陰暗潮濕的礦下空間,與高貴優雅、羽色和鳴叫兼優的金絲雀,怎麽看也不像能關聯到一起。
上世紀 80 年代,英國政府宣布使用電子探測器取代金絲雀,在此之前,金絲雀因爲對一氧化碳等有毒氣體敏感,與礦工作伴并起到預警作用,有着數十年的曆史。"canary in a coal mine"(礦井裏的金絲雀),也被引申爲 " 危險的預兆 "。
行車穿過彎彎繞繞的斜坡道,置身于地下 77 米,钛媒體 App 此行來到了山東黃金集團旗下焦家金礦,負責開車的老礦工說道,"(數字化)最大的感受就是安全,開采、選礦、冶煉等都用上了新技術,下礦的人少了很多,礦上的人多了不少。"
從金絲雀到機械自動化變革,再到正在開展的數字化轉型,如今的大數據、人工智能、物聯網、雲計算等新技術,某種程度上就是新時代礦井裏的 " 金絲雀 "。
随着礦山開采逐步向深部推進,生産系統複雜、安全風險大、開采成本高等不利因素,嚴重制約着礦業的健康發展。與海外礦業發達國家相比,我國 " 數字礦山 " 起步較晚,存在基礎設施薄弱,數字觀念落後、缺乏整體規劃、以及新技術與礦山場景結合不充分的客觀條件。
《" 十四五 " 礦山安全生産規劃》指出,伴随 5G、人工智能、雲計算等新一代信息技術與礦山深度融合,智能裝備、機器人廣泛應用,礦山智能化建設步伐加快,少人或無人開采逐步成爲現實,科技創新爲礦山安全生産工作提供新動力。
那麽,數字化的 " 金絲雀 ",應該如何飛入一座座礦山呢?
數字化礦山,爲什麽難?
長久以來,采礦行業形成了極高的知識壁壘,各種複雜問題雜糅,與數字化技術的結合并不緊密," 人 " 的問題首當其沖,人的觀念認知、高端人才匮乏等因素制約着數字礦山的發展。從另一方面思考,新技術融入采礦行業的難度越高,說明采礦行業的數字化潛力就越大。
中國工程院院士王國法此前表示,當前礦山智能化發展尚處于初級階段,存在認識和理念的沖突是必然的。近 3 年來,煤礦智能化的快速發展和成效,使全行業基本統一了對煤礦智能化發展大方向的認同。
有人認爲液壓支架采用電液控制系統就是智能化,或者認爲建成智能化工作面就等于建成了智能化礦場;也有人過于糾纏 " 智能化 " 字眼,否定現階段礦山智能化發展成績。
他表示,礦山智能化是一個叠代發展進步的過程,不是一次性工程。礦山智能化建設不是點、線的建設,而是一個複雜的系統工程,應大力推進礦山智能化建設由單個系統智能化向全面智能化、全生命周期、全産業鏈智能化邁進,推進系統智能與人文智慧的融合。
以陝煤紅柳林礦業公司從業人員結構爲例,大專學曆 442 人,占員工總數的 25.48%;本科學曆 428 人,占員工總數的 24.67%;研究生 50 人,占員工總數的 2.88%,大專及以上占全體在冊職工總數的 53.3%。這是目前智能化程度相對較高的礦山人才水平。
山東黃金集團旗下焦家金礦礦長王成提到,現在的礦山主導專業是 " 地、測、采、選 ",要想獨立搞信息化和智能化," 地、測、采、選 " 是做不到的,必須要計算機、數據應用,加上工程師等專業人士聯合才能做到,礦山數字化需要多學科、多領域交叉人才。
焦家金礦從 2007 年就開始推進數字礦山建設,作爲山東黃金信息化建設的重點單位,焦家金礦先後投資 6000 餘萬元,在各礦區建設了調度指揮中心,完善了基礎網絡平台。圍繞整體規劃,做到了 " 地質資源可視化、設計計劃最優化、生産過程自動化、安全管理集成化、生産經營協同化、決策支持智能化 "。
基礎設施先行
在山東黃金集團旗下三山島智能金礦,無人駕駛電機車在井下數百米運輸,地面調度中心的辦公室内,26 歲女礦工李曉菡雙手操控手柄,在顯示器前遠程操控,并在不同機車之間切換。
這得益于溜井破碎遠程系統、電機車無人駕駛系統等應用,此外,金礦綜合管控平台、大宗物資耗用的綜合分析平台、智慧安全平台等,也在時刻對數據進行分析和展示。
2022 年 8 月,焦家金礦與華爲煤礦軍團合作,在井下實操基地,成功完成基于 WiFi6 Mesh 組網環境下的無軌設備遠程操控研究,這是全國首例礦山大型無軌設備基于 WiFi6 Mesh 組網的遠程操控試驗。
如上數字化應用都依賴于基礎設施,一些在外界廣泛應用的軟硬件産品,在礦山場景難免會遇到水土不服的問題,譬如 WiFi6 Mesh 組網。钛媒體 App 了解到,起初山東黃金集團和華爲的合作主要集中在 5G 場景,其低時延、高速率、大帶寬等特性,契合于礦下生産需求。
而在實際應用中,5G 并不完全适合所有場景。王成表示," 黃金礦山不同于其它金屬礦山,井下礦脈資源窄、礦房較小且分散,一個工作面完成采掘後,就需要轉移到新的工作面。由于頻繁地轉場,通信網絡也要轉移到新的場地進行安裝,網絡和基站的安裝和維護工作難度大、過程成本很高,是礦井下通信網絡部署的一大挑戰。"
通過華爲 Wi-Fi 6 Mesh,可以在隻需要供電線纜,不需要通信線纜的情況下,通過無線橋接,克服井下作業面轉場頻繁的挑戰。Wi-Fi 6 Mesh 組網有效距離單跳可滿足 100 到 150 米,炮采作業對網絡設備的損傷可以忽略不計,目前在山東集團寺莊分礦 -580m 中段 304 采場已經投入正式工業應用,下一步将根據需求進一步擴大範圍。
此外,通過建設私有雲大數據中心,可以實時采集儲存礦山生産過程中的大數據,探索基于數據驅動的礦山智慧化發展的新模式,山東黃金集團形成了依托數據流,打通了礦石流和業務流的數字化轉型整體方案。
華爲煤礦軍團 MKT 與解決方案銷售副總裁陳文豐表示,建設高級的智能礦山,信息基礎設施必須先行,就像以前說的 " 要想富先修路 ",信息高速公路要先修起來。華爲也向行業發出呼籲,金屬礦山應該在信息基礎設施加大投入,這樣才能把地基打好,建設更多的智能應用。
" 華爲提出來的礦山工業互聯網架構本身是一個非常好的架構,解耦、統一标準、統一架構、統一處理規範。但是它的基礎是末端設備,必須要通過網絡觸達井下的任何角落,能夠把數據集中到數字平台,才能支撐未來多種多樣的人工智能應用 ",他說。
爲行業找技術
" 煤礦行業有三個剛需,‘安全、無人少人、效率’,首先要解決安全問題,降低死亡率,再是提升産能 ",華爲創始人任正非曾如此總結。
從産業視角上,他對煤礦軍團提出的要求是:煤礦軍團要清晰定義産品路标和解決方案,按 " 簡單化、可實現 " 的節奏逐步前進,腳踏實地爲客戶、爲行業創造價值。
" 圍繞煤礦行業三個剛需‘安全、少人無人、效率’,工程可以先簡單化,進場後一點點理論,在過程中逐步進步,有節奏地一步步實現。不要先給客戶講複雜問題,也不要總給客戶描繪未來世界的美好理想,如果不能馬上實現,反而降低客戶滿意度。研究是研究,工程是工程,這是兩回事。"
陳文豐表示,華爲成立煤礦軍團最大的根本訴求,就是爲行業找技術。在過往,華爲有很多技術,更多是用現有的技術尋找客戶或者行業,兩個理念有本質不同。" 煤礦軍團限定在這個子行業裏面,就把子行業的需求、難點、痛點想明白,或者了解明白了、理解透了。這樣同合作夥伴一起,去找到相應的創新解決方案。"
钛媒體 App 了解到,華爲推出了本安或者礦安型的數通、F5G 産品,還有滿足井下環境的 WiFI、5G 等産品,滿足礦山邊緣雲(EIC)輕量型的一體化解決方案,以及像人工智能等應用,都是煤礦軍團成立之後陸續推出的。
以三山島金礦爲例,累計減少現場操作人員 264 人,生産效率提升 20% 以上,年可增加經濟效益 8000 萬元以上。這隻是一個礦山,山東黃金全集團的效益更可觀。
正如山東黃金集團相關負責人所言,礦産智能化開采是當前生産技術的一次重要變革。推進礦山智能化建設,能夠大幅度減少井下作業人員,有利于礦山實現減員增效,破解安全生産突出矛盾,提高本質安全水平,是礦山企業轉型發展、高質量發展的必由之路,也是未來礦業發展的必然趨勢。
礦井裏始終需要 " 金絲雀 ",放之如今的時代這隻 " 金絲雀 " 便是數字化。
(本文首發钛媒體 APP 作者|張帥 歡迎添加作者微信 mr3right 交流)
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