米，灾害重、条件复杂的彬黄矿区最高实现681米，陕北矿区最高突破2800米，掘进装备水平和效率得到显著提升。 以煤矿智能化为契机，煤炭企业也在不断寻求突破，全面推广煤矿智能化技术。据介绍，国家能源集团已突破并掌握5类21种煤矿机器人关键技术，包括3种掘进类机器人、4种采煤类机器人、2种运输类机器人、10种安控类机器人、2种救援类机器人。陕煤集团柠条塔煤矿设立了智能化煤矿机器人集群研发项目，已初步完成智能化综合管控与机器人集群协同调度平台检车，构建了5类38种机器人的应用框架。现有及在研地面、井下机器人近20种，形成了地面、井下全方位服务格局。 “不过严格来说，目前我国智能化建设刚刚起步，还处在机械化完成、自动化开采的阶段。”中国矿业大学智能化开采研究中心主任方新秋表示，“相关智能开采的关键技术，如煤岩识别、工作面找直、采煤机掘进机等设备导航定位精度、传感器感知可靠性、生产设备群协同作用等都没有很好的解决。在设备、传感器可靠性保证的基础上，还需要深入研究智能开采的理论和方法，相关的智能开采算法也需要落实。” 需推进全产业链融合共进 受访专家表示，虽然煤矿的智能化建设能够一定程度上减少煤矿开采安全风险，但智能化并非可以同时解决煤矿安全、效益、人员、责任等一切问题的“灵丹妙药”，无法从根本上消除煤矿事故。 “受地质探测理论、技术与装备发展水平的限制，‘透明地质’技术保障支撑能力还相对滞后。”张建明坦言。 “煤炭智能开采不能只热衷于单一的智能化技术，而淡化煤矿安全开采的基础理论，如矿压特征、灾害隐患发生规律等。”高明仕直言，煤矿智能化不是简单的上智能装备，而应沉下心继续钻研煤矿安全开采基础理论，研究清楚灾害指标、检测数据门槛值设定等，将煤炭安全生产基础理论与智能化技术深度结合。 在方新秋看来，智能化建设不是“一阵风”，现在煤矿投入了不少资金，也建成了不少智能化工作面，但关键技术问题仍未得到很好解决。“要彻底解决关键技术问题仅靠装备不行，还需要既懂智能化又懂煤矿的专家参与研究。” 张建明进一步建议，在推动智能化技术与煤炭绿色低碳开发利用深度融合，加快释放先进优质产能，发挥煤炭兜底保障作用的同时，还应以煤矿智能化为纽带，加强新一代信息技术与煤炭勘查、设计、建设、开采、洗选、运输、利用等全产业链融合共进，助力煤炭行业转型升级和高质量发展。
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