煤礦智能化建設要構造統(tǒng)一標準統(tǒng)一架構
長期以來,，煤炭作為我國國民經(jīng)濟的重要組成部分,，一直都是能源安全穩(wěn)定供應的“壓艙石”,，支撐能源結構調整和轉型發(fā)展的“穩(wěn)定器”。近年來,，隨著淘汰落后產(chǎn)能,、推動生產(chǎn)結構優(yōu)化的持續(xù)開展，煤炭產(chǎn)業(yè)轉型升級已經(jīng)取得實質進展,。
尤其在新一代信息技術與煤炭行業(yè)的深度融合的今天,，加快煤炭產(chǎn)業(yè)智能化建設，已經(jīng)成為實現(xiàn)高質量發(fā)展的必由之路和必然選擇,。去年2月,，國家發(fā)改委等八部委聯(lián)合發(fā)布《關于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》以來，我國煤礦行業(yè)智能化建設全面進入“加速跑”階段,。但正如中國工程院院士王國法所說,，我國煤礦智能化建設仍處于培育示范階段，發(fā)展還不充分,、不平衡,，總體水平不高，距離全面智能化還有很大差距,。
為了進一步加速煤礦智能化建設,，近日國家能源局,、國家礦山安全監(jiān)察局聯(lián)合發(fā)布的《煤礦智能化建設指南（2021版）》明確指出，要形成智能化煤礦設計,、建設,、評價、驗收等系列技術規(guī)范與標準體系,，建成一批多種類型,、不同模式的智能化煤礦，提升煤礦安全水平,。
順應煤礦行業(yè)智能化創(chuàng)新發(fā)展需要,，華為煤礦軍團也在致力于“重構礦山智能化，共創(chuàng)煤炭新價值”,，通過統(tǒng)一的標準,、統(tǒng)一的架構，實現(xiàn)行業(yè)數(shù)據(jù),、能力,、知識、人才和平臺共享,；并在“安全”的前提下,，真正做到高效、集約的煤礦智能化發(fā)展,。
鄒志磊在井下調研
“雙碳”目標下,，煤礦智能化建設仍面臨五大挑戰(zhàn)
“十四五”規(guī)劃綱要提出，力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰,，2060年前實現(xiàn)碳中和,。“雙碳”目標的提出,，正在帶來一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革,。在這一趨勢下，盡管煤炭作為主體能源的地位不會改變,，但在一定程度上也將倒逼煤炭行業(yè)必須加快綠色低碳轉型,、加速實現(xiàn)高質量發(fā)展，這樣一來,，煤炭行業(yè)對于如何智能化建設加速科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)轉型也變得更為迫切,。
不僅如此，煤礦機械化,、信息化,、自動化、智能化的持續(xù)推進，也讓煤礦安全水平不斷提升,，安全生產(chǎn)形勢持續(xù)穩(wěn)定好轉,。作為煤礦行業(yè)最大的挑戰(zhàn)，要解決安全問題首先要從安全架構,、管理規(guī)程和作業(yè)規(guī)范等入手,，這無疑離不開平臺化和數(shù)字化技術的應用。
不過,，在煤礦智能化進入全面加速的新階段,，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)綠色低碳轉型，為未來達成“雙碳”目標奠定基礎,，我們還需要解決以下五大挑戰(zhàn)：
首先,，缺少行業(yè)標準,。在煤礦智能化建設過程中,，由于缺乏指導信息化、智能化建設的標準體系,，企業(yè)各個信息系統(tǒng)之間無法互聯(lián)互通,，數(shù)據(jù)共享和流轉不暢，不僅無法發(fā)揮出信息系統(tǒng)應有的價值,，還造成系統(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,。在煤礦生產(chǎn)運營過程中，IT（信息技術）應用與設備OT（操作技術）制式多樣,，跨系統(tǒng)集成復雜度高,，IT與OT的融合問題突出；而且,，生產(chǎn)數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)一格式無法及時上傳,，海量OT數(shù)據(jù)也不能通過IT手段進行分析與建模，嚴重影響了數(shù)據(jù)價值的釋放,。
第三,，數(shù)據(jù)孤島問題突出。在過去很長一段時間里,，煤礦在開展數(shù)字化,、智能化建設中，都是根據(jù)不同業(yè)務部門需求建設相應的IT系統(tǒng),，缺乏整體規(guī)劃設計,，致使“煙囪式”系統(tǒng)林立,，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,，煤礦網(wǎng)絡系統(tǒng)和生產(chǎn)裝備安全性亟待提升。如今,，煤礦網(wǎng)絡系統(tǒng)和生產(chǎn)裝備在給企業(yè)生產(chǎn)帶來便利的同時,，無時無刻不收到來自網(wǎng)絡中硬件設備、軟件系統(tǒng)與信息的威脅,，網(wǎng)絡服務的安全性,、可靠性和連續(xù)性，同樣也是保證煤礦安全生產(chǎn)的重中之重,。
第五,，裝備的操作系統(tǒng)缺乏自主可控也是產(chǎn)業(yè)安全的一大挑戰(zhàn)。
由此可見,，當下煤礦智能化建設所面臨的挑戰(zhàn),，一方面是由于來自不同廠商的不同系統(tǒng)，都有各自的數(shù)據(jù)系統(tǒng)和業(yè)務邏輯,，造成了系統(tǒng)聯(lián)動和協(xié)同難問題,；另一方面則是煤礦行業(yè)缺乏一個全行業(yè)統(tǒng)一的標準和規(guī)范體系，難以支撐行業(yè)未來智能化創(chuàng)新發(fā)展和“雙碳”目標實現(xiàn),。
構建統(tǒng)一標準,、統(tǒng)一架構，為煤礦智能化夯實基礎
過去十年,，是移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的“黃金時代”,，各種各樣的移動互聯(lián)網(wǎng)應用已經(jīng)徹底改變了我們的工作和生活方式。事實上,，移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,，得益于全球通信網(wǎng)絡在統(tǒng)一國際規(guī)范、規(guī)則,、運作模式下,，整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈在資金、技術,、市場等層面凝心聚力的結果,。
包括3GPP等在內(nèi)的通信行業(yè)組織，通過推動“統(tǒng)一標準,、統(tǒng)一架構”,，各運營商、設備供應商積極協(xié)同配合，最終形成了移動互聯(lián)網(wǎng)領域的共贏局面,，不僅為全球用戶帶來了豐富的移動互聯(lián)網(wǎng)體驗,，也催生出蘋果、字節(jié)跳動等眾多優(yōu)秀企業(yè),。
如今,，數(shù)字經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，進一步加快了數(shù)字技術與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的融合,，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正在“接棒”移動互聯(lián)網(wǎng),，成為經(jīng)濟社會高質量發(fā)展的新引擎。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中,，能否借鑒移動互聯(lián)網(wǎng)的成功經(jīng)驗,，通過構建統(tǒng)一標準、統(tǒng)一架構,，推動產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,？
日前，由工業(yè)和信息化部,、國家標準化管理委員會組織編制的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)綜合標準化體系建設指南（2021版）》（征求意見稿）指出,，到2023年，基本形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準體系,，推動標準優(yōu)先在重點行業(yè)（領域）實現(xiàn)突破,、率先應用,，引導企業(yè)在研發(fā),、生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)對標達標,。
事實上,，由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)涉及行業(yè)（領域）眾多，涉及的設備,、數(shù)據(jù)等資源更是五花八門,，再加上工業(yè)知識瑣碎、工業(yè)應用復雜度高等,，要實現(xiàn)整個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域的“統(tǒng)一標準,、統(tǒng)一架構”并非易事；而以煤礦這樣一個重點行業(yè)實現(xiàn)突破,，不僅符合國家政策要求,，也符合當下煤礦智能化發(fā)展需要。
在統(tǒng)一標準方面,，煤礦行業(yè)的行管部門,、生產(chǎn)企業(yè)、煤礦裝備制造商、智能化應用提供商,，應該攜起手來,，通過成立標準、架構,、協(xié)議的聯(lián)盟或者組織,，共同推動創(chuàng)新合作，促進煤礦行業(yè)在統(tǒng)一的標準,、架構下,，高效、快速的發(fā)展,。這里,，統(tǒng)一標準指的是定義終端接入層、網(wǎng)絡層,、云,、數(shù)據(jù)平臺、應用層,，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。
在統(tǒng)一架構方面,，煤礦行業(yè)正在著力打造開放合作的煤礦智能化發(fā)展生態(tài),，從技術裝備、標準,、人才,、管理、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺等多個方面協(xié)同推進智能化發(fā)展,。我們也希望與煤炭生產(chǎn)企業(yè),、院校以及眾多伙伴一起，共同營造開放合作的生態(tài),，攻克關鍵技術瓶頸,，特別是顛覆性技術創(chuàng)新，實現(xiàn)基于統(tǒng)一架構的煤炭開發(fā)生產(chǎn)工藝,、裝備,、信息等先進技術的有機融合。
加速統(tǒng)一標準,、統(tǒng)一架構落地,，建立四大共識是關鍵
通過持續(xù)推動煤礦智能化建設，我國正在加快建成多種類型,、不同模式的智能化示范煤礦,，并初步形成煤礦開拓設計,、地質保障、生產(chǎn),、安全等主要環(huán)節(jié)的信息化傳輸,、自動化運行技術體系。智能化示范煤礦的建設,，不僅為構建覆蓋全行業(yè)的統(tǒng)一標準,、統(tǒng)一架構提出了新要求，也為統(tǒng)一標準,、統(tǒng)一架構的打造積累了豐富的實踐經(jīng)驗,。
我們認為，在煤礦智能化過程中,，要實現(xiàn)統(tǒng)一標準,、統(tǒng)一架構的落地，煤礦行業(yè)應在以下四個方面達成共識：
首先,，智能礦山的本質是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),。建設智能礦山的目標是以統(tǒng)一的平臺和架構為重要支撐，提高煤礦本質安全,、最終實現(xiàn)少人無人,。因此，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構下,，煤礦行業(yè)應該把設備,、生產(chǎn)線、工廠,、供應商,、產(chǎn)品和客戶緊密連接在一起，打通信息流,，實現(xiàn)無人化,、智能化。
其次,，智能礦山的核心在于建立統(tǒng)一架構的煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。而煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺則是新ICT技術與煤礦行業(yè)實際業(yè)務深入融合的結果,，這種融合需要以數(shù)字平臺,、物聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎，通過攜手工業(yè)應用,、設備伙伴,，打通跨系統(tǒng)業(yè)務數(shù)據(jù)流、生產(chǎn)數(shù)據(jù),，構建數(shù)字孿生,。
數(shù)據(jù)的打通,，一方面需要依托開放的煤礦智能化生態(tài)，推動不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的互通,，在數(shù)據(jù)共享的基礎上進行智能化系統(tǒng)的設計開發(fā),；另一方面則需要針對不同煤礦設備定義統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)格式，以構建通用的功能平臺,，開發(fā)煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP應用,，實現(xiàn)行業(yè)數(shù)字資源配置的系統(tǒng)性優(yōu)化，提升行業(yè)效率,。
第三,，煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的關鍵是建立行業(yè)統(tǒng)一的煤礦物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)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,，既能替代當前“七國八制”的操作系統(tǒng),，又能通過統(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)。
借助軟總線技術,，煤礦企業(yè)在任何有網(wǎng)絡的場景下,，都可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時在線采集，以及和設備,、系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步,。因此，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的建立,，將把煤礦全面帶入萬物互聯(lián)時代,，為煤礦智能化建設打造堅實基石。
這樣一來,，煤礦企業(yè)就可以通過標準協(xié)議框架,，進一步形成一套煤礦物聯(lián)和數(shù)據(jù)的標準，最終將所有數(shù)據(jù)匯入統(tǒng)一的“數(shù)據(jù)湖”,，為數(shù)據(jù)價值挖掘提供有力支撐,。同時，煤礦裝備企業(yè)也可以借助物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng),，更加便捷地實現(xiàn)智能化升級,、實現(xiàn)設備間的同步和協(xié)作，以及支持應用伙伴實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通,、智能化開發(fā),、應用發(fā)布等。
第四,，煤礦行業(yè)需要更多的數(shù)字化人才,。隨著智能礦山建設的持續(xù)推進,，煤礦行業(yè)迫切需要通過培訓、實戰(zhàn),，加強數(shù)字化專業(yè)人才隊伍建設,，逐步提升煤礦人員數(shù)字素養(yǎng)，進而發(fā)揮智能化系統(tǒng)的最大價值,。
如今,，煤礦行業(yè)通過引入云計算、大數(shù)據(jù),、人工智能,、數(shù)字孿生等技術，正在將現(xiàn)有的安全生產(chǎn)規(guī)程和實踐經(jīng)驗進行數(shù)字化,、工具化,，并逐步推廣復制到全行業(yè)。在此基礎上,，統(tǒng)一標準,、統(tǒng)一架構的建設，將進一步消除煤礦行業(yè)的數(shù)字鴻溝,。為此,，華為煤礦軍團也將不斷深化新ICT技術與煤礦全產(chǎn)業(yè)鏈的融合，打造產(chǎn)業(yè)升級智能平臺,，并以國家能源安全,、生產(chǎn)安全、生產(chǎn)效率等核心需求為導向,，建設貫穿全行業(yè),、全場景的開放數(shù)字化架構，從而為煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設提供更加智能化的服務,，助力煤礦智能化建設,。
（華為公司高級副總裁、煤礦軍團董事長 鄒志磊）
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