RFID等技術(shù)讓煤炭運(yùn)輸：由被動(dòng)排隊(duì)向智慧運(yùn)輸轉(zhuǎn)變

炭行業(yè)為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了60%以上的基礎(chǔ)能源保障，是國(guó)家工業(yè)的支柱性產(chǎn)業(yè)，具有工藝流程復(fù)雜、故障風(fēng)險(xiǎn)較高、資本設(shè)備密集、生產(chǎn)條件多變等特征，面臨著生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)高、環(huán)境污染大、設(shè)備管理難等行業(yè)痛點(diǎn)，亟需加快基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐，全面提升生產(chǎn)挖掘、綜合管理、銷售運(yùn)輸、生態(tài)保護(hù)等環(huán)節(jié)的數(shù)字化水平。發(fā)展煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)前景廣闊、恰逢其時(shí)。華為集團(tuán)、榆北煤業(yè)、蒙草集團(tuán)等企業(yè)以安全生產(chǎn)、無(wú)人生產(chǎn)為切入點(diǎn)，積極開(kāi)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案探索，推動(dòng)煤炭產(chǎn)業(yè)圍繞生產(chǎn)無(wú)人化、管理集成化、運(yùn)輸聯(lián)網(wǎng)化、環(huán)保數(shù)字化等方向加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型。基于此，我們對(duì)煤炭行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)解決方案進(jìn)行了專題研究，深入剖析了煤炭行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型趨勢(shì)、平臺(tái)應(yīng)用場(chǎng)景以及業(yè)務(wù)落地解決方案，對(duì)其他采礦業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑的探討同樣具有一定借鑒意義。

一、煤炭產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型趨勢(shì)分析

(一)挖掘開(kāi)采：由人機(jī)并用向無(wú)人生產(chǎn)轉(zhuǎn)變

煤炭產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期面臨瓦斯積聚、礦井涌水、地質(zhì)災(zāi)害等突發(fā)情況，具有較大的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。隨著開(kāi)采技術(shù)的革新特別是新一代信息技術(shù)的運(yùn)用，井下機(jī)器人、智能傳輸機(jī)等智能設(shè)備的使用顯著減少了人力使用需求，機(jī)器視覺(jué)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)提高了設(shè)備執(zhí)行率與準(zhǔn)確率，使得無(wú)人生產(chǎn)、少人巡視、遠(yuǎn)程操作成為可能，有利于煤炭企業(yè)減少用人成本，提高運(yùn)營(yíng)利潤(rùn)。

(二)礦山管理：由人工向虛擬集成轉(zhuǎn)變

煤礦管理涵蓋采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸、提升、排水、通風(fēng)等復(fù)雜流程，需解決礦機(jī)、礦車、礦工等大量系統(tǒng)綜合協(xié)調(diào)問(wèn)題，管理要求高、范圍廣、難度大。當(dāng)前，部分煤炭企業(yè)信息化和智能化水平仍然較低，部分流程還處于紙質(zhì)單據(jù)時(shí)代。通過(guò)數(shù)字孿生、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)打造虛擬礦山，將直觀展現(xiàn)礦山的地形環(huán)境、地表地物、井下礦道等情況，還原煤礦的復(fù)雜環(huán)境和生產(chǎn)狀態(tài)，為生產(chǎn)工藝優(yōu)化、遠(yuǎn)程系統(tǒng)管理、應(yīng)急救援指揮等提供有效支撐。

(三)煤炭運(yùn)輸：由被動(dòng)排隊(duì)向智慧運(yùn)輸轉(zhuǎn)變

一方面，傳統(tǒng)煤炭運(yùn)輸物流成本較高，相較快遞電商領(lǐng)域運(yùn)輸成本平均在0.15元/噸公里，煤炭行業(yè)運(yùn)輸成本高達(dá)到0.3元/噸公里。另一方面，部分煤炭物流園區(qū)缺乏場(chǎng)站管理，車輛混亂無(wú)序。通過(guò)集成NB-IoT、RFID、GPS、智能識(shí)別等技術(shù)，為汽車搭載智能模塊，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)礦車運(yùn)載、排隊(duì)等情況，有利于提升排隊(duì)管控、分流調(diào)度、稱車過(guò)磅、裝載卸料的智能化、自動(dòng)化水平，有效減少偷煤換煤、以次充好、車隊(duì)擁擠等事件發(fā)生，節(jié)約運(yùn)輸成本，提高運(yùn)輸效率。

(四)生態(tài)修復(fù)：由宏觀設(shè)計(jì)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變

煤炭廠區(qū)一般位于氣候干旱、降水量少、生態(tài)環(huán)境脆弱的地點(diǎn)，煤炭開(kāi)采帶來(lái)的環(huán)境污染和生態(tài)破壞問(wèn)題日益突出。生態(tài)修復(fù)不僅能重建被退化的生態(tài)系統(tǒng)，本身更存在廣闊的產(chǎn)業(yè)化空間。有研究認(rèn)為，生態(tài)修復(fù)在未來(lái)將成為和旅游產(chǎn)業(yè)并駕齊驅(qū)的世界十大產(chǎn)業(yè)之一。通過(guò)綜合運(yùn)用大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)，有利于梳理總結(jié)生態(tài)修復(fù)經(jīng)驗(yàn)，動(dòng)態(tài)調(diào)整修復(fù)方案，由粗獷式修復(fù)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的精細(xì)化、科學(xué)化生態(tài)修復(fù)轉(zhuǎn)變。

二、煤炭行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)典型應(yīng)用場(chǎng)景及實(shí)踐

(一)智能安全生產(chǎn)

依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)動(dòng)態(tài)采集邊緣側(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合井下機(jī)器人、智能傳輸機(jī)等設(shè)備，利用機(jī)器視覺(jué)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)人生產(chǎn)或少人生產(chǎn)，切實(shí)提高煤炭安全生產(chǎn)能力。一是智能自主生產(chǎn)。企業(yè)可依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，通過(guò)“邊緣數(shù)據(jù)+云端分析”實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)、傳輸帶、化煤機(jī)等設(shè)備的自動(dòng)識(shí)別、自主判斷和自動(dòng)運(yùn)行。二是故障輔助診斷。結(jié)合機(jī)器視覺(jué)技術(shù)對(duì)皮帶、煤倉(cāng)、電機(jī)等易故障設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)巡檢，幫助維修人員及時(shí)調(diào)整設(shè)備狀態(tài)。三是風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管理。實(shí)時(shí)采集空氣成分、設(shè)備震動(dòng)等數(shù)據(jù)，結(jié)合瓦斯?jié)舛取⒃O(shè)備壽命等模型分析，實(shí)現(xiàn)煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)提前預(yù)警，提高事故災(zāi)害防控能力。

例如，華為依托華為云構(gòu)建“煤礦大腦”，以“云+邊+端”一體化方式打造“全感知-全鏈接-全智能”的智慧煤礦，實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)識(shí)別率達(dá)98%，煤礦有效工時(shí)提高10%，設(shè)備運(yùn)維成本下降65%。

(二)礦山綜合管理

通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合AR/VR、虛擬仿真等構(gòu)建數(shù)字礦山，在數(shù)字孿生空間實(shí)現(xiàn)對(duì)物理礦山映射的基礎(chǔ)上，為挖掘設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、能源設(shè)備的使用、維護(hù)、修理、升級(jí)等提供輔助決策與操作支持。一是少人值守。基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)圍繞堆煤管理、人員巡檢等場(chǎng)景提供在線監(jiān)管服務(wù)，及時(shí)干預(yù)、糾正問(wèn)題，進(jìn)而提升煤礦管理水平。二是集成控制。依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)集成工作面視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程集中控制等，打破數(shù)據(jù)孤島，提升信息共享層次，提高管理層決策效率。三是輔助決策。結(jié)合VR/AR等進(jìn)行應(yīng)急模擬體驗(yàn)與特殊工種培訓(xùn)，基于3D礦山仿真模擬建立應(yīng)急救援方案庫(kù)，根據(jù)具體情況自動(dòng)生成救援方案。

例如，榆北煤業(yè)搭建智慧礦山系統(tǒng)，對(duì)煤炭開(kāi)采、運(yùn)輸、銷售、設(shè)備維修、備品備件、人力資源管理等在內(nèi)的各種需求作出智能響應(yīng)與快速?zèng)Q策，1秒能夠完成一次礦區(qū)人員位置信息的刷新，25毫秒可以遠(yuǎn)程啟動(dòng)礦區(qū)任何一臺(tái)設(shè)備，3秒可以對(duì)所有礦區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)完成全面巡檢。

(三)煤炭智慧運(yùn)銷

聚焦準(zhǔn)點(diǎn)、安全、廉價(jià)等煤炭運(yùn)輸需求，通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)匯聚車隊(duì)數(shù)據(jù)，推動(dòng)運(yùn)營(yíng)管理精細(xì)化、銷售運(yùn)輸一體化、運(yùn)輸安全可控化，打造煤炭智慧供應(yīng)鏈。一是車隊(duì)動(dòng)態(tài)管理?；诠I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)加快車輛上云，根據(jù)園區(qū)裝載、排隊(duì)、交通等實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)整運(yùn)輸部署，打造煤炭精準(zhǔn)運(yùn)力池。二是銷售運(yùn)輸協(xié)同。建立運(yùn)輸價(jià)格數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合煤炭產(chǎn)品個(gè)性化需求對(duì)運(yùn)輸方式進(jìn)行運(yùn)價(jià)比對(duì)，最大限度保證運(yùn)輸效益、減少運(yùn)輸成本。三是智能輔助駕駛。依托機(jī)器視覺(jué)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)自動(dòng)甄別疲勞駕駛，超速，車道偏離等危險(xiǎn)場(chǎng)景并對(duì)司機(jī)進(jìn)行及時(shí)提醒，降低運(yùn)輸事故率。

例如，G7智聯(lián)依托平臺(tái)動(dòng)態(tài)監(jiān)控故障事故、司機(jī)行為等事件，每5分鐘更新一次風(fēng)險(xiǎn)判別，推動(dòng)企業(yè)運(yùn)輸效率提升5倍，運(yùn)輸成本下降10%，安全指數(shù)提升2倍。

(四)生態(tài)資源保護(hù)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)作為大數(shù)據(jù)管理、決策與研究載體，集成無(wú)人機(jī)、三維虛擬仿真、多維度數(shù)值模型分析及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等技術(shù)，能夠?yàn)殚_(kāi)展生態(tài)修復(fù)提供技術(shù)系統(tǒng)支持。一是解決方案儲(chǔ)備。利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可儲(chǔ)存數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的水、土、氣、草、畜等生態(tài)基礎(chǔ)信息，收錄各地鄉(xiāng)土植物種質(zhì)資，自動(dòng)生成生態(tài)恢復(fù)組合庫(kù)，豐富生態(tài)恢復(fù)方案。二是輔助個(gè)性定制。通過(guò)平臺(tái)收集地區(qū)歷史生態(tài)數(shù)據(jù)資料，追溯原生植物、分析搭配群落、探尋演變規(guī)律，因地制宜實(shí)施決策輔助。三是生態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控。基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)匯聚監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息，匯總分析環(huán)境土壤的PH值、光、濕度、氣壓等等生態(tài)數(shù)據(jù)，支撐精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)指揮。

例如，蒙草集團(tuán)打造礦山生態(tài)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，目前已動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)3000萬(wàn)個(gè)有效信息點(diǎn)，存儲(chǔ)500多萬(wàn)文字的標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明，實(shí)現(xiàn)生態(tài)數(shù)據(jù)指揮“一張圖”，科學(xué)管理“一張網(wǎng)”，精準(zhǔn)服務(wù)“一平臺(tái)”，有效支撐礦山修復(fù)構(gòu)建。

三、推進(jìn)應(yīng)用場(chǎng)景落地的著力點(diǎn)

(一)加速設(shè)備上云，夯實(shí)數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)

一是以“三機(jī)一架”為突破口，推動(dòng)重點(diǎn)設(shè)備上云，加快基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化，推動(dòng)共性技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)的協(xié)同攻關(guān)。二是依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)打通業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)間數(shù)據(jù)鏈接，構(gòu)建實(shí)時(shí)、透明的煤礦采、掘、機(jī)、運(yùn)、通、洗選等數(shù)據(jù)鏈條，實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)全流程智能化運(yùn)行。三是依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)連接產(chǎn)業(yè)鏈上下游各個(gè)環(huán)節(jié)點(diǎn)，以價(jià)格指數(shù)、交易數(shù)據(jù)為核心提供加快商業(yè)模式創(chuàng)新。

(二)聚焦產(chǎn)業(yè)協(xié)同，強(qiáng)化重點(diǎn)模型積累

一是針對(duì)液壓錨桿鉆車、破碎機(jī)、皮帶機(jī)、煤礦機(jī)器人等設(shè)備開(kāi)發(fā)壽命預(yù)測(cè)、故障診斷等模型，加強(qiáng)設(shè)備管控效率。二是優(yōu)化皮帶空載、軌道安全行車、探放水作業(yè)等場(chǎng)景模型，提高識(shí)別準(zhǔn)確率。三是圍繞無(wú)人礦車駕駛、供應(yīng)鏈協(xié)同等跨學(xué)科、跨企業(yè)領(lǐng)域建立模型。

(三)加強(qiáng)攻關(guān)突破，優(yōu)化解決方案供給

一是基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)探索推動(dòng)應(yīng)急救援、安全監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等安全領(lǐng)域解決方案推廣應(yīng)用，深化GPS、視覺(jué)感知等技術(shù)應(yīng)用，提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。二是開(kāi)發(fā)智能開(kāi)采、資產(chǎn)管理、能源管理、員工管理等集成服務(wù)解決方案。三是凝練出可復(fù)制、可推廣的煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)模式、技術(shù)路徑、管理經(jīng)驗(yàn)等，向類似企業(yè)進(jìn)行推廣應(yīng)用。

(四)注重綠色安全，樹(shù)立煤炭智能品牌

一是依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)加快充填開(kāi)采、保水開(kāi)采等綠色開(kāi)采技術(shù)應(yīng)用，積極推進(jìn)綠色礦山建設(shè)。二是對(duì)照數(shù)據(jù)管理能力成熟度模型(DCMM)開(kāi)展貫標(biāo)，制訂數(shù)據(jù)分類分級(jí)管理標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全保障。三是舉辦深度行、現(xiàn)場(chǎng)會(huì)等宣傳推廣活動(dòng)，鑄造企業(yè)品牌，提高企業(yè)影響力。