5G+礦業：技術補課攻破產業發展瓶頸

【智眼看5G】

◎本報記者 劉 豔

在以5G為代表的信息技術的加持下，智慧礦山從理念走向落地，為我國礦山行業逐步實現少人無人化作業提供了有力支撐。

2022世界5G大會即將在哈爾濱召開，中國工程院院士、中國礦業大學（北京）校長葛世榮書面回覆了科技日報記者的採訪，並表示，期待越來越多的科研院所、高科技公司、行業企業投身到智慧礦山5G生態圈的構建，以進一步豐富5G在智慧礦山的應用。

科技日報：礦業的安全化、無人化作業被視為5G等新興技術最適合切入的環節，但礦業環境對設備及操作要求嚴苛，如何藉助5G及其他ICT技術更好更快地解決這一問題？

葛世榮：礦山無人化作業是一項系統工程，也是礦山智能化的發展目標。然而，礦山作業環境十分惡劣，對設備的要求也異常嚴苛，智能化開採還存在感知能力不夠強、裝備可靠性不夠高、終端計算速度不夠快、信息互通性不夠強、人機交互性不夠好等諸多問題亟待解決。

礦山智能化應藉助於5G、工業互聯網、人工智能、大數據、數字孿生等新一代ICT技術，更好地實現數據泛在高速接入、裝備即時控制、圖像視頻智能分析、災害監測預警、機電裝備故障診斷等功能，最終構建礦山產運銷儲用全流程透明化系統。新一代ICT技術作為礦山智能化的核心支撐技術，須以科技創新為驅動，促進ICT技術與礦業的深度融合與產業落地，實現礦山的安全化、無人化作業，最終推進礦業高質量發展。

科技日報：目前中國比較知名的煤礦企業生產過程智能化大致處於什麼水平，5G已經或將扮演什麼角色？

葛世榮：截至2022年4月，我國有近400座煤礦開展了智能化建設，已建成煤礦智能化採掘工作面813個，其中採煤工作面477個，掘進工作面336個，智能化技術在煤礦減人增安提效方面作出了重要貢獻。目前的初級智能化採煤工作面基於5G通信和邊緣計算技術，實現了工作面全景高清視頻監控、基於視頻AI分析的液壓支架狀態識別以及人員“三違”行為識別等智能化應用，已達到“一鍵啓停、無人操作、有人巡視、遠程干預”的智能化建設目標。

在露天礦無人駕駛方面，國家能源集團聯合中國礦業大學（北京）、航天重工、中科院自動化研究所等國內礦山無人駕駛領域主要科研院所和企業，共同研發露天礦機器人化自主運輸裝卸系統，將在露天礦無人駕駛、裝卸協同、羣體調度、安全保障技術等方面持續突破，推動無人駕駛技術在露天礦更深更廣的應用。

當前，煤礦行業正在廣泛開展“5G下礦井”工程應用，神東上灣煤礦、山西新元煤礦、陝煤小保當和曹家灘煤礦等數十個煤礦已率先建成基於5G的礦山移動通信專網，國家能源集團、中煤集團等大型煤礦企業所屬的數十處礦山也正在開展5G網絡建設。基於5G網絡構建的煤礦工業互聯網是煤礦智能化系統的神經網絡，將會使得數據接入更便捷、數據傳輸更高速、決策控制更加及時可靠，有力促進煤礦智能化水平的整體提升。

科技日報：您曾提出“利用數字孿生搭建智能化新平台”，模擬實際採煤。這樣的平台建設有哪些障礙？哪些環節會用到5G/6G技術？

葛世榮：數字孿生是近年來快速發展的工業數字化技術，2020年我們率先提出了煤礦數字孿生概念，系統闡述了數字孿生的內涵，提出了融合5G通信技術、物聯網技術和仿生智能技術的數字孿生智採工作面10項關鍵技術。

目前煤礦數字孿生系統還停留在頂層規劃和系統架構設計層面，還存在眾多理論和技術問題需要突破，例如煤礦地質精細化模型與多物理場仿真引擎等問題。5G/6G技術也將會在煤礦數字孿生系統中發揮作用，例如在孿生體與實體系統的虛實交互方面，數字孿生系統會產生大量的雙向交互數據，對數據傳輸的帶寬和時延有很高的要求，這正是5G/6G通信技術的優勢。

科技日報：我國煤炭綠色開採的最大難題是什麼？機器人能在多大程度上發揮作用？

葛世榮：我國煤炭綠色開採的重要難題是如何實現煤炭開採的低損化和低碳化。一方面要推廣應用低損化開採、礦區土地復墾與生態治理等技術。另一方面要降低煤炭開發利用過程的碳排放、推廣二氧化碳捕集與封存技術，嚴格控制開採過程的甲烷排放量。

煤礦機器人是實現煤礦智能化的主要載體，主要還是在減人增安提效方面發揮作用。近年來，煤礦機器人的研發和應用取得了長足的進步，採煤、掘進機器人羣已成為智能採煤和智能掘進工作面的主要裝備。巡檢、安控、運輸、輔助作業等煤礦機器人也得到了大量應用，未來，將會有越來越多的危重作業崗位被機器人所替代。