在以5G為代表的信息技術(shù)的加持下，智慧礦山從理念走向落地，為我國礦山行業(yè)逐步實(shí)現少人無(wú)人化作業(yè)提供了有力支撐。
2022世界5G大會(huì )即將在哈爾濱召開(kāi)，中國工程院院士、中國礦業(yè)大學(xué)（北京）校長(cháng)葛世榮書(shū)面回復了科技日報記者的采訪(fǎng)，并表示，期待越來(lái)越多的科研院所、高科技公司、行業(yè)企業(yè)投身到智慧礦山5G生態(tài)圈的構建，以進(jìn)一步豐富5G在智慧礦山的應用。
科技日報：礦業(yè)的安全化、無(wú)人化作業(yè)被視為5G等新興技術(shù)最適合切入的環(huán)節，但礦業(yè)環(huán)境對設備及操作要求嚴苛，如何借助5G及其他ICT技術(shù)更好更快地解決這一問(wèn)題？
葛世榮：礦山無(wú)人化作業(yè)是一項系統工程，也是礦山智能化的發(fā)展目標。然而，礦山作業(yè)環(huán)境十分惡劣，對設備的要求也異常嚴苛，智能化開(kāi)采還存在感知能力不夠強、裝備可靠性不夠高、終端計算速度不夠快、信息互通性不夠強、人機交互性不夠好等諸多問(wèn)題亟待解決。
礦山智能化應借助于5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數據、數字孿生等新一代ICT技術(shù)，更好地實(shí)現數據泛在高速接入、裝備實(shí)時(shí)控制、圖像視頻智能分析、災 害監測預警、機電裝備故障診斷等功能，最終構建礦山產(chǎn)運銷(xiāo)儲用全流程透明化系統。新一代ICT技術(shù)作為礦山智能化的核心支撐技術(shù)，須以科技創(chuàng )新為驅動(dòng)，促 進(jìn)ICT技術(shù)與礦業(yè)的深度融合與產(chǎn)業(yè)落地，實(shí)現礦山的安全化、無(wú)人化作業(yè)，最終推進(jìn)礦業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
科技日報：目前中國比較知名的煤礦企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程智能化大致處于什么水平，5G已經(jīng)或將扮演什么角色？
葛世榮：截 至2022年4月，我國有近400座煤礦開(kāi)展了智能化建設，已建成煤礦智能化采掘工作面813個(gè)，其中采煤工作面477個(gè)，掘進(jìn)工作面336個(gè)，智能化技 術(shù)在煤礦減人增安提效方面作出了重要貢獻。目前的初級智能化采煤工作面基于5G通信和邊緣計算技術(shù)，實(shí)現了工作面全景高清視頻監控、基于視頻AI分析的液 壓支架狀態(tài)識別以及人員“三違”行為識別等智能化應用，已達到“一鍵啟停、無(wú)人操作、有人巡視、遠程干預”的智能化建設目標。
在露天礦 無(wú)人駕駛方面，國家能源集團聯(lián)合中國礦業(yè)大學(xué)（北京）、航天重工、中科院自動(dòng)化研究所等國內礦山無(wú)人駕駛領(lǐng)域主要科研院所和企業(yè)，共同研發(fā)露天礦機器人化 自主運輸裝卸系統，將在露天礦無(wú)人駕駛、裝卸協(xié)同、群體調度、安全保障技術(shù)等方面持續突破，推動(dòng)無(wú)人駕駛技術(shù)在露天礦更深更廣的應用。
當前，煤 礦行業(yè)正在廣泛開(kāi)展“5G下礦井”工程應用，神東上灣煤礦、山西新元煤礦、陜煤小保當和曹家灘煤礦等數十個(gè)煤礦已率先建成基于5G的礦山移動(dòng)通信專(zhuān)網(wǎng)，國 家能源集團、中煤集團等大型煤礦企業(yè)所屬的數十處礦山也正在開(kāi)展5G網(wǎng)絡(luò )建設?；?G網(wǎng)絡(luò )構建的煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是煤礦智能化系統的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，將會(huì )使得數 據接入更便捷、數據傳輸更高速、決策控制更加及時(shí)可靠，有力促進(jìn)煤礦智能化水平的整體提升。
科技日報：您曾提出“利用數字孿生搭建智能化新平臺”，模擬實(shí)際采煤。這樣的平臺建設有哪些障礙？哪些環(huán)節會(huì )用到5G/6G技術(shù)？
葛世榮：數字孿生是近年來(lái)快速發(fā)展的工業(yè)數字化技術(shù)，2020年我們率先提出了煤礦數字孿生概念，系統闡述了數字孿生的內涵，提出了融合5G通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和仿生智能技術(shù)的數字孿生智采工作面10項關(guān)鍵技術(shù)。
目前煤礦 數字孿生系統還停留在頂層規劃和系統架構設計層面，還存在眾多理論和技術(shù)問(wèn)題需要突破，例如煤礦地質(zhì)精細化模型與多物理場(chǎng)仿真引擎等問(wèn)題。5G/6G技術(shù) 也將會(huì )在煤礦數字孿生系統中發(fā)揮作用，例如在孿生體與實(shí)體系統的虛實(shí)交互方面，數字孿生系統會(huì )產(chǎn)生大量的雙向交互數據，對數據傳輸的帶寬和時(shí)延有很高的要 求，這正是5G/6G通信技術(shù)的優(yōu)勢。
科技日報：我國煤炭綠色開(kāi)采的最大難題是什么？機器人能在多大程度上發(fā)揮作用？
葛世榮：我國煤炭綠色開(kāi)采的重要難題是如何實(shí)現煤炭開(kāi)采的低損化和低碳化。一方面要推廣應用低損化開(kāi)采、礦區土地復墾與生態(tài)治理等技術(shù)。另一方面要降低煤炭開(kāi)發(fā)利用過(guò)程的碳排放、推廣二氧化碳捕集與封存技術(shù)，嚴格控制開(kāi)采過(guò)程的甲烷排放量。
煤礦機器 人是實(shí)現煤礦智能化的主要載體，主要還是在減人增安提效方面發(fā)揮作用。近年來(lái)，煤礦機器人的研發(fā)和應用取得了長(cháng)足的進(jìn)步，采煤、掘進(jìn)機器人群已成為智能采 煤和智能掘進(jìn)工作面的主要裝備。巡檢、安控、運輸、輔助作業(yè)等煤礦機器人也得到了大量應用，未來(lái)，將會(huì )有越來(lái)越多的危重作業(yè)崗位被機器人所替代。