談新技術(shù)融合助力采礦智能安全

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我國歷來重視礦業(yè)生產(chǎn)安全，自成立煤礦安全監(jiān)察局以來，煤礦安全事故逐漸減少。去年3月，國家煤礦安全監(jiān)察局通報(bào)的數(shù)據(jù)顯示，2018年我國煤礦百萬噸死亡率為0.093，首次降至0.1以下，達(dá)到世界產(chǎn)煤中等發(fā)達(dá)國家水平。今年1月，全國煤礦安全生產(chǎn)工作會(huì)議上公布的數(shù)據(jù)顯示，2019年全國煤礦發(fā)生死亡事故170起、死亡316人，同比分別下降24.1%和5.1%;百萬噸死亡率0.083，同比下降10.8%。據(jù)了解，煤礦安全生產(chǎn)取得目前的成績，離不開安全風(fēng)險(xiǎn)管控和重大災(zāi)害防治、事前追責(zé)問責(zé)制度、法律的完善以及煤礦安全生產(chǎn)信息化、智能化建設(shè)。其中，煤礦安全生產(chǎn)信息化、智能化建設(shè)為企業(yè)安全生產(chǎn)和安全部門監(jiān)管工作提供了重要抓手。9月24日，全國煤礦智能化建設(shè)現(xiàn)場推進(jìn)會(huì)在山東能源集團(tuán)召開，國務(wù)委員王勇出席并強(qiáng)調(diào)，要加強(qiáng)煤礦安全科技攻關(guān)，加快煤礦裝備更新?lián)Q代，深化機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人，著力創(chuàng)建少人無人礦井；把智能化作為結(jié)構(gòu)調(diào)整重要抓手，提高煤礦規(guī)模化、智能化水平，淘汰退出風(fēng)險(xiǎn)隱患突出和災(zāi)害嚴(yán)重煤礦等。此次在杭州舉辦的安全與應(yīng)急博覽會(huì)分設(shè)了煤礦安全智能技術(shù)研討會(huì)及全國礦山安全和應(yīng)急關(guān)鍵技術(shù)裝備研討會(huì)，分別邀請了各領(lǐng)域的專家學(xué)者探討，新科技革命成果在礦業(yè)生產(chǎn)安全方面的應(yīng)用價(jià)值及前景。

信息化逐漸深入煤礦生產(chǎn)骨髓

新一代信息技術(shù)在煤礦生產(chǎn)及監(jiān)管各環(huán)節(jié)中的應(yīng)用加快了煤礦信息化建設(shè)，進(jìn)一步提高了煤礦生產(chǎn)的自動(dòng)化及智能化水平。煤礦信息化是指對礦井地理、生產(chǎn)、安全、設(shè)備、管理等方面的信息進(jìn)行采集、傳輸處理、應(yīng)用和集成等，從而完成自動(dòng)化目標(biāo)。目前，我國煤礦已廣泛將信息技術(shù)用于生產(chǎn)、安全、管理等各個(gè)領(lǐng)域。比如，生產(chǎn)方面，以計(jì)算機(jī)為核心的電牽引采煤機(jī)、全數(shù)字直流提升機(jī)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控的掘進(jìn)機(jī)等設(shè)備在煤礦開采中的應(yīng)用，一定程度上提升了生產(chǎn)的自動(dòng)化和機(jī)械化水平；安全方面，煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，目前國產(chǎn)的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)已在大多數(shù)煤礦使用，通過建立數(shù)據(jù)庫和算法的創(chuàng)新，對生產(chǎn)過程中的多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行安全監(jiān)測預(yù)警和分析等。9月9日，記者從杭州舉辦的煤礦安全智能技術(shù)研討會(huì)上了解到，我國煤礦信息化與世界先進(jìn)水平還有較大的差距，煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品雖然實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的自動(dòng)化，但通訊功能并未得到普及，“自動(dòng)化孤島”狀態(tài)仍普遍存在；生產(chǎn)、安全監(jiān)控系統(tǒng)采用的是分布式系統(tǒng)，開放性差，而且監(jiān)多控少，系統(tǒng)之間的信息很難做到共享，“信息孤島”仍難以有效解決。但是，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、數(shù)字視頻技術(shù)的發(fā)展，煤礦信息化正向信息擴(kuò)展、高度集成、綜合應(yīng)用、自動(dòng)控制、預(yù)測預(yù)報(bào)、智能決策的方向發(fā)展。今年國務(wù)院公布的《全國安全生產(chǎn)專項(xiàng)整治三年行動(dòng)計(jì)劃》中，在煤礦生產(chǎn)方面提到了“一調(diào)二提三監(jiān)管”目標(biāo)?！岸帷奔刺崮芰?，明確未來三年內(nèi)提高煤礦的機(jī)械化、信息化、自動(dòng)化及智能化水平，統(tǒng)稱為“四化”。三年的時(shí)間里，煤礦的采煤、掘井智能化的工作面由目前的280處達(dá)到1000處。信息化在煤礦智能化生產(chǎn)方面已經(jīng)深入骨髓，既是發(fā)展大勢，也是安全發(fā)展之所需。同樣，非煤礦的生產(chǎn)安全也需要新技術(shù)的融合創(chuàng)新，從而提高生產(chǎn)的智能化水平，增強(qiáng)安全性。近年來，非煤礦山的總量和相關(guān)事故的總量都在逐年減少。今年4月，根據(jù)國務(wù)院新聞辦公室公布的數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前全國非煤礦山接近3萬多座，小型非煤礦山占95%。非煤礦山中的尾礦庫在全國大約有7800座，其中，隱患風(fēng)險(xiǎn)比較突的“頭頂庫”全國大約有1112座，所以非煤礦山的安全風(fēng)險(xiǎn)仍然很高，風(fēng)險(xiǎn)程度不亞于煤礦。據(jù)中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院高工徐修平介紹，經(jīng)研究統(tǒng)計(jì)，非煤礦安全生產(chǎn)事故導(dǎo)致死亡人數(shù)較多的事故多為冒頂坍塌、邊坡垮塌、中毒窒息，爆破傷亡等。針對礦山開采易發(fā)生冒頂坍塌、邊坡垮塌、中毒窒息等事故的現(xiàn)狀和問題，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)及人工智能等新技術(shù)能做些什么？記者從杭州舉辦的全國礦山安全和應(yīng)急關(guān)鍵技術(shù)研討會(huì)中了解到以下信息。

數(shù)據(jù)算法互聯(lián)網(wǎng)輔助礦山災(zāi)害監(jiān)測

大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)在礦山災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測方面有很大用途。東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院教授朱萬成介紹了現(xiàn)場監(jiān)測與數(shù)值模擬相結(jié)合的礦山災(zāi)害預(yù)警方案，主要涉及以下內(nèi)容：布局在礦山各風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的傳感器將作業(yè)施工現(xiàn)場的事實(shí)情況轉(zhuǎn)化成可計(jì)算利用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過智能算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘并做預(yù)測分析，從而達(dá)到預(yù)警監(jiān)測的效果。當(dāng)前，信息技術(shù)還在不斷自我更新和升級的過程中，礦山生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也在不斷完善，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)與礦山安全生產(chǎn)的融合度和創(chuàng)新性都有待進(jìn)一步的提高，發(fā)展和創(chuàng)新空間依舊很大。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以幫助建設(shè)非煤礦山的安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)非煤礦山安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的政策監(jiān)測、智能評估、精準(zhǔn)預(yù)測、趨勢預(yù)測和監(jiān)測預(yù)警，做到非煤礦山基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、感知數(shù)據(jù)和監(jiān)管執(zhí)法數(shù)據(jù)的共享。同時(shí)，大數(shù)據(jù)和云計(jì)算以及互聯(lián)網(wǎng)的綜合應(yīng)用和技術(shù)創(chuàng)新還可以實(shí)現(xiàn)對礦山生產(chǎn)?；镞M(jìn)行監(jiān)測、露天礦山邊坡在線監(jiān)測、排土場的在線監(jiān)測、地下在線監(jiān)測、通風(fēng)系統(tǒng)的在線監(jiān)測等。

人工智能降低開采作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)

人工智能成為無人化、少人化智能礦山建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)支撐。據(jù)西安建筑科技大學(xué)礦山系統(tǒng)工程研究所教授顧清華介紹，復(fù)雜空區(qū)條件下，露天礦的無人化智能開采研發(fā)及示范應(yīng)用非常重要，可以提高危險(xiǎn)作業(yè)的智能化水平，降低危險(xiǎn)作業(yè)致死率。無人機(jī)可以搭載地質(zhì)勘探及偵測設(shè)備如激光雷達(dá)、測繪攝影機(jī)等，快速對礦場的開采現(xiàn)場進(jìn)行建模、人工測量，同時(shí)根據(jù)收集到的影像信息及數(shù)據(jù)參數(shù)加強(qiáng)生產(chǎn)安全管理及車輛調(diào)度，規(guī)劃礦區(qū)車輛運(yùn)行路線，提供調(diào)度服務(wù)等；無人開采及運(yùn)輸設(shè)備也可與5G技術(shù)相互結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控開采設(shè)備的運(yùn)行，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化減人目標(biāo)。隨著未來人工智能技術(shù)的不斷升級，與礦業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)不斷地融合創(chuàng)新，未來開采機(jī)器人、巡檢機(jī)器人、運(yùn)輸機(jī)器人等一系列人工智能化設(shè)備在礦業(yè)生產(chǎn)中的創(chuàng)新和應(yīng)用會(huì)越來越多，數(shù)量也會(huì)越來越多，在安全生產(chǎn)方面的作用會(huì)越來越大。綜上，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G、人工智能等新興科技與礦業(yè)生產(chǎn)安全經(jīng)過進(jìn)一步的融合創(chuàng)新，在礦山災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測、生產(chǎn)安全管理及自動(dòng)化智能化生產(chǎn)方面大有“施展”空間。當(dāng)然，若想實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)的無人化智慧化，還需盡快實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化智能化，一步一個(gè)腳印地依靠新技術(shù)創(chuàng)新融合，使礦業(yè)生產(chǎn)安全不斷攀升新臺階。

作者：王久平