建完整的煤礦智能化技術(shù)標準體系

隨著知識經(jīng)濟時代的到來，技術(shù)標準競爭越來越激烈。計量、標準、合格評定是世界經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的三大支柱。標準制定與技術(shù)發(fā)展和市場直接關(guān)聯(lián)?？梢哉f，誰掌握了標準，誰就掌握了技術(shù)和市場發(fā)展的命脈。

煤礦智能化建設(shè)是一個多系統(tǒng)、多層次、多領(lǐng)域相互匹配融合的復雜系統(tǒng)工程，建立完整的煤礦智能化技術(shù)標準體系是建設(shè)智能化煤礦的基礎(chǔ)與指南。

對于煤礦智能化標準體系的需求凸顯

目前，對于煤礦智能化標準體系的需求凸顯，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是煤礦智能化相關(guān)概念混淆，缺乏統(tǒng)一的術(shù)語標準。二是各子系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一設(shè)計標準、通訊配套規(guī)范，各系統(tǒng)信息難以集成，形成信息孤島。三是煤礦各子系統(tǒng)智能化水平發(fā)展迅速，亟須相關(guān)標準指導，規(guī)范相關(guān)功能和安全要求。四是煤礦互聯(lián)網(wǎng)平臺、煤礦工業(yè)大數(shù)據(jù)、邊緣計算等技術(shù)亟須數(shù)據(jù)規(guī)范。五是煤礦信息安全成為煤礦安全的重要方面，亟須標準規(guī)范。六是智能化煤礦應進行分類分級建設(shè)，亟須指導系統(tǒng)工程建設(shè)的相關(guān)評價標準。

日前，八部委聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》，將推進煤礦智能化標準體系建設(shè)作為核心基礎(chǔ)發(fā)展任務(wù)。

現(xiàn)有煤礦相關(guān)標準主要針對各關(guān)鍵設(shè)備基本安全與生產(chǎn)要求進行制定，少有對于智能化系統(tǒng)進行標準制定。目前，各大企業(yè)及研究機構(gòu)對煤礦智能化相關(guān)標準進行研究，制定了部分設(shè)計及系統(tǒng)建設(shè)的國標、行標和企標，但是這些標準未能全面考慮智能化煤礦總體建設(shè)體系，因此具有一定的片面性與局限性。

建立體系性、繼承性和前瞻性的煤礦智能化標準體系，有助于開展煤礦智能化的頂層設(shè)計和總體布局，對于明確煤礦智能化的發(fā)展方向和重點任務(wù)，確保智能化相關(guān)技術(shù)在煤礦得到有效應用具有非常重要的意義。

與煤礦智能化技術(shù)體系一脈相承

煤礦智能化標準體系與煤礦智能化技術(shù)體系一脈相承。因此，構(gòu)建標準體系需要先分析其技術(shù)體系。煤礦智能化是以智能生產(chǎn)、智能安全保障為核心，云數(shù)據(jù)中心與高速信息網(wǎng)絡(luò)、位置服務(wù)為支撐，實現(xiàn)設(shè)計、地測、采掘、運通、洗選、安全保障等具有自感知、自學習、自決策與自執(zhí)行的基本能力。

從架構(gòu)上來看，整個系統(tǒng)采用分層設(shè)計，整體技術(shù)架構(gòu)分為邊緣設(shè)備層、基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)服務(wù)層和智能化應用層，應用基于微服務(wù)架構(gòu)(SOA)和“資源化、場景化、平臺化”思想，整合海量數(shù)據(jù)，統(tǒng)一調(diào)度全礦資源，實現(xiàn)業(yè)務(wù)閉環(huán)和控制閉環(huán)。

邊緣設(shè)備層主要通過協(xié)議轉(zhuǎn)換和邊緣計算等構(gòu)件精準、實時、高效的數(shù)據(jù)采集體系并進行執(zhí)行，實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集能力的構(gòu)建?；A(chǔ)設(shè)施層主要通過計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲等資源的虛擬化，為煤礦智能化提供高速信息網(wǎng)絡(luò)、位置服務(wù)以及計算資源等信息基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的處理。數(shù)據(jù)服務(wù)層提供煤礦工業(yè)APP創(chuàng)建、測試和部署的開發(fā)環(huán)境，向下調(diào)用設(shè)備、業(yè)務(wù)系統(tǒng)等軟硬件資源，向上承載應用服務(wù)，形成煤礦智能化的“工業(yè)操作系統(tǒng)”，打造各種場景的智能化解決方案，實現(xiàn)煤礦智能化的綜合生態(tài)。

綜上所述，煤礦智能化建設(shè)基于“全局優(yōu)化、區(qū)域分級、多點協(xié)同”控制模式，以先進、智能、高可靠性的生產(chǎn)裝備為基礎(chǔ)，以泛在網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)云平臺為主要支撐，依托前沿技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)賦能升級，建設(shè)“運營一大腦，礦山一張網(wǎng)，數(shù)據(jù)一片云，資源一視圖”和智能應用系統(tǒng)，形成智能化煤礦綜合生態(tài)圈。所以，煤礦智能化標準的建立先要對基礎(chǔ)性資源及共性技術(shù)進行標準化處理，形成標準化體系，在此基礎(chǔ)上搭建各種智能化應用系統(tǒng)，從而為煤礦智能化服務(wù)。

煤礦數(shù)據(jù)傳輸需要建設(shè)高速信息網(wǎng)絡(luò)。建設(shè)5G融合一張網(wǎng)，根據(jù)需求設(shè)計應用場景切片，以滿足不同帶寬、時延和接入密度的要求，從而解決煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地最初數(shù)據(jù)采集一公里的問題，最終解決煤礦工業(yè)控制時延問題和高清圖像等大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。

建設(shè)煤礦云數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建數(shù)據(jù)全生命周期管理系統(tǒng)，實現(xiàn)主數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)管理和算力的提升，打通信息壁壘。在此基礎(chǔ)上，基于大數(shù)據(jù)分析能力，對海量數(shù)據(jù)進行融合分析，構(gòu)建煤礦大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)服務(wù)，從而根據(jù)人工智能算法構(gòu)建智能數(shù)據(jù)引擎，實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯快速組態(tài)化構(gòu)建和智能決策。

用于智能化煤礦的云邊端數(shù)據(jù)處理架構(gòu)要根據(jù)業(yè)務(wù)需求下沉數(shù)據(jù)運算與控制響應，實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)處理，在邊緣層實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲分發(fā)、數(shù)據(jù)實時分析和邊端設(shè)備的智能控制，在云邊端協(xié)同管理，動態(tài)分配計算資源，以實現(xiàn)“全局優(yōu)化、區(qū)域協(xié)同”。

最終，運用感知、計算建模技術(shù)實現(xiàn)物理空間的描述、預測、決策，實現(xiàn)物理數(shù)字空間的交互映射，并形成形象化展示、虛擬化推演，繼而實現(xiàn)全流程、全要素、全數(shù)據(jù)的集成和融合，在數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上達到數(shù)字孿生的可視化載體。

如何搭建煤礦智能化標準體系框架

煤礦智能化標準體系可分為以下六個方面：通用基礎(chǔ)——主要用來規(guī)范煤礦智能化的通用性標準，統(tǒng)一煤礦智能化思想;支撐技術(shù)與平臺標準——針對建設(shè)中關(guān)鍵前沿技術(shù)、共性平臺以及軟件進行規(guī)范;煤礦信息互聯(lián)網(wǎng)標準——對于礦井特殊環(huán)境、高效信息網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)以及關(guān)鍵技術(shù)進行規(guī)范;智能控制系統(tǒng)及裝備標準——針對煤礦生產(chǎn)控制涉及的智能化關(guān)鍵裝備及核心傳感器等進行規(guī)范;安全監(jiān)控系統(tǒng)標準——針對井下環(huán)境、人員、設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)進行規(guī)范;生產(chǎn)保障標準——規(guī)范保障煤礦安全高效生產(chǎn)涉及的設(shè)備可靠性及管理規(guī)范等。

通用基礎(chǔ)標準主要規(guī)范煤礦智能化的通用性標準，包括基礎(chǔ)共性標準、設(shè)計類標準以及評價類標準等方面。支撐技術(shù)與平臺標準主要包括標識解析標準、大數(shù)據(jù)平臺標準、邊云協(xié)同標準、軟件平臺標準等。煤礦信息互聯(lián)網(wǎng)標準主要包括煤礦信息網(wǎng)絡(luò)標準、煤礦通信網(wǎng)絡(luò)標準、煤礦定位網(wǎng)絡(luò)標準、煤礦信息安全標準等。智能控制系統(tǒng)及裝備標準主要包括綜采工作面智能化系統(tǒng)及裝備技術(shù)標準、綜掘工作面智能化系統(tǒng)及裝備技術(shù)標準、運輸智能化系統(tǒng)及裝備技術(shù)標準、供電智能化系統(tǒng)及裝備技術(shù)標準、洗選智能化系統(tǒng)及裝備技術(shù)標準、煤礦機器人技術(shù)標準及新型共性關(guān)鍵傳感器技術(shù)標準。安全監(jiān)測及防控裝備標準主要針對井下環(huán)境、人員、設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)及關(guān)鍵防控裝備進行規(guī)范，包括地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)標準、通防安全監(jiān)控技術(shù)標準、電氣設(shè)備安全監(jiān)控技術(shù)標準、人員安全監(jiān)控技術(shù)標準、應急管理與救援智能化技術(shù)標準等。生產(chǎn)保障標準規(guī)范保障煤礦安全高效生產(chǎn)涉及的設(shè)備可靠性、生產(chǎn)決策管理規(guī)范等，包括設(shè)備可靠性標準、融合決策標準及管理類標準等。

建標準體系的關(guān)鍵任務(wù)有哪些

煤礦智能化標準體系建設(shè)的關(guān)鍵任務(wù)應包括以下幾個方面。

一是頂層設(shè)計，協(xié)同共建。組建總體標準規(guī)劃組，組織各煤礦相關(guān)單位成為整體，設(shè)立煤礦智能化標準體系建設(shè)專項，明晰建設(shè)的目標與方向。

二是立足當前，強化基礎(chǔ)。加快煤礦智能化建設(shè)術(shù)語、通信傳輸協(xié)議、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)融合管理，以及智能化煤礦評價標準等基礎(chǔ)共性領(lǐng)域的技術(shù)規(guī)范與標準制修訂。

三是協(xié)調(diào)規(guī)劃，確定邊界。加強相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域標準之間、行業(yè)標準與國家標準之間的協(xié)調(diào);建立煤礦智能化標準一致性、符合性檢測體系和技術(shù)平臺，確保標準體系的科學性、有效性和前瞻性。

四是需求牽引，試點示范。與智能化煤礦試點示范工作密切結(jié)合，通過試點示范挖掘標準化需求，總結(jié)先進的技術(shù)、產(chǎn)品、管理和模式，采用標準的形式固化試點示范的成果，并在全行業(yè)推廣。

五是加強宣貫，創(chuàng)新發(fā)展。構(gòu)建煤礦智能化標準評價體系及推廣策略，加強煤礦智能化系統(tǒng)、產(chǎn)品和服務(wù)的行業(yè)準入管理，形成標準制修訂、宣貫應用、咨詢服務(wù)和執(zhí)行監(jiān)督的閉環(huán)管理體系。

(作者系中煤科工集團開采研究院有限公司副研究員)