文/楊智杰

賀海濤站在北京的一個(gè)會(huì)議廳，打開手機(jī)，遠(yuǎn)程操控陜西省神木縣大柳塔煤礦井下的一個(gè)危險(xiǎn)氣體巡檢機(jī)器人。它搭載攝像頭，伸縮臂能探到巷道和危險(xiǎn)區(qū)域的各個(gè)角落，檢測(cè)危害氣體濃度。這些危害氣體易引發(fā)瓦斯燃燒、爆炸，是造成礦難的“頭號(hào)殺手”。近期，大柳塔煤礦井開始使用機(jī)器人代人巡檢，盡可能保障工人安全。

近年來(lái)，礦難依舊頻發(fā)，2020年華夏發(fā)生434起礦山事故，死亡573人。伴隨5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的發(fā)展，政府、企業(yè)以及學(xué)界開始探討如何將新一代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)應(yīng)用于礦山建設(shè)，打造“智慧礦山”，減少傷亡事故。

危險(xiǎn)氣體巡檢機(jī)器人只是“智慧礦山”的冰山一角，這是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程。賀海濤是國(guó)能神東煤炭集團(tuán)副總經(jīng)理，他舉例，一臺(tái)國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)，需要3個(gè)有效的操作系統(tǒng)、3個(gè)有效的協(xié)議、161個(gè)核心芯片才能完成井下采煤的所有工序，主控制器、對(duì)接屏等5個(gè)設(shè)備，各自的操作系統(tǒng)互不兼容。“我們期望有一套操作系統(tǒng)，只有一套標(biāo)準(zhǔn)，讓這些事情變得簡(jiǎn)單。”賀海濤說(shuō)。

礦山巡檢機(jī)器人演示畫面。圖/受訪者提供

China能源集團(tuán)與華為公司合作，試圖構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一架構(gòu)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，幫助解決“智慧礦山”的核心難題。9月14日，China能源集團(tuán)與華為共同在北京舉辦發(fā)布會(huì)，正式發(fā)布“礦鴻操作系統(tǒng)”，這也是鴻蒙系統(tǒng)的應(yīng)用首次從To C領(lǐng)域擴(kuò)展到了To B領(lǐng)域。

打破“數(shù)據(jù)孤島”

今年年初，華為成立“煤炭軍團(tuán)”。任正非曾表示，“軍團(tuán)”的說(shuō)法是學(xué)習(xí)Google，把基礎(chǔ)研究的科學(xué)家、技術(shù)可能、產(chǎn)品可能、工程可能、銷售可能、交付與服務(wù)可能全都匯聚在一個(gè)部門，縮短了產(chǎn)品進(jìn)步的周期，“把業(yè)務(wù)實(shí)行顆粒化，這是‘軍團(tuán)’模式，煤炭是第壹個(gè)采用軍團(tuán)模式的”。

“在5G應(yīng)用上，世界上多數(shù)ICT（信息與通信）公司都沒(méi)有選擇礦山作為突破口，但我們選擇了礦山。”任正非希望華為能夠幫助煤炭行業(yè)實(shí)現(xiàn)“少人、無(wú)人、安全、高效”，讓智能化采煤工作面減人60%，井工煤礦單班入井人數(shù)減少10-20%。

華為的高級(jí)副總裁鄒志磊剛被任命為“煤炭軍團(tuán)”董事長(zhǎng)時(shí)，面對(duì)的蕞大難題是，華為作為ICT領(lǐng)先的公司，如何在礦業(yè)領(lǐng)域破題？“智能礦山怎么做到無(wú)人？那么多液壓、支架、刮板機(jī)等，還有各種各樣的瓦斯傳感器，這么多復(fù)雜的場(chǎng)景，怎么才能解決（智能化），非常難。”鄒志磊說(shuō)。

他們找來(lái)行業(yè)基本不錯(cuò)可能交流，去多個(gè)礦山考察，下了十幾次礦。目前礦山智能化仍處于探索的初級(jí)階段。華夏約有5300座煤礦，2700多個(gè)金屬礦，而這些礦山由不同廠家建造，地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多樣，生產(chǎn)管理和技術(shù)規(guī)范都不統(tǒng)一。盡管近些年一些企業(yè)在嘗試智能化，但數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、接口格式、數(shù)據(jù)規(guī)范和協(xié)議各不相同，礦山之間缺乏“統(tǒng)一的語(yǔ)言”，無(wú)法知識(shí)共享、能力共享，形成“數(shù)據(jù)孤島”，甚至重復(fù)建設(shè)。

即便在一家煤礦內(nèi)部，智能化之路也困難重重。以神東煤炭集團(tuán)為例，神東有1370多家主要設(shè)備供應(yīng)商，13.4萬(wàn)臺(tái)各類設(shè)備，10余類操作系統(tǒng)，500多種需要適配對(duì)接的通信協(xié)議。但不同的設(shè)備裝置有不同的操作系統(tǒng)，同一供應(yīng)商不同時(shí)期提供的操作系統(tǒng)及應(yīng)用，也彼此不兼容。

“這造成設(shè)備之間數(shù)據(jù)共享難，信息互通難，生產(chǎn)作業(yè)智能聯(lián)動(dòng)難，尤其在采煤與運(yùn)輸、采煤與通風(fēng)、工控系統(tǒng)協(xié)同方面，不同廠商的采煤機(jī)、支架、刮板輸送機(jī)的接口及協(xié)議互不兼容。”神東煤炭集團(tuán)董事長(zhǎng)李新華介紹。

在安全管理上，國(guó)內(nèi)礦山整體也未形成智能預(yù)警體系。神東煤炭集團(tuán)可以識(shí)別出2萬(wàn)多條危險(xiǎn)源，每年排查出1萬(wàn)多條完全問(wèn)題隱患，但是依然靠的是“人盯人、人防人、人管人”的方式，無(wú)法動(dòng)態(tài)、在線超前預(yù)警安全風(fēng)險(xiǎn)。

此外，礦產(chǎn)企業(yè)普遍缺乏智能化管理體系。神東集團(tuán)早在2019年便主動(dòng)搭建生產(chǎn)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，采集井下1萬(wàn)臺(tái)設(shè)備的數(shù)據(jù)，每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)20多億條，未來(lái)的數(shù)據(jù)量至少是現(xiàn)在的10倍、100倍。但是面對(duì)海量數(shù)據(jù)，企業(yè)卻無(wú)法將其轉(zhuǎn)換為智能決策。

經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的調(diào)研，“煤炭軍團(tuán)”明確了礦業(yè)的痛點(diǎn)。鄒志磊認(rèn)為，“智慧礦山”的本質(zhì)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，參照工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展規(guī)律，礦山智能化，第壹步是要建立統(tǒng)一架構(gòu)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。

這就像是搭建一個(gè)礦業(yè)領(lǐng)域的“安卓系統(tǒng)”。華為希望通過(guò)礦鴻操作系統(tǒng)，將不同的設(shè)備互聯(lián)，通過(guò)獨(dú)特“軟總線”技術(shù)，在煤礦領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一的設(shè)備層操作系統(tǒng)，以統(tǒng)一的接口和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，解決不同廠家設(shè)備的協(xié)同與互通的問(wèn)題。

鄒志磊介紹，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)“智慧礦山”，要構(gòu)筑數(shù)字世界里面的礦山“數(shù)字孿生”。對(duì)應(yīng)物理世界的每一個(gè)礦山，他們要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)相應(yīng)的虛擬世界，這里有所有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后管理礦山的各類數(shù)據(jù)、模擬風(fēng)險(xiǎn)。“比如說(shuō)，露天礦山爆破，一次爆破要用2000多根炸藥，伴隨巨大安全風(fēng)險(xiǎn)，做一次試驗(yàn)難度非常大。但在虛擬世界，他們可以模擬一套流程。”此外，管理者還可以在大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用人工智能，完成礦業(yè)的危險(xiǎn)、效率低或者繁重的工作。

China能源集團(tuán)信息化管理部丁濤主任表示，礦鴻操作系統(tǒng)可以從源頭實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和接口的規(guī)范化，做到“正本清源”，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)平臺(tái)層的數(shù)據(jù)治理工作，為煤礦智能化的分析、經(jīng)營(yíng)管理和決策提供更充分更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

改變傳統(tǒng)礦山

礦鴻在當(dāng)下推出，一個(gè)更實(shí)際的作用是改變傳統(tǒng)礦工的作業(yè)環(huán)境，讓工作變得簡(jiǎn)單、便捷、可靠。

在發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，賀海濤通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程連接了井下綜采面，展示了部分機(jī)器人實(shí)時(shí)工作的畫面。內(nèi)蒙古鄂爾多斯市布爾臺(tái)煤礦的一個(gè)采煤區(qū)，工人以前操作的支架控制器，按鍵小、窗口小，平時(shí)設(shè)置參數(shù)、故障查詢極不方便。礦鴻系統(tǒng)通過(guò)“軟總線”技術(shù)，將硬件和軟件互聯(lián)，當(dāng)支架操作工人走動(dòng)時(shí)，手機(jī)上的系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到蕞近的設(shè)備，方便工人調(diào)控，不用像過(guò)去在控制器上翻找設(shè)備，“這提供了全新的操作模式，大幅提高了工作效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。”賀海濤說(shuō)。

鴻蒙系統(tǒng)操作界面。圖/受訪者提供

華夏工程院院士倪光南表示，目前，煤礦智能化還處于初級(jí)階段，此時(shí)正迎來(lái)各種傳統(tǒng)終端和設(shè)備“舊改”、新建的大機(jī)遇，越來(lái)越多的裝備將啟動(dòng)數(shù)字化和智能化升級(jí)，而且這個(gè)領(lǐng)域目前沒(méi)有市場(chǎng)集中度高的操作系統(tǒng)，礦鴻操作系統(tǒng)在這個(gè)領(lǐng)域率先發(fā)布恰恰是正當(dāng)其時(shí)。

5月初，“煤炭軍團(tuán)”來(lái)到神東煤炭集團(tuán)，雙方很快達(dá)成了共識(shí)，成立了智慧煤礦聯(lián)合創(chuàng)新項(xiàng)目組，確定18個(gè)聯(lián)合創(chuàng)新課題，21個(gè)子項(xiàng)目，并于8月舉行戰(zhàn)略合作協(xié)議簽約和聯(lián)合創(chuàng)新中心揭牌儀式。截至目前，神東投入各部門業(yè)務(wù)骨干86人，華為常駐神東創(chuàng)新中心70多人，華為總部投入研發(fā)人員200多人，合作廠家投入160多人共同進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。目前，礦鴻操作系統(tǒng)已經(jīng)在神東4個(gè)礦廠、6個(gè)場(chǎng)景，應(yīng)用了20種設(shè)備、398個(gè)應(yīng)用單元。

未來(lái)礦鴻與礦業(yè)的結(jié)合，還有更多探索。下一步，華為與神東煤炭集團(tuán)將繼續(xù)做好鴻蒙系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、應(yīng)用和推廣，今年年底前，完成26個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用到國(guó)產(chǎn)高斯數(shù)據(jù)庫(kù)的遷移，建成China能源集團(tuán)鯤鵬和昇騰異構(gòu)人工智能（AI）計(jì)算中心，2022年實(shí)現(xiàn)鴻蒙系統(tǒng)在煤礦“采掘機(jī)運(yùn)通”各系統(tǒng)的全面應(yīng)用。

在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)可靠方面，今年年底前，雙方完成布爾臺(tái)煤礦綜采和掘進(jìn)面5G技術(shù)生產(chǎn)場(chǎng)景驗(yàn)證，完成保德煤礦F5G數(shù)據(jù)可靠通信硬管道技術(shù)試點(diǎn)應(yīng)用，全面提升井下網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)可靠性。在生產(chǎn)要素萬(wàn)物互聯(lián)方面，將完成一個(gè)綜采面全部工業(yè)裝備網(wǎng)聯(lián)化的應(yīng)用實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)礦鴻操作系統(tǒng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域“首商用”。在數(shù)據(jù)高效協(xié)同智能治理方面，將基于現(xiàn)有技術(shù)，屏蔽多廠商設(shè)備接口協(xié)議差異，實(shí)現(xiàn)神東各業(yè)務(wù)系統(tǒng)協(xié)同，提高安全生產(chǎn)領(lǐng)域圖像和聲音的識(shí)別精度。此外，華為與國(guó)能神東煤炭集團(tuán)還將首創(chuàng)《新一代自主可控工業(yè)通信標(biāo)準(zhǔn)》，助力煤炭行業(yè)率先實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

在華夏工程院院士王國(guó)法看來(lái)，礦鴻操作系統(tǒng)作為礦山場(chǎng)景的操作系統(tǒng)，為整個(gè)裝備行業(yè)提供了一個(gè)國(guó)產(chǎn)平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)的接口和數(shù)據(jù)規(guī)范，眾多煤礦裝備廠家可以力出一孔、共建共享、互通有無(wú)，有助于加快礦智能化裝備的發(fā)展。“礦鴻操作系統(tǒng)在China能源集團(tuán)的首次商用，將對(duì)我國(guó)智能化煤礦建設(shè)起到示范作用。”王國(guó)法說(shuō)。