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葛世荣院士：数字孪生让采矿全流程“透明化”

http://www.ky81.com 时间：2022/1/12 16:23:50 来源：中国能源网点击次数:1047

　　智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，对于提升煤矿安全生产水平、保障煤炭稳定供应具有重要意义。经过前期有益探索，部分矿井已建成一批少人、无人开采工作面，但目前技术体系参差不齐，尤其是集群智能化技术尚未跟上。例如，复杂的开采环境对设备及其操作的要求严苛，井下有十几种综采设备，这些设备之间的互联度不够高、信息互通性不够强、人机交互性不够好，现有数字化手段难以动态反映采煤流程变化，进而影响对采煤工作面的实时监控。
　　如何全面升级？中国工程院院士、中国矿业大学（北京）校长葛世荣提出“数字孪生智采工作面”的新理念。
　　目前侧重矿山生产过程的自动化
　　“我国现有煤矿4200余处，其中在产约3500处。自2018年全面推行煤矿智能化以来，目前已建成680余个初级智能化采掘工作面，其中包括采煤工作面430余个、掘进工作面250余个，2022年有望建成1千个智能化采掘工作面。”智能化技术对煤矿安全高效开采发挥了重要提升作用，葛世荣举例，截至2020年底，全国建成安全高效煤矿901处，其煤炭产量、利润总额分别占到全行业的56%和78%，采煤机械化程度达到99.9%，智能化采煤工作面有285个。“这些矿井的百万吨死亡率约0.0015，远低于0.02的国际先进水平，其中898处矿井为零死亡。实践证明，通过智能化改造，煤矿可以实现高程度、高效率的安全生产。”
　　在葛世荣看来，“智能化”是基于数据驱动的采矿设备自动化、生产数据可视化、开采过程透明化、采掘现场无人化、矿山环境低损化，能够实现安全高效、无人操作的自协作矿山系统。“既要做到采煤机、掘进机等设备单机自主运行，也要实现工作面的机群平行协作和系统数字孪生。从聚焦个体智能，到基于互联网和大数据的群体智能，这是智能化煤矿的转型特征之一。”
　　按照上述标准，煤矿智能化进展如何？葛世荣坦言，处于初级智能化的矿山，建设重点多放在矿山生产过程的自动化。“高度自主化、信息化的智能矿山是未来目标，而目前的智能煤矿还缺少全系统的数字化融合。边缘计算、时延网络等矿业IT技术，与操作相关的采矿OT技术，以及智能安全监控、煤矿机器人等矿山物联网MIOT技术均是各自在做，智能系统化方面仍是短板。”
　　反过来，“各自独立”也影响着智能化的整体效果。比如，设备单元独立运行，造成数据采集量不够、信息共享不畅、数据交互困难、无法构建数字线程，矿井难以实现高效协同管控。“需要实现采煤状态实时监控，采用仿生传感技术，使智采工作面具有视觉、听觉、嗅觉、触觉、动觉等类脑感知能力。”葛世荣称。

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关键词：采矿

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