煤炭人訊：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(yè)逐步實現(xiàn)少人無人化作業(yè)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(yè)大學（北京）校長葛世榮在接受科技日報采訪時表示,，期待看到越來越多的科研院所,、高科技公司、行業(yè)企業(yè)投身到智慧礦山5G生態(tài)圈的構建,，從而進一步豐富5G在智慧礦山的應用,。
科技日報：礦業(yè)的安全化、無人化作業(yè)被視為5G等新興技術最適合切入的環(huán)節(jié)，但目前礦業(yè)環(huán)境對設備及其操作的要求嚴苛,，如何借助5G以及其他ICT技術更好更快地解決這些問題,？
葛世榮：礦山無人化作業(yè)是一項系統(tǒng)工程，也是礦山智能化的發(fā)展目標,。然而,，礦山作業(yè)環(huán)境十分惡劣，對設備的要求也異常嚴苛,，智能化開采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。
礦山智能化應深度融合5G,、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),、人工智能、大數(shù)據(jù),、數(shù)字孿生等新一代ICT技術,。借助于5G和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術，更好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的泛在接入與高速傳輸以及裝備的實時控制,，解決設備之間的互聯(lián)度不夠高,、信息互通性不夠強等問題；借助于人工智能與大數(shù)據(jù)技術,，實現(xiàn)圖像視頻的智能分析,、傳感器數(shù)據(jù)的回歸預測、大型機電裝備故障診斷預警,，有效增強系統(tǒng)的智能感知能力,、災害預警能力以及提升裝備可靠性；借助于數(shù)字孿生技術,，通過虛實交互反饋,、數(shù)據(jù)融合分析、決策迭代優(yōu)化等手段,，構建礦山產(chǎn)運銷儲用全流程透明化系統(tǒng),，實現(xiàn)礦山生產(chǎn)條件先知先覺,、生產(chǎn)過程可視可控,、生產(chǎn)安全可防可測、生產(chǎn)要素可調(diào)可配,；借助于云計算技術,，可以將大量數(shù)據(jù)通過5G網(wǎng)絡上傳云端進行分析處理，有效解決終端設備計算能力不夠強等問題。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(chuàng)新為驅動,，促進ICT技術與礦業(yè)的深度融合與產(chǎn)業(yè)落地，實現(xiàn)礦山的安全化,、無人化作業(yè),，最終推進礦業(yè)高質量發(fā)展。
科技日報：您曾提到“煤礦智能化是在數(shù)字化的基礎上,，利用物聯(lián)網(wǎng)技術和感控技術加強大數(shù)據(jù)服務,，以提高生產(chǎn)過程可控性、減少采礦人工參與,�,！蹦壳爸袊容^知名的煤礦企業(yè)生產(chǎn)過程智能化程度大致處于什么水平？5G已經(jīng)或將在其中扮演什么角色,？
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，已建成煤礦智能化采掘工作面813個,，其中采煤工作面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做出了重要貢獻,。國家能源集團已建成神東大柳塔,、烏海黃白茨、新疆烏東等智能化示范煤礦16處,，產(chǎn)能2.25億噸,。未來，國家能源集團要實現(xiàn)智能采煤工作面,、智能掘進工作面,、智能選煤廠100%全覆蓋，固定崗位100%無人值守,，煤礦智能化技術及建設覆蓋率100%,。
中煤能源集團已建成智能化采煤工作面36個、智能化掘進工作面25個,，將新建智能化采掘工作面140個以上,，建成15處以上智能化煤礦，3處煤礦建成智能化煤礦行業(yè)標桿,，建設1個面內(nèi)無人常態(tài)化智能采煤工作面,，推進1個年產(chǎn)500萬噸級單班下井50人以下、1個年產(chǎn)2000萬噸單班下井200人以下示范煤礦建設,。目前的初級智能化采煤工作面基于5G通信和邊緣計算技術,，實現(xiàn)了工作面全景高清視頻監(jiān)控,、基于視頻AI分析的液壓支架狀態(tài)識別以及人員“三違”行為識別等智能化應用，已達到“一鍵啟停,、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(lián)合中國礦業(yè)大學（北京）、航天重工,、中科院自動化研究所等國內(nèi)礦山無人駕駛領域主要科研院所和企業(yè),，共同研發(fā)露天礦機器人化自主運輸裝卸系統(tǒng)，將在露天礦無人駕駛,、裝卸協(xié)同,、群體調(diào)度、安全保障技術等方面持續(xù)突破,，推動無人駕駛技術在露天礦更深更廣的應用,。
在這些煤礦智能化技術的研發(fā)和應用中，5G通信技術充分發(fā)揮了其大帶寬,、低時延的特點,，一方面為海量感知數(shù)據(jù)的高速接入提供了更加便捷的傳輸通道，有效提高了工作面及其他危險作業(yè)區(qū)域的透明化程度,；另一方面為裝備群的網(wǎng)絡化協(xié)同控制提供了超低時延的交互路徑,，有效解決了信息反饋不及時、執(zhí)行動作不到位等致命問題,，保證了控制行為的快速性和準確性,，提升了智能化作業(yè)系統(tǒng)的安全性。當前,，煤礦行業(yè)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,、陜煤小保當和曹家灘煤礦等數(shù)十個煤礦已率先建成基于5G的礦山移動通信專網(wǎng),，國家能源集團、中煤集團等大型煤礦企業(yè)所屬的數(shù)十處礦山也正在開展5G網(wǎng)絡建設,�,；�5G網(wǎng)絡構建的煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是煤礦智能化系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡，將會使得數(shù)據(jù)接入更便捷,、數(shù)據(jù)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(shù)字孿生搭建智能化新平臺”,，模擬實際采煤,。這樣的平臺建設還有哪些障礙,，在哪些環(huán)節(jié)會用到5G/6G技術,？
葛世榮：數(shù)字孿生是近年來快速發(fā)展的工業(yè)數(shù)字化技術，2020年我們率先提出了煤礦數(shù)字孿生概念,，系統(tǒng)闡述了數(shù)字孿生的內(nèi)涵,，提出了融合5G 通信技術、物聯(lián)網(wǎng)技術和仿生智能技術的數(shù)字孿生智采工作面10項關鍵技術,。
目前煤礦數(shù)字孿生系統(tǒng)還停留在頂層規(guī)劃和系統(tǒng)架構設計層面,，還存在眾多理論和技術問題需要突破。首先要解決煤礦地質精細化模型構建問題,，為數(shù)字孿生系統(tǒng)的虛實交互提供高度逼真的仿真環(huán)境,；其次要研發(fā)礦山多物理場仿真引擎，為數(shù)字孿生體模型的精確構建和運行狀態(tài)的高精度仿真預測提供工具軟件及開發(fā)環(huán)境,；此外,，還需要突破數(shù)字孿生建模、虛實交互,、自主決策,、智能控制與三維可視化等技術。5G/6G技術也將會在煤礦數(shù)字孿生系統(tǒng)中發(fā)揮作用,，例如在孿生體與實體系統(tǒng)的虛實交互方面,，數(shù)字孿生系統(tǒng)會產(chǎn)生大量的雙向交互數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捄蜁r延有很高的要求,，這正是5G/6G通信技術的優(yōu)勢,；特別是在礦用移動裝備（例如露天礦作業(yè)車輛和井工礦無軌膠輪車等）的數(shù)據(jù)接入方面，5G/6G應該是首選的通信技術,。
科技日報：2021年9月,，國家能源集團與華為聯(lián)合發(fā)布了礦鴻操作系統(tǒng)，您怎么看它的價值,？目前我國煤礦行業(yè)還在使用哪些操作系統(tǒng),？
葛世榮：操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)最基本和最重要的基礎性系統(tǒng)軟件，自主可控的操作系統(tǒng)對于我國國家安全具有非常重要的意義,。2021年9月,，國家能源集團與華為公司聯(lián)合發(fā)布了礦鴻操作系統(tǒng)，其價值體現(xiàn)在：可使井下多種設備間的連接更緊密,，設備的交互對話有了統(tǒng)一語言,，為構建煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供了重要技術支撐。目前,，礦鴻操作系統(tǒng)的全礦適配應用正在烏蘭木倫煤礦緊鑼密鼓地進行,，有18個廠家的33種500余臺套設備接入礦鴻操作系統(tǒng),，通過該系統(tǒng)獨特的“軟總線”和近場通信技術，以統(tǒng)一的接口和協(xié)議標準,，解決了不同廠家設備協(xié)同與互通的問題,，實現(xiàn)設備“無屏變有屏、固定按鍵操作變手機移動操作”,、巡檢機器人和傳感器“近場無感式”快速數(shù)據(jù)采集等功能,。
此外，礦鴻操作系統(tǒng)有助于解決我國煤礦行業(yè)長期存在的“七國八制,、數(shù)據(jù)孤島”等問題,，對于推動煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的構建、提升煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的智能系統(tǒng)化水平具有重要意義,。礦鴻操作系統(tǒng)是應用于煤礦終端設備的嵌入式操作系統(tǒng),，目前煤礦裝備使用的操作系統(tǒng)種類繁多，例如嵌入式Linux,，uC/OS-Ⅱ,，F(xiàn)reeRTOS，RT-Thread,，VxWorks等,，據(jù)統(tǒng)計，一臺采煤機上最多有20多種不同的操作系統(tǒng),，由不同的廠家開發(fā)和維護,，給數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接入帶來了不便，現(xiàn)在基于礦鴻操作系統(tǒng)提供的統(tǒng)一接口和協(xié)議標準,，可以更加方便地實現(xiàn)多種設備的數(shù)據(jù)融合接入和智能決策控制,。
科技日報：我國煤炭綠色開采的最大難題是什么？機器人能在多大程度上發(fā)揮作用,？
葛世榮：我國煤炭綠色開采的重要難題是如何實現(xiàn)煤炭開采的低損化和低碳化,。在低損化開采方面，要重點解決煤炭開發(fā)帶來的地下水破壞和地表生態(tài)損傷等問題,，一方面要推廣應用低損化開采技術,，例如膏體充填開采技術等，另一方面要加快礦區(qū)土地復墾與生態(tài)治理,，例如利用微生物提升土壤肥力等,；在低碳化開采方面，一方面要降低煤炭開發(fā)過程的碳排放,，開展礦區(qū)能耗及碳排放管理和優(yōu)化,，加大高能耗生產(chǎn)環(huán)節(jié)和裝備的節(jié)能改造力度，鼓勵有條件的礦區(qū)加大新能源消納及綜合能源系統(tǒng)建設力度,，降低礦區(qū)碳排放強度,，推廣應用二氧化碳捕集與封存技術,，建設零碳或負碳礦區(qū)，另一方面要嚴格控制煤炭開采過程的甲烷排放量,，大力推廣煤層氣抽采,、低濃度瓦斯利用等技術。
煤礦機器人是實現(xiàn)煤礦智能化的主要載體,，主要還是在智能化減人增安提效方面發(fā)揮作用,。2019年,，原國家煤礦安監(jiān)局發(fā)布了《煤礦機器人重點研發(fā)目錄》,，近年來，煤礦機器人的研發(fā)和應用已取得了長足的進步,，采煤,、掘進機器人群已成為智能采煤工作面和智能掘進工作面的主要裝備。巡檢,、安控,、運輸、輔助作業(yè)等煤礦機器人也得到了大量應用,，例如國家能源集團已研發(fā)應用巡檢,、噴漿、選矸等各類機器人200余臺（套）,，替代850余名操作工,；中煤能源已有25處煤礦機器人應用項目，已應用的機器人種類包括運輸類,、安控類,、救援類等5大類共計56臺(套)。未來,，將會有越來越多的危險環(huán)境和繁重作業(yè)崗位被煤礦機器人所替代,，這也是我們煤礦行業(yè)堅持人民至上、生命至上,，實現(xiàn)廣大礦工更加安全,、更加體面、更有尊嚴的勞動作業(yè),，不斷增強他們的獲得感,、幸福感、安全感的主要措施和途徑,。
科技日報：作為本屆世界5G大會5G與智慧礦山論壇主席,，您對這個論壇有什么期待？
葛世榮：首先,，我期待5G在礦山行業(yè)得到更多的落地應用,，更好地促進智慧礦山的建設與發(fā)展,，發(fā)掘更多的5G應用場景，構建更加良好的5G生態(tài)圈,。因此,，我期待在本屆世界5G大會上能夠看到越來越多的科研院所、高科技公司,、行業(yè)企業(yè)能夠投身到智慧礦山5G生態(tài)圈的構建中來,，從而進一步豐富5G在智慧礦山的應用。
其次,，世界5G大會匯聚了國內(nèi)眾多的頂尖學者,、行業(yè)專家和著名企業(yè)家，是一個思想和技術交互碰撞,、激發(fā)創(chuàng)新靈感的大會,，5G作為一項新技術，其本身也在不斷演進之中,，我期待著參會各方能夠帶來更多的新技術,、新理念和新模式，并共同探討在礦山領域落地的可能性和實現(xiàn)途徑,，促進5G與礦山的深度融合,。
再次，世界5G大會作為一個交流合作平臺,，為學術界和工業(yè)界,、通信領域和礦山領域提供了很好的交流機會，能有效促進不同領域的跨界融合,，期待本次論壇能夠成為一個產(chǎn),、學、研,、用各方進行有效交流的平臺,，能夠促進更多的合作，在互利互惠的同時,，共同促進智慧礦山的發(fā)展,。
