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                      從頂層設計入手,建立完整的礦山智能化標準體系

                      2023-09-06 ?45 分享

                      中國工程院院士、中國礦業大學(北京)

                      校長葛世榮解讀《礦山智能化標準體系框架》


                      為貫徹落實黨中央、國務院關于礦山智能化建設決策部署,加強頂層設計,國家礦山安全監察局組織編制了《礦山智能化標準體系框架》(以下簡稱《框架》),并于日前正式發布。為便于更好了解《框架》主要內容,熟悉相關政策,近日,國家礦山安全監察局礦山智能化建設專家委員會主任、中國工程院院士、中國礦業大學(北京)校長葛世榮回答了本報記者的提問。


                      問:《框架》發布的背景和必要性? 

                      答:近年來,在國家礦山安全監察局等有關部門的大力推動下,礦山智能化建設蓬勃發展。據統計,截至2023年7月底,全國智能化采掘工作面已達1395個,其中智能化采煤工作面724個,智能化掘進工作面671個,有智能化工作面的煤礦達714處,占全國正常生產建設礦井數量的27.43%;煤礦產能21.79億噸,占全國核定產能的59.49%;非煤礦山228處核心生產環節實現智能化和機器人化改造。2016年以來,全國煤礦井下作業人員減少37萬人,智能化礦井杜絕了較大以上安全生產事故。但我們也清醒地認識到,當前礦山智能化建設還處于初級階段,制約其高質量發展的一個重要問題是相關標準還不健全、不規范,甚至缺失,與標準應當發揮的基礎性、引領性作用差距較大,亟須從頂層設計層面對標準化工作進行系統謀劃,建立完整的礦山智能化標準體系,實現礦山智能化領域“書同文、車同軌”,推動礦山智能化高質量發展。


                      問:《框架》編制的原則和特點?   

                      答:此次《框架》編制工作堅持統籌規劃、統一架構,需求導向、融合創新,結構完整、覆蓋全面,開放合作、動態完善的總原則。

                      有以下五方面特點:一是廣泛一致。三匯聚了政府部門、企業、科研院所等各方力量,組織了近百位有關專家,通過多次研討和征求意見,充分吸納了各方意見和建議,持續動態修訂。二是《框架》按照國標《標準體系構建原則和要求》的相關要求進行編制,同時與當前主流的工業互聯網架構和內容保持是《框架》與礦山智能化發展方向相一致,堅持人民至上、生命之上,引導礦山開采無人化、少人化、地面化、平原化發展。四是《框架》將煤礦和非煤礦山智能化納入同一體系,充分考慮其共性和特色,構建了我國乃至世界礦業開采歷史上首個系統性的礦山智能化標準體系框架。五是《框架》面向礦山智能化建設過程中的實際標準需求,堅持融合創新,充分考慮大數據、人工智能、機器人等新技術的應用。整體上看,《框架》具備開放性、科學性、指導性、系統性、前瞻性。


                      問:《框架》的主要內容?         

                      答:《框架》包括基礎通用、數據與模型、生產系統與技術裝備、決策與應用四塊內容,共265個具體標準研制方向。從橫向來看,覆蓋開采工藝、技術裝備、數據治理、安全保障等智能化礦山全部業務領域;從縱向來看,考慮礦山設計、建設、運行全生命周期標準化需求。其中,基礎通用標準子體系集中了礦山智能化系列標準共性內容,主要用于統一礦山智能化相關概念與術語定義,明確各類新技術在礦山智能化建設中的基本要求,規范了智能化礦山設計、建設和評估驗收標準。數據與模型標準子體系主要用于統一礦山智能化各環節數據和模型標準化要求,包含數據標準和數據模型標準兩部分。生產系統與技術裝備標準子體系明確了智能化礦山具體生產過程的標準化要求,包含信息基礎設施和地下(井工)生產、露天生產、礦山洗選三大生產場景中各種智能裝備和系統的系列標準。決策與應用標準子體系包含礦山智能化建設分析決策和平臺應用兩大方面標準內容,從“人、機、料、法、環、管”多維度,規范礦山智能化所涉及的生產管理、經營決策、資源配置等內容,有利于全行業在同一標準框架下構建不同應用場景深度互聯的智能化生態。


                      問:《框架》編制如何考慮和現有標準規范的銜接?              

                      答:《框架》編制過程中,專家組系統梳理了近年來礦山智能化領域發布的有關政策文件、國家標準、行業標準、地方標準和企業標準,充分吸收了現已發布且相對成熟的具體標準規范。例如,在數據與模型標準子體系的數據標準部分,完整采納了今年6月26日國家礦山安全監察局發布的《智能化礦山數據融合共享》的全部內容,明確了數據編碼、采集、治理、安全、應用各環節的具體規范要求。同時在此基礎上,還增加了諸如“感知數據”、“元數據管理”和“參考數據管理”等方面的標準研制方向。而對于目前標準研制尚處于空白的領域,僅規劃了未來標準研制方向。例如,在數據模型方面,規劃了地質測量、生產作業、監測預警和經營管理等方面的數據模型技術規范。


                      問:《框架》中在智能化新技術發展方面有哪些考慮?              

                      答:此次《框架》編制充分考慮了智能化新技術在礦山行業的應用,在基礎通用部分,提出了礦山人工智能、數字孿生、大數據、云計算、機器人、新材料等通用技術基本要求,在后面具體模塊中又規劃了礦山不同生產系統新技術應用標準研制方向?!犊蚣堋吠怀鋈斯ぶ悄軕?,在地下(井工)生產部分分別規劃了掘進工作面、開采工作面、主運輸系統和人員違章行為等視頻AI識別通用技術條件,同時還規劃了智能化礦山AI分析平臺建設規范;突出礦山機器人應用,在掘進、開采、輔助運輸、智能穿爆等不同生產系統模塊中都提出了相應的機器人研發應用標準方向,推動輔助裝備小型化、生產設備大型化發展;突出裝備可靠性和安全性,加強測試試驗和檢驗評估方面的標準制修訂;突出智能裝備自主性,同時考慮了智能系統自主控制和多機協同作業相關標準,推動實現礦山智能裝備和機器人的自主作業和聯動控制,提升智能系統化水平;突出無人化,提出了掘進工作面崗位人員配置基本要求和開采工作面崗位人員配置基本要求等標準研制方向,推動礦山向少人化、無人化方向發展。


                      問:《框架》中是如何考慮礦山無人駕駛等亟須規范的領域標準的?  

                      答:礦山無人駕駛研發和應用剛剛起步,缺少統一的規劃組織和標準規范。礦山無人駕駛包括井工和露天兩種工況。其中,井工礦山無人駕駛技術難度相對較大,在《框架》中僅規劃了井下單軌吊、電機車和無軌膠輪車的無人駕駛基本技術要求。而露天礦山工作場景相對封閉、運行路線及工作流程相對固定、運行速度相對較低,是無人駕駛技術落地應用最適合的場景之一。近年來通過各方面的努力,露天礦山無人駕駛得到蓬勃發展,技術相對成熟。因此,本次發布的《框架》中專門在露天生產部分設置了獨立的無人駕駛板塊,加強這方面的標準研制和供給。除了基礎的通用技術要求外,還從車輛性能、測試評估、車載傳感器與環境感知、地圖采集與制作、駕駛規劃與控制、道路設計與設施、協同作業、智能調度與監控、安全管理與應急保障等方面進行了完整細致的標準規劃。這有利于礦山、裝備等企業在統一的標準下,開展產學研聯合攻關,盡快固化最優技術路線、優化礦山開采設計工藝、研發新型一體化前裝無人車輛、提升算力和算法水平、形成可持續發展的商業模式,全方位推動露天礦山機器人化無人駕駛技術大規模落地應用。


                      問:《框架》將如何指導礦山智能化標準規范制修訂?              

                      答:此次發布的《框架》將作為礦山行業智能化建設相關標準規范制修訂的基本依據。據了解,國家礦山安全監察局將支持各行業協會、學會等標準化組織以《框架》為指引,組織開展具體各細分領域標準規范立項和制修訂,鼓勵礦山企業、裝備企業、通信企業、系統集成和平臺企業、設計院、科研院所成立研發應用聯盟,開展相關領域的團體標準研制和推廣應用。此外,隨著礦山智能化技術的不斷演進和智能化建設水平的不斷提高,《框架》本身還需要持續迭代,希望各有關方面繼續凝聚共識、發揮各自優勢,繼續在國家礦山安全監察局的領導下,持續修訂和完善《框架》,共同提升礦山智能化領域標準研制水平,推動礦山智能化建設高質量發展。



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