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5G+矿业:技术补课攻破产业发展瓶颈

来源:科技日报2022-08-08 10:33

  在以5G为代表的信息技术的加持下,智慧矿山从理念走向落地,为我国矿山行业逐步实现少人无人化作业提供了有力支撑。

  2022世界5G大会即将在哈尔滨召开,中国工程院院士、中国矿业大学(北京)校长葛世荣书面回复了科技日报记者的采访,并表示,期待越来越多的科研院所、高科技公司、行业企业投身到智慧矿山5G生态圈的构建,以进一步丰富5G在智慧矿山的应用。

  科技日报:矿业的安全化、无人化作业被视为5G等新兴技术最适合切入的环节,但矿业环境对设备及操作要求严苛,如何借助5G及其他ICT技术更好更快地解决这一问题?

  葛世荣:矿山无人化作业是一项系统工程,也是矿山智能化的发展目标。然而,矿山作业环境十分恶劣,对设备的要求也异常严苛,智能化开采还存在感知能力不够强、装备可靠性不够高、终端计算速度不够快、信息互通性不够强、人机交互性不够好等诸多问题亟待解决。

  矿山智能化应借助于5G、工业互联网、人工智能、大数据、数字孪生等新一代ICT技术,更好地实现数据泛在高速接入、装备实时控制、图像视频智能分析、灾害监测预警、机电装备故障诊断等功能,最终构建矿山产运销储用全流程透明化系统。新一代ICT技术作为矿山智能化的核心支撑技术,须以科技创新为驱动,促进ICT技术与矿业的深度融合与产业落地,实现矿山的安全化、无人化作业,最终推进矿业高质量发展。

  科技日报:目前中国比较知名的煤矿企业生产过程智能化大致处于什么水平,5G已经或将扮演什么角色?

  葛世荣:截至2022年4月,我国有近400座煤矿开展了智能化建设,已建成煤矿智能化采掘工作面813个,其中采煤工作面477个,掘进工作面336个,智能化技术在煤矿减人增安提效方面作出了重要贡献。目前的初级智能化采煤工作面基于5G通信和边缘计算技术,实现了工作面全景高清视频监控、基于视频AI分析的液压支架状态识别以及人员“三违”行为识别等智能化应用,已达到“一键启停、无人操作、有人巡视、远程干预”的智能化建设目标。

  在露天矿无人驾驶方面,国家能源集团联合中国矿业大学(北京)、航天重工、中科院自动化研究所等国内矿山无人驾驶领域主要科研院所和企业,共同研发露天矿机器人化自主运输装卸系统,将在露天矿无人驾驶、装卸协同、群体调度、安全保障技术等方面持续突破,推动无人驾驶技术在露天矿更深更广的应用。

  当前,煤矿行业正在广泛开展“5G下矿井”工程应用,神东上湾煤矿、山西新元煤矿、陕煤小保当和曹家滩煤矿等数十个煤矿已率先建成基于5G的矿山移动通信专网,国家能源集团、中煤集团等大型煤矿企业所属的数十处矿山也正在开展5G网络建设。基于5G网络构建的煤矿工业互联网是煤矿智能化系统的神经网络,将会使得数据接入更便捷、数据传输更高速、决策控制更加及时可靠,有力促进煤矿智能化水平的整体提升。

  科技日报:您曾提出“利用数字孪生搭建智能化新平台”,模拟实际采煤。这样的平台建设有哪些障碍?哪些环节会用到5G/6G技术?

  葛世荣:数字孪生是近年来快速发展的工业数字化技术,2020年我们率先提出了煤矿数字孪生概念,系统阐述了数字孪生的内涵,提出了融合5G通信技术、物联网技术和仿生智能技术的数字孪生智采工作面10项关键技术。

  目前煤矿数字孪生系统还停留在顶层规划和系统架构设计层面,还存在众多理论和技术问题需要突破,例如煤矿地质精细化模型与多物理场仿真引擎等问题。5G/6G技术也将会在煤矿数字孪生系统中发挥作用,例如在孪生体与实体系统的虚实交互方面,数字孪生系统会产生大量的双向交互数据,对数据传输的带宽和时延有很高的要求,这正是5G/6G通信技术的优势。

  科技日报:我国煤炭绿色开采的最大难题是什么?机器人能在多大程度上发挥作用?

  葛世荣:我国煤炭绿色开采的重要难题是如何实现煤炭开采的低损化和低碳化。一方面要推广应用低损化开采、矿区土地复垦与生态治理等技术。另一方面要降低煤炭开发利用过程的碳排放、推广二氧化碳捕集与封存技术,严格控制开采过程的甲烷排放量。

  煤矿机器人是实现煤矿智能化的主要载体,主要还是在减人增安提效方面发挥作用。近年来,煤矿机器人的研发和应用取得了长足的进步,采煤、掘进机器人群已成为智能采煤和智能掘进工作面的主要装备。巡检、安控、运输、辅助作业等煤矿机器人也得到了大量应用,未来,将会有越来越多的危重作业岗位被机器人所替代。

  记者 刘 艳

[ 责编:涂子怡 ]
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