長期以來，煤炭作為我國國民經(jīng)濟的重要組成部分，一直都是能源安全穩(wěn)定供應的“壓艙石”，支撐能源結構調整和轉型發(fā)展的“穩(wěn)定器”。近年來，隨著淘汰落后產(chǎn)能、推動生產(chǎn)結構優(yōu)化的持續(xù)開展，煤炭產(chǎn)業(yè)轉型升級已經(jīng)取得實質進展。尤其在新一代信息技術與煤炭行業(yè)的深度融合的今天，加快煤炭產(chǎn)業(yè)智能化建設，已經(jīng)成為實現(xiàn)高質量發(fā)展的必由之路和必然選擇。去年2月，國家發(fā)改委等八部委聯(lián)合發(fā)布《關于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》以來，我國煤礦行業(yè)智能化建設全面進入“加速跑”階段。但正如中國工程院院士王國法所說，我國煤礦智能化建設仍處于培育示范階段，發(fā)展還不充分、不平衡，總體水平不高，距離全面智能化還有很大差距。
為了進一步加速煤礦智能化建設，日前國家能源局、國家礦山安全監(jiān)察局聯(lián)合發(fā)布的《煤礦智能化建設指南（2021版）》明確指出，要形成智能化煤礦設計、建設、評價、驗收等系列技術規(guī)范與標準體系，建成一批多種類型、不同模式的智能化煤礦，提升煤礦安全水平。順應煤礦行業(yè)智能化創(chuàng)新發(fā)展需要，華為煤礦軍團也在致力于“重構礦山智能化，共創(chuàng)煤炭新價值”，通過統(tǒng)一的標準、統(tǒng)一的架構，實現(xiàn)行業(yè)數(shù)據(jù)、能力、知識、人才和平臺共享；并在“安全”的前提下，真正做到高效、集約的煤礦智能化發(fā)展。
01
“雙碳”目標下，煤礦智能化建設面臨五大挑戰(zhàn)
“十四五”規(guī)劃綱要提出，力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和?！半p碳”目標的提出，正在帶來一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革。在這一趨勢下，盡管煤炭作為主體能源的地位不會改變，但在一定程度上也將倒逼煤炭行業(yè)必須加快綠色低碳轉型、加速實現(xiàn)高質量發(fā)展，這樣一來，煤炭行業(yè)對于如何智能化建設加速科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)轉型也變得更為迫切。不僅如此，煤礦機械化、信息化、自動化、智能化的持續(xù)推進，也讓煤礦安全水平不斷提升，安全生產(chǎn)形勢持續(xù)穩(wěn)定好轉。作為煤礦行業(yè)最大的挑戰(zhàn)，要解決安全問題首先要從安全架構、管理規(guī)程和作業(yè)規(guī)范等入手，這無疑離不開平臺化和數(shù)字化技術的應用。
不過，在煤礦智能化進入全面加速的新階段，要實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)“安全、少人無人、高效”，實現(xiàn)煤炭行業(yè)綠色低碳轉型，為未來達成“雙碳”目標奠定基礎，我們還需要解決以下五大挑戰(zhàn)：首先，缺少行業(yè)標準。在煤礦智能化建設過程中，由于缺乏指導信息化、智能化建設的標準體系，企業(yè)各個信息系統(tǒng)之間無法互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)共享和流轉不暢，不僅無法發(fā)揮出信息系統(tǒng)應有的價值，還造成系統(tǒng)升級和演進困難。
其次，各種生產(chǎn)設備接口不統(tǒng)一，七國八制。在煤礦生產(chǎn)運營過程中，IT（信息技術）應用與設備OT（操作技術）制式多樣，跨系統(tǒng)集成復雜度高，IT與OT的融合問題突出；而且，生產(chǎn)數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)一格式無法及時上傳，海量OT數(shù)據(jù)也不能通過IT手段進行分析與建模，嚴重影響了數(shù)據(jù)價值的釋放。
第三，數(shù)據(jù)孤島問題突出。在過去很長一段時間里，煤礦在開展數(shù)字化、智能化建設中，都是根據(jù)不同業(yè)務部門需求建設相應的IT系統(tǒng)，缺乏整體規(guī)劃設計，致使“煙囪式”系統(tǒng)林立，各系統(tǒng)的獨立部署不僅維護成本高，還嚴重制約了數(shù)據(jù)的流通與協(xié)同應用。
第四，煤礦網(wǎng)絡系統(tǒng)和生產(chǎn)裝備安全性亟待提升。如今，煤礦網(wǎng)絡系統(tǒng)和生產(chǎn)裝備在給企業(yè)生產(chǎn)帶來便利的同時，無時無刻不收到來自網(wǎng)絡中硬件設備、軟件系統(tǒng)與信息的威脅，網(wǎng)絡服務的安全性、可靠性和連續(xù)性，同樣也是保證煤礦安全生產(chǎn)的重中之重。
第五，裝備的操作系統(tǒng)缺乏自主可控也是產(chǎn)業(yè)安全的一大挑戰(zhàn)。由此可見，當下煤礦智能化建設所面臨的挑戰(zhàn)，一方面是由于來自不同廠商的不同系統(tǒng)，都有各自的數(shù)據(jù)系統(tǒng)和業(yè)務邏輯，造成了系統(tǒng)聯(lián)動和協(xié)同難問題；另一方面則是煤礦行業(yè)缺乏一個全行業(yè)統(tǒng)一的標準和規(guī)范體系，難以支撐行業(yè)未來智能化創(chuàng)新發(fā)展和“雙碳”目標實現(xiàn)。
02
構建統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構，為煤礦智能化夯實基礎
過去十年，是移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的“黃金時代”，各種各樣的移動互聯(lián)網(wǎng)應用已經(jīng)徹底改變了我們的工作和生活方式。事實上，移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，得益于全球通信網(wǎng)絡在統(tǒng)一國際規(guī)范、規(guī)則、運作模式下，整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈在資金、技術、市場等層面凝心聚力的結果。包括3GPP等在內(nèi)的通信行業(yè)組織，通過推動“統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構”，各運營商、設備供應商積極協(xié)同配合，最終形成了移動互聯(lián)網(wǎng)領域的共贏局面，不僅為全球用戶帶來了豐富的移動互聯(lián)網(wǎng)體驗，也催生出蘋果、字節(jié)跳動等眾多優(yōu)秀企業(yè)。
如今，數(shù)字經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，進一步加快了數(shù)字技術與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的融合，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正在“接棒”移動互聯(lián)網(wǎng)，成為經(jīng)濟社會高質量發(fā)展的新引擎。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中，能否借鑒移動互聯(lián)網(wǎng)的成功經(jīng)驗，通過構建統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構，推動產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展？
日前，由工業(yè)和信息化部、國家標準化管理委員會組織編制的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)綜合標準化體系建設指南（2021版）》（征求意見稿）指出，到2023年，基本形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準體系，推動標準優(yōu)先在重點行業(yè)（領域）實現(xiàn)突破、率先應用，引導企業(yè)在研發(fā)、生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)對標達標。
事實上，由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及行業(yè)（領域）眾多，涉及的設備、數(shù)據(jù)等資源更是五花八門，再加上工業(yè)知識瑣碎、工業(yè)應用復雜度高等，要實現(xiàn)整個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域的“統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構”并非易事；而以煤礦這樣一個重點行業(yè)實現(xiàn)突破，不僅符合國家政策要求，也符合當下煤礦智能化發(fā)展需要。
在統(tǒng)一標準方面，煤礦行業(yè)的行管部門、生產(chǎn)企業(yè)、煤礦裝備制造商、智能化應用提供商，應該攜起手來，通過成立標準、架構、協(xié)議的聯(lián)盟或者組織，共同推動創(chuàng)新合作，促進煤礦行業(yè)在統(tǒng)一的標準、架構下，高效、快速的發(fā)展。這里，統(tǒng)一標準指的是定義終端接入層、網(wǎng)絡層、云、數(shù)據(jù)平臺、應用層，統(tǒng)一各層數(shù)據(jù)的接口格式、數(shù)據(jù)規(guī)范和協(xié)議等。
在統(tǒng)一架構方面，煤礦行業(yè)正在著力打造開放合作的煤礦智能化發(fā)展生態(tài)，從技術裝備、標準、人才、管理、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺等多個方面協(xié)同推進智能化發(fā)展。我們也希望與煤炭生產(chǎn)企業(yè)、院校以及眾多伙伴一起，共同營造開放合作的生態(tài)，攻克關鍵技術瓶頸，特別是顛覆性技術創(chuàng)新，實現(xiàn)基于統(tǒng)一架構的煤炭開發(fā)生產(chǎn)工藝、裝備、信息等先進技術的有機融合。
03
加速統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構落地，建立四大共識是關鍵
通過持續(xù)推動煤礦智能化建設，我國正在加快建成多種類型、不同模式的智能化示范煤礦，并初步形成煤礦開拓設計、地質保障、生產(chǎn)、安全等主要環(huán)節(jié)的信息化傳輸、自動化運行技術體系。智能化示范煤礦的建設，不僅為構建覆蓋全行業(yè)的統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構提出了新要求，也為統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構的打造積累了豐富的實踐經(jīng)驗。
華為煤礦軍團認為，在煤礦智能化過程中，要實現(xiàn)統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構的落地，煤礦行業(yè)應在以下四個層面達成共識：
首先，智能礦山的本質是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。建設智能礦山的目標是以統(tǒng)一的平臺和架構為重要支撐，提高煤礦本質安全、最終實現(xiàn)少人無人。因此，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構下，煤礦行業(yè)應該把設備、生產(chǎn)線、工廠、供應商、產(chǎn)品和客戶緊密地連接起來，打通信息流，實現(xiàn)無人化、智能化。
其次，智能礦山的核心在于建立統(tǒng)一架構的煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。而煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺則是新ICT技術與煤礦行業(yè)實際業(yè)務深入融合的結果，這種融合需要以數(shù)字平臺、物聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎，通過攜手工業(yè)應用、設備伙伴，打通跨系統(tǒng)業(yè)務數(shù)據(jù)流、生產(chǎn)數(shù)據(jù)，構建數(shù)字孿生。數(shù)據(jù)的打通，一方面需要依托開放的煤礦智能化生態(tài)，推動不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的互通，在數(shù)據(jù)共享的基礎上進行智能化系統(tǒng)的設計開發(fā)；另一方面則需要針對不同煤礦設備定義統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)格式，以構建通用的功能平臺，開發(fā)煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP應用，實現(xiàn)行業(yè)數(shù)字資源配置的系統(tǒng)性優(yōu)化，提升行業(yè)效率。
第三，煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的關鍵是建立行業(yè)統(tǒng)一的煤礦物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)可以為各種煤礦裝備和海量傳感器提供統(tǒng)一的接入標準和規(guī)范，既能替代當前七國八制的操作系統(tǒng)，也能通過統(tǒng)一接口、統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式、簡化互聯(lián)，實現(xiàn)礦山設備超級互聯(lián)。借助軟總線技術，煤礦企業(yè)在任何有網(wǎng)絡的場景下，都可實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時在線采集，以及和設備、系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步。因此，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的建立，將把煤礦全面帶入萬物互聯(lián)時代，為煤礦智能化建設打造堅實基石。這樣一來，煤礦企業(yè)就可以通過標準協(xié)議框架，進一步形成一套煤礦物聯(lián)和數(shù)據(jù)的標準，最終將所有數(shù)據(jù)匯入統(tǒng)一的“數(shù)據(jù)湖”，為數(shù)據(jù)價值挖掘提供有力支撐。同時，煤礦裝備企業(yè)也可以借助物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，更加便捷地實現(xiàn)智能化升級、實現(xiàn)設備間的同步和協(xié)作，以及支持應用伙伴實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通、智能化開發(fā)、應用發(fā)布等。
第四，煤礦行業(yè)需要更多的數(shù)字化人才。隨著智能礦山建設的持續(xù)推進，煤礦行業(yè)迫切需要通過培訓、實戰(zhàn)，加強數(shù)字化專業(yè)人才隊伍建設，逐步提升煤礦人員數(shù)字素養(yǎng)，進而發(fā)揮出智能化系統(tǒng)的最大價值。
04
小結
如今，煤礦行業(yè)通過引入云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生等技術，正在將現(xiàn)有的安全生產(chǎn)規(guī)程和實踐經(jīng)驗進行數(shù)字化、工具化，并逐步推廣復制到全行業(yè)；在此基礎上，統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構的建設，將進一步消除煤礦行業(yè)的數(shù)字鴻溝。為此，華為煤礦軍團也將不斷深化新ICT技術與煤礦全產(chǎn)業(yè)鏈的融合，打造產(chǎn)業(yè)升級智能平臺；并以國家能源安全、生產(chǎn)安全、生產(chǎn)效率等核心需求為導向，建設貫穿全行業(yè)、全場景的開放數(shù)字化架構，從而為煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設提供更加智能化的服務，助力煤礦智能化建設。
本文作者鄒志磊，系華為公司高級副總裁、煤礦軍團董事長
來源：煤炭礦業(yè)報
