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機器人采煤遠不簡單!目前已經應用了大數據和人工智能。

6月6日,國家重點R&D計劃“大型礦井綜掘機器人”啟動會暨實施方案評審會在山西焦煤召開,標誌著該項目在山西焦煤正式落地。作為2020年煤礦機器人三大項目之壹,科技部支持的國家重點研發計劃“智能機器人”,計劃用三年時間完成研發。該項目研發成功後,可有效緩解提高煤礦采掘銜接的緊張局面,實現大數據、人工智能、煤礦采掘和安全高效開采的有機融合,有效將壹線掘進工人從最艱苦、最沒有絕對保障的安全工作環境中解放出來,讓礦工們更加體面地工作和生活,對推動煤礦采煤方式轉變和山西省綜合改革具有重大而深遠的意義。

能源將繼續在我國國民經濟發展中發揮重要作用。因為中國還沒有完成工業化,城鎮化水平還會繼續提高,電氣化水平還有很大的提升空間,還處於能源和原材料消耗最旺盛的階段。其中,煤炭是中國城鎮化建設的重要能源。2020年全國煤炭消費量約為4065438+億噸,同比增長0.9%。預計2035年煤炭仍將占中國壹次能源消費的40%以上。因此,對於煤炭行業,中國壹直致力於推進智能化,化解過剩產能,提高能源利用率。

智能煤礦是煤炭高質量發展的技術支撐。我國煤炭開采技術經歷了人工爆破開采、通用機械化開采、綜合機械化開采和當前的智能開采四個主要階段。智能煤礦是煤炭行業的第四次重大技術變革。

煤礦機器人是推進煤炭行業智能化的關鍵環節。《煤礦機器人重點研發目錄》將煤礦機器人分為掘進、采煤、運輸、安全控制、救援五大類。“十三五”期間,我國累計淘汰落後產能約1.7億噸。面向煤礦智能化,開展了“大型礦井綜掘機器人”、“復雜地質條件下煤礦輔助運輸機器人”、“礦井抗沖擊鉆孔應用示範機器人”等專項,取得了壹定的成果,規範了部分指標。

2019年初,《煤礦機器人重點R&D目錄》發布,提出以關鍵崗位和危險崗位為重點,重點推廣5大類38種煤礦機器人R&D。隨著國家政策的出臺,許多科研機構、煤炭企業、機器人制造企業開始探索煤礦井下機器人的發展。

在“十四五”新的發展時期,我國對提高能源效率提出了新的發展要求,相關專項方向也有壹定程度的調整。

2020年3月,國家發改委等八部委發布《關於加快煤礦智能化發展的指導意見》(以下簡稱《意見》),對煤礦智能化發展提出了新方向、新條件,再次強調了持續深化煤炭行業智能化發展的目標任務。

《意見》指出,煤礦智能化是煤炭工業高質量發展的核心技術支撐。要將人工智能、工業物聯網、雲計算、大數據、機器人、智能裝備與現代煤炭開發利用深度融合,最終形成綜合感知、實時互聯、分析決策、自主學習、動態預測、協同控制的智能系統,實現煤礦開拓、采掘(剝)、運輸、通風、洗選。這種壹體化、智能化的發展方向,對於提高煤礦安全生產水平,保障煤炭穩定供應具有重要意義。

2021年4月6日,安標國家礦用產品安全標誌中心有限公司(以下簡稱安標國家中心)發布了《煤礦井下機器人安全標誌管理方案》和《煤礦井下機器人基本安全要求(試行)》,對煤礦井下機器人提出了安全要求。相關要求進壹步明確,標準不斷完善。

目前,我國部分煤礦正在開展智能化建設,但存在基礎理論研發滯後、技術標準規範不完善、平臺支撐不足、技術裝備支撐不足、高端人才缺乏等問題。

同時,從市場需求、政策需求、技術要求等方面來看,煤礦機器人的推廣應用難度也很大。從需求方來說,煤礦災害的發生並不是煤礦的正常事件。部分智能機器人使用頻率較低,R&D叠代速度不快,壹定程度上影響了救援效果。而且煤礦救援機器人需要專業團隊來維護和培訓專業操作人員,建立這樣的專業團隊成本比較高。同時,在安全許可、檢測評估、標準化等方面的政策法規需要更加明確,以引導煤礦機器人的推廣應用更加高效合理。

此外,技術升級也是推動煤礦救援機器人發展的壹個重要方面,尤其是在防爆設計、防爆材料、輕量化結構、電子設備集成、人工智能和測試方法等方面。這些都是煤礦救援機器人實用化過程中需要解決的問題。有人提出其他領域的人工智能技術可以借鑒並應用於煤礦機器人,如語音識別與分析、圖像增強與障礙物識別、危險氣體成分分析與識別、基於圖像特征的位置導航等。

為推動煤炭行業高質量發展,促進煤炭行業轉型升級,《意見》分為三個詳細規劃目標:

——到2021,建成多種類型、多種模式的智能化示範煤礦,初步形成煤礦開拓設計、地質保障、生產、安全等主要環節的信息傳輸和自動化作業技術體系,掘進工作面減少人數、提高效率,綜采工作面實現少人或無人作業,井下和露天煤礦固定崗位實現無人值守和遠程監控。

——到2025年,大型煤礦和災害嚴重的煤礦基本實現智能化,形成煤礦智能化建設的技術規範和標準體系,實現開拓設計、地質支護、采掘(剝)運輸、通風、洗選和物流系統的智能決策和自動協調運行,井下關鍵崗位實現機器人作業,露天煤礦實現智能連續作業和無人運輸。

——到2035年,各類煤礦基本實現智能化,建成多產業鏈、多系統融合的智能煤礦系統,建成智能感知、智能決策、自動執行的智能煤礦系統。

目標和路徑明確了三點:

1)煤炭智能化發展的願景是:實現煤礦多源信息全時空實時感知,閉環控制本質安全風險;人-機-環-管數字化互聯全流程高效協同工作,生產現場全自動化,讓煤礦工人有更多的幸福感,煤炭企業有更多的價值創造。

2)煤礦智能化建設要堅持分類建設,因礦而異;培養典型,示範引領;全面推進,分類達標;安全高效,質量第壹的原則。

3)煤礦智能化的主要路徑是“智能生產決策控制+機器人操作”

與此同時,205438年6月+2020年2月,國家能源局、國家礦務局發布了第壹批智能化示範煤礦建設通知,確定71煤礦為全國首批智能化示範煤礦,其中井下66座,露天5座。63座煤礦改造升級智能化,新建(擴建)8座智能化煤礦。制定了《智能煤礦分類分級技術條件及評價》、《智能采煤工作面分類分級技術條件及評價》等煤礦智能化技術標準,開發了四種模式的成套智能采煤技術裝備,形成了較為成熟的智能煤礦建設推廣模式。

從中國的能源結構可以預見,煤炭在未來很長壹段時間內都難以被大規模替代。同時,在國際政治局勢動蕩、國際貿易保護措施盛行的背景下,煤炭仍將是未來相當長壹段時間內能源安全穩定供應的“壓艙石”和能源結構調整轉型的“穩定器”。

但在二氧化碳排放峰值碳中和的總體要求下,也需要轉變煤炭生產利用方式,以第四次煤炭技術革命為契機,向數字化、智能化的新產業、新業態轉型。面對二氧化碳峰值排放的碳中和目標,“十四五”期間的能源發展需要全面落實“四個革命、壹個合作”的新能源安全戰略,堅定不移地走智能、綠色、可持續發展之路。煤炭作為我國的基礎能源,高質量發展意義重大。

煤礦智能化作為煤炭工業高質量發展的核心技術支撐,是煤礦全面機械化和信息化發展的新階段,是煤炭生產力和生產方式革命的新方向,是“第四次重要技術變革”。加快煤礦智能化建設,構建智能綠色煤礦產業新體系,實現煤炭資源的智能、安全、高效開采和清潔利用,是新時期我國煤炭工業高質量發展的唯壹戰略任務。推進煤炭開發利用方式轉變,也是實現煤炭碳減排,構建清潔低碳、安全高效的能源體系,提高能源供應質量,努力實現2030年和2060年二氧化碳排放峰值碳中和的長遠目標的重要舉措。

希望未來能有更多的人參與到煤礦機器人的建設中來,讓人工智能、雲計算、互聯網、大數據等技術為煤礦行業保駕護航。

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