能源是社會進步的基礎和動力,攸關(guān)國計民生和國家安全,關(guān)系人類生存和發(fā)展。煤炭作為我國最大的能源支撐,依然發(fā)揮著“壓艙石”的關(guān)鍵作用。在依靠創(chuàng)新推動實體經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的今天,如何實現(xiàn)煤炭生產(chǎn)和管理的數(shù)字化、智能化,已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的共同命題。

為了探尋一條更加有效的煤礦智能化建設新路徑,華為煤礦軍團這一年來,一直持續(xù)深耕智能礦山建設。在與行業(yè)伙伴一道建設智能化煤礦的過程中,我們發(fā)現(xiàn)“打造基于統(tǒng)一架構(gòu)和統(tǒng)一標準的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,重構(gòu)煤礦企業(yè)信息基礎設施”是智能化礦山建設的必經(jīng)之路。

提速煤礦智能化建設,仍需攻克五大“難題”

不久前,華為煤礦軍團董事長鄒志磊撰文指出,在“雙碳”目標下,煤炭行業(yè)對于如何借助智能化建設加速科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型正變得尤為迫切。但要實現(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(zhuǎn)型,煤礦智能化建設還需要克服一些關(guān)鍵挑戰(zhàn),具體可歸納為以下幾個層面:

首先,缺少行業(yè)標準,企業(yè)各個信息系統(tǒng)之間互聯(lián)互通難度大、成本高,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,嚴重影響了數(shù)據(jù)價值釋放。

第三,“煙囪式”系統(tǒng)林立,導致數(shù)據(jù)孤島問題突出,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,裝備操作系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)安全問題也是一大挑戰(zhàn)。

第五,煤礦信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全亟待提升。

回歸煤礦智能化建設本質(zhì),加速煤礦生產(chǎn)的三大轉(zhuǎn)變

煤礦智能化建設就是通過信息技術(shù)與煤礦生產(chǎn)技術(shù)的融合,實現(xiàn)“三大轉(zhuǎn)變”,即生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變、生產(chǎn)要素轉(zhuǎn)變和生產(chǎn)者轉(zhuǎn)變,從而推動煤礦傳統(tǒng)生產(chǎn)方式全面升級,讓生產(chǎn)管理更加高效、安全。

在生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變上,實現(xiàn)少人、無人、安全。隨著人工現(xiàn)場作業(yè)向遠程控制生產(chǎn)和智能化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變,煤礦企業(yè)正在逐步采用遠程集中控制、智能化裝備等,將大幅減少下井單班作業(yè)人數(shù),井下實現(xiàn)少人無人值守、巡檢、采掘等指日可待。不僅如此,通過全作業(yè)流程標準化、數(shù)字化,極大提升了作業(yè)安全和效率。

在生產(chǎn)要素轉(zhuǎn)變上,更加高效、安全。如今,數(shù)據(jù)已經(jīng)成為除土地、勞動力、資本、技術(shù)之外的第五個生產(chǎn)要素。在煤礦生產(chǎn)中,要實現(xiàn)采掘安全保障,以及原煤的深加工和增值,就需要對海量礦山數(shù)據(jù)進行深度學習,從而增強煤礦對瓦斯等災害的防范能力,提升對生產(chǎn)原料成本的管控,提升安全性和生產(chǎn)效率。

在生產(chǎn)者轉(zhuǎn)變上,進一步提升工作體驗。煤炭行業(yè)如今正在轉(zhuǎn)型為高科技產(chǎn)業(yè),“采煤不見煤,藍天白云飛”將成為新時代煤礦工人的名片。隨著數(shù)字化、智能化的持續(xù)推進,煤礦企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)主要在遠程集控辦公室,工人的生活學習起居也主要在綠色園區(qū)、智慧園區(qū)中。讓煤礦工人可以穿西裝打領帶上班。

“三大統(tǒng)一”已經(jīng)成為煤礦智能化建設必然選擇

對于煤炭企業(yè)來說,不論是從容應對煤礦智能化建設的五大挑戰(zhàn),還是通過將全新的通信與信息技術(shù)和煤礦生產(chǎn)業(yè)務流深度融合,切實實現(xiàn)三大生產(chǎn)轉(zhuǎn)變,都離不開堅實的信息基礎設施作為支撐。

尤其在一系列智能化礦山建設指南及智能化評分驗收標準文件的指引下,我國的煤礦智能化建設已經(jīng)形成自上而下主導、自下而上主建的建設模式。在這種模式下,從頂層設計到落地建設,都需要以信息基礎設施為出發(fā)點,確定數(shù)據(jù)架構(gòu)、業(yè)務架構(gòu)和應用架構(gòu)。具體來說,信息基礎設施的建設應圍繞“三大統(tǒng)一”來推進,即統(tǒng)一的平臺、統(tǒng)一的標準、統(tǒng)一的安全。其中,華為著重聚焦ICT基礎設施,這只是智能礦山解決方案中薄薄的一層;在此基礎上,華為將用信息化智能化技術(shù)助力煤礦企業(yè)及生態(tài)伙伴提升智能化能力,共同打造未來煤礦架構(gòu),共贏智能礦山未來。

智能礦山信息基礎設施頂層架構(gòu)

統(tǒng)一的數(shù)字平臺,構(gòu)筑五大使能能力,賦能客戶和伙伴

智能礦山的本質(zhì)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),核心在于建立統(tǒng)一架構(gòu)、統(tǒng)一標準的數(shù)字平臺。數(shù)字平臺可以帶來三大價值,首先通過平臺實現(xiàn)礦山的數(shù)據(jù)資產(chǎn)沉淀,同時消滅信息孤島;其次,通過統(tǒng)一接口和規(guī)范,簡化平臺建設,使智能礦山由建設驅(qū)動走向運營驅(qū)動;另外,依托模型算法、云和大數(shù)據(jù)等能力,打通智能化與自動化應用,實現(xiàn)煤炭生產(chǎn)的高效敏捷。

從行業(yè)發(fā)展上來看,數(shù)字平臺應該具備應用使能、集成使能、數(shù)據(jù)使能、AI使能、開發(fā)使能五大能力,以此賦能客戶和合作伙伴,實現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)融合共享,最大化發(fā)揮數(shù)據(jù)價值。在華為解決方案中這五大能力是通過ROMA、DAYU、ModelArts三大功能組件來提供。

例如,當內(nèi)置礦鴻操作系統(tǒng)的傳感設備的數(shù)據(jù)接入到數(shù)字平臺后,通過ROMA組件實現(xiàn)各個系統(tǒng)的快速對接。ROMA南向連接OT和IT,實現(xiàn)簡單對接,從而使數(shù)據(jù)統(tǒng)一集中入湖。

通過DAYU組件對入湖的數(shù)據(jù)進行治理,治理后的數(shù)據(jù)為礦山各種應用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務;在人工智能應用中,系統(tǒng)可以使用ModelArts組件進行AI訓練建模,如運輸皮帶煤量自動識別、異物識別,一通三防融合通信等AI場景。

統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準,加速數(shù)據(jù)價值釋放。

通過構(gòu)建統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng),既可以替代當前七國八制的操作系統(tǒng),也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,從而實現(xiàn)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),以及設備間的同步和協(xié)作,并支持跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)互通,使能智能化開發(fā)和應用發(fā)布。

物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的核心價值主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

•萬物互聯(lián):物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)可推動煤礦行業(yè)統(tǒng)一設備通信協(xié)議,標準化設備協(xié)議規(guī)范,實現(xiàn)智能煤礦設備互通。比如,通過分布式軟總線技術(shù)支持多通信通道備份,可實現(xiàn)對鏈路選路和協(xié)議選擇無感。

•統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準:通過物聯(lián)操作系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)標準的統(tǒng)一性,即統(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,消滅數(shù)據(jù)孤島,使跨系統(tǒng)智能化成為可能。

•產(chǎn)業(yè)安全:通過自主的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)確保產(chǎn)業(yè)安全。

統(tǒng)一的網(wǎng)絡安全,增強數(shù)據(jù)安全保護能力。

隨著煤礦信息化的推進,近年來國內(nèi)煤礦企業(yè)網(wǎng)絡正面臨嚴峻的安全威脅,數(shù)據(jù)作為第五大生產(chǎn)要素,其安全保護的必要性和重要性不言而喻。為應對網(wǎng)絡安全風險,國家陸續(xù)出臺了一系列安全法律法規(guī)。如今,等保二級已經(jīng)成為智能煤礦的基本要求,等保三級在可預見的未來也是必然趨勢。

物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)遵循和增強煤礦行業(yè)的安全技術(shù)標準、安全服務標準,可以構(gòu)建煤礦設備系統(tǒng)安全護城河,構(gòu)建智能煤礦操作系統(tǒng)安全標準。專業(yè)的系統(tǒng)安全團隊可以通過技術(shù)攻防、快速修復和提升防護能力,統(tǒng)一設備安全加固服務,縮短設備廠商安全升級周期。

為此,華為基于自身豐富的數(shù)據(jù)安全防護經(jīng)驗,可以為煤礦行業(yè)提供一站式等保安全解決方案,覆蓋從系統(tǒng)定級、系統(tǒng)備案、建設整改、等級測評到監(jiān)督檢查的全生命周期服務,同時,華為還可以為煤礦行業(yè)提供端到端的咨詢服務。

在煤礦智能化建設中,盡管“三大統(tǒng)一”的路徑清晰可見,但要實現(xiàn)這一目標并非一蹴而就,還需要不斷的迭代前進,根據(jù)不同煤礦的客觀情況和實際需求分階段、逐步進行智能化建設,避免改動過猛、投資過大等問題。

結(jié)束語:在煤礦智能化建設進入“加速階段”的今天,基于統(tǒng)一架構(gòu)、統(tǒng)一標準的思路,開展煤礦智能化頂層設計已經(jīng)成為大勢所趨。統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構(gòu)的信息基礎設施重構(gòu),不僅有利于煤炭開發(fā)生產(chǎn)工藝、裝備、信息等多項先進技術(shù)的有機融合,也有利于數(shù)據(jù)快速入湖,攜手工業(yè)應用、設備伙伴等打通跨系統(tǒng)業(yè)務數(shù)據(jù)流,構(gòu)建數(shù)字孿生。基于開放的平臺和架構(gòu),生態(tài)伙伴可以敏捷迭代和創(chuàng)新,快速滿足煤礦企業(yè)需求,提升行業(yè)信息化智能化水平。在此基礎上,煤礦智能化建設也將快步向前,真正將“安全、無人少人、綠色高效”的智能礦山落到實處。