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行业动态

从顶层设计入手,建立完整的矿山智能化标准体系

2023-09-06 43 分享

中国工程院院士、中国矿业大学(北京)

校长葛世荣解读《矿山智能化标准体系框架》


为贯彻落实党中央、国务院关于矿山智能化建设决策部署,加强顶层设计,国家矿山安全监察局组织编制了《矿山智能化标准体系框架》(以下简称《框架》),并于日前正式发布。为便于更好了解《框架》主要内容,熟悉相关政策,近日,国家矿山安全监察局矿山智能化建设专家委员会主任、中国工程院院士、中国矿业大学(北京)校长葛世荣回答了本报记者的提问。


问:《框架》发布的背景和必要性? 

答:近年来,在国家矿山安全监察局等有关部门的大力推动下,矿山智能化建设蓬勃发展。据统计,截至2023年7月底,全国智能化采掘工作面已达1395个,其中智能化采煤工作面724个,智能化掘进工作面671个,有智能化工作面的煤矿达714处,占全国正常生产建设矿井数量的27.43%;煤矿产能21.79亿吨,占全国核定产能的59.49%;非煤矿山228处核心生产环节实现智能化和机器人化改造。2016年以来,全国煤矿井下作业人员减少37万人,智能化矿井杜绝了较大以上安全生产事故。但我们也清醒地认识到,当前矿山智能化建设还处于初级阶段,制约其高质量发展的一个重要问题是相关标准还不健全、不规范,甚至缺失,与标准应当发挥的基础性、引领性作用差距较大,亟须从顶层设计层面对标准化工作进行系统谋划,建立完整的矿山智能化标准体系,实现矿山智能化领域“书同文、车同轨”,推动矿山智能化高质量发展。


问:《框架》编制的原则和特点?   

答:此次《框架》编制工作坚持统筹规划、统一架构,需求导向、融合创新,结构完整、覆盖全面,开放合作、动态完善的总原则。

有以下五方面特点:一是广泛一致。三汇聚了政府部门、企业、科研院所等各方力量,组织了近百位有关专家,通过多次研讨和征求意见,充分吸纳了各方意见和建议,持续动态修订。二是《框架》按照国标《标准体系构建原则和要求》的相关要求进行编制,同时与当前主流的工业互联网架构和内容保持是《框架》与矿山智能化发展方向相一致,坚持人民至上、生命之上,引导矿山开采无人化、少人化、地面化、平原化发展。四是《框架》将煤矿和非煤矿山智能化纳入同一体系,充分考虑其共性和特色,构建了我国乃至世界矿业开采历史上首个系统性的矿山智能化标准体系框架。五是《框架》面向矿山智能化建设过程中的实际标准需求,坚持融合创新,充分考虑大数据、人工智能、机器人等新技术的应用。整体上看,《框架》具备开放性、科学性、指导性、系统性、前瞻性。


问:《框架》的主要内容?         

答:《框架》包括基础通用、数据与模型、生产系统与技术装备、决策与应用四块内容,共265个具体标准研制方向。从横向来看,覆盖开采工艺、技术装备、数据治理、安全保障等智能化矿山全部业务领域;从纵向来看,考虑矿山设计、建设、运行全生命周期标准化需求。其中,基础通用标准子体系集中了矿山智能化系列标准共性内容,主要用于统一矿山智能化相关概念与术语定义,明确各类新技术在矿山智能化建设中的基本要求,规范了智能化矿山设计、建设和评估验收标准。数据与模型标准子体系主要用于统一矿山智能化各环节数据和模型标准化要求,包含数据标准和数据模型标准两部分。生产系统与技术装备标准子体系明确了智能化矿山具体生产过程的标准化要求,包含信息基础设施和地下(井工)生产、露天生产、矿山洗选三大生产场景中各种智能装备和系统的系列标准。决策与应用标准子体系包含矿山智能化建设分析决策和平台应用两大方面标准内容,从“人、机、料、法、环、管”多维度,规范矿山智能化所涉及的生产管理、经营决策、资源配置等内容,有利于全行业在同一标准框架下构建不同应用场景深度互联的智能化生态。


问:《框架》编制如何考虑和现有标准规范的衔接?              

答:《框架》编制过程中,专家组系统梳理了近年来矿山智能化领域发布的有关政策文件、国家标准、行业标准、地方标准和企业标准,充分吸收了现已发布且相对成熟的具体标准规范。例如,在数据与模型标准子体系的数据标准部分,完整采纳了今年6月26日国家矿山安全监察局发布的《智能化矿山数据融合共享》的全部内容,明确了数据编码、采集、治理、安全、应用各环节的具体规范要求。同时在此基础上,还增加了诸如“感知数据”、“元数据管理”和“参考数据管理”等方面的标准研制方向。而对于目前标准研制尚处于空白的领域,仅规划了未来标准研制方向。例如,在数据模型方面,规划了地质测量、生产作业、监测预警和经营管理等方面的数据模型技术规范。


问:《框架》中在智能化新技术发展方面有哪些考虑?              

答:此次《框架》编制充分考虑了智能化新技术在矿山行业的应用,在基础通用部分,提出了矿山人工智能、数字孪生、大数据、云计算、机器人、新材料等通用技术基本要求,在后面具体模块中又规划了矿山不同生产系统新技术应用标准研制方向。《框架》突出人工智能应用,在地下(井工)生产部分分别规划了掘进工作面、开采工作面、主运输系统和人员违章行为等视频AI识别通用技术条件,同时还规划了智能化矿山AI分析平台建设规范;突出矿山机器人应用,在掘进、开采、辅助运输、智能穿爆等不同生产系统模块中都提出了相应的机器人研发应用标准方向,推动辅助装备小型化、生产设备大型化发展;突出装备可靠性和安全性,加强测试试验和检验评估方面的标准制修订;突出智能装备自主性,同时考虑了智能系统自主控制和多机协同作业相关标准,推动实现矿山智能装备和机器人的自主作业和联动控制,提升智能系统化水平;突出无人化,提出了掘进工作面岗位人员配置基本要求和开采工作面岗位人员配置基本要求等标准研制方向,推动矿山向少人化、无人化方向发展。


问:《框架》中是如何考虑矿山无人驾驶等亟须规范的领域标准的?  

答:矿山无人驾驶研发和应用刚刚起步,缺少统一的规划组织和标准规范。矿山无人驾驶包括井工和露天两种工况。其中,井工矿山无人驾驶技术难度相对较大,在《框架》中仅规划了井下单轨吊、电机车和无轨胶轮车的无人驾驶基本技术要求。而露天矿山工作场景相对封闭、运行路线及工作流程相对固定、运行速度相对较低,是无人驾驶技术落地应用最适合的场景之一。近年来通过各方面的努力,露天矿山无人驾驶得到蓬勃发展,技术相对成熟。因此,本次发布的《框架》中专门在露天生产部分设置了独立的无人驾驶板块,加强这方面的标准研制和供给。除了基础的通用技术要求外,还从车辆性能、测试评估、车载传感器与环境感知、地图采集与制作、驾驶规划与控制、道路设计与设施、协同作业、智能调度与监控、安全管理与应急保障等方面进行了完整细致的标准规划。这有利于矿山、装备等企业在统一的标准下,开展产学研联合攻关,尽快固化最优技术路线、优化矿山开采设计工艺、研发新型一体化前装无人车辆、提升算力和算法水平、形成可持续发展的商业模式,全方位推动露天矿山机器人化无人驾驶技术大规模落地应用。


问:《框架》将如何指导矿山智能化标准规范制修订?              

答:此次发布的《框架》将作为矿山行业智能化建设相关标准规范制修订的基本依据。据了解,国家矿山安全监察局将支持各行业协会、学会等标准化组织以《框架》为指引,组织开展具体各细分领域标准规范立项和制修订,鼓励矿山企业、装备企业、通信企业、系统集成和平台企业、设计院、科研院所成立研发应用联盟,开展相关领域的团体标准研制和推广应用。此外,随着矿山智能化技术的不断演进和智能化建设水平的不断提高,《框架》本身还需要持续迭代,希望各有关方面继续凝聚共识、发挥各自优势,继续在国家矿山安全监察局的领导下,持续修订和完善《框架》,共同提升矿山智能化领域标准研制水平,推动矿山智能化建设高质量发展。



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