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华为发布矿山领域工业互联网操作系统—矿鸿
来源:安徽京准电钟 | 作者:安徽京准科技 | 发布时间: 2022-03-10 | 90 次浏览 | 分享到:
智能矿山是基于最新的云计算、大数据、3DGIS、TGIS、虚拟矿井、专家系统及动态决策技术,实现矿山生产流程智能化管理的一整套解决方案。通过全面感知和分析矿山生产流程涉及的对象,包括各种机电设备及其状态、井下重大危险源(如水、火、瓦斯、顶板等)相关信息及工程技术与管理人员等,实现人与人、人与物和物与物之间无障碍互联互通,实现安全生产全流程的智能分析和远程管控,确保矿山的安全生产和高产高效。

 华为鸿蒙系统正启动一场跨时代的变革。

  从鸿蒙1.0升级到鸿蒙2.0,HarmonyOS2升级用户数突破1亿,成为全球最快用户破亿的移动操作系统。再到此次的“矿鸿”操作,鸿蒙在工业领域迈出了第一步。

  9月14日下午,华为和国能神东煤炭集团发布矿山领域首个工业互联网操作系统——矿鸿(矿山鸿蒙)。这是鸿蒙操作系统首次在工业领域垂直应用。

  据了解,当前的智能矿山发展面临诸多挑战,数字基础设施薄弱,生产设备的连接没有打通,采集数据成本高,存在大量数据孤岛等。

  华为,工业互联网操作系统,矿山鸿蒙
 △图片来源于网络,如侵删。


  矿鸿操作系统通过“软总线”技术,在煤矿领域实现统一的设备层操作系统,以统一的接口和协议标准,解决不同厂家设备的协同与互通的问题,让井下设备间的连接更自由,设备间的对话有统一的语言。

  国能神东煤炭集团董事长表示:能源产业数字化转型是国家战略大计,也是神东发展之急,从国家发展战略来看,数字经济与能源经济的融合将是一定时期内主导中国经济增长与转型的最大驱动力。

  值得一提的是,华为相关负责人表示: “未来,矿鸿操作系统将结合煤矿领域的实践,逐步将应用扩大到泛矿领域。我们鼓励各个企业基于OpenHarmony开发面向各个领域的操作系统。华为将帮助和赋能行业伙伴,去开发面向各行各业商用的发行版本,促进各行各业的转型。”

  矿山智能化改造,煤矿先行

  根据应急管理部的数据,现在全国非煤矿山大体3万多座,其中小型非煤矿山占95%。根据中国煤炭工业协会的报告,截至2019年末,全国煤矿数量为5300处左右,其中千万吨级煤矿44处。根据国家矿山安全监察局数据显示,2020年,全国共发生矿山事故434起、死亡573人。其中,煤矿事故122起、死亡225人。煤矿虽然数量上不占优,但是煤矿事故及事故造成人员伤亡却十分惨重。而且煤炭仍然是我国目前最主要的能源消费品种,通过信息化、自动化和智能化手段来提升煤矿开采效率,降低煤矿事故带来的损失势在必行。

  2020年2月25日,国家发改委、国家能源局等八部门联合印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,这是首次从国家层面对煤矿智能化发展提出了具体目标,主要任务和保障措施,煤矿智能化建设提速。指导意见提出,到2021年,建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿;到2025年,大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化;到2035年,各类煤矿基本实现智能化,构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统,建成智能感知、智能决策、自动执行的煤矿智能化体系。

  2020年4月1日,国务院安委会正式印发了《全国安全生产专项整治三年行动计划》,提出要提高煤矿的机械化、信息化、自动化和智能化水平,统称为煤矿的“四化”,使煤矿的采煤、掘进智能化的工作面由目前的280处达到2022年的1000处。另外,到2022年全国大型煤矿的占比将达到70%以上。

  2020年11月25日,国家能源局、国家煤矿安全监察局发布《关于开展首批智能化示范煤矿建设的通知》提到,审核确定内蒙古双欣矿业有限公司杨家村煤矿等71处煤矿,作为国家首批智能化示范建设煤矿。

  2021年3月,国家能源局发布《智能化煤矿建设指南(征求意见稿)》,后续有望发布正式版,加强了行业的规划,为后续智能化煤矿的验收和评级提供基础,推动行业进一步快速发展。

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  各主要产煤省区结合实际相继制定了本地区煤矿智能化发展的政策文件。2020年9月24日,全国煤矿智能化建设现场推进会在山东召开,71处煤矿进入国家首批智能化示范煤矿建设名单。

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  我国已从数字化矿山发展到智能矿山阶段

  智能矿山是基于最新的云计算、大数据、3DGIS、TGIS、虚拟矿井、专家系统及动态决策技术,实现矿山生产流程智能化管理的一整套解决方案。通过全面感知和分析矿山生产流程涉及的对象,包括各种机电设备及其状态、井下重大危险源(如水、火、瓦斯、顶板等)相关信息及工程技术与管理人员等,实现人与人、人与物和物与物之间无障碍互联互通,实现安全生产全流程的智能分析和远程管控,确保矿山的安全生产和高产高效。

  智能矿山是一个新兴概念,其发展是建立在矿山自动化、信息化、数字化所取得成果的基础上,所以建设智能矿山,必须在建设自动化矿山、信息化矿山、数字化矿山等基础之上,利用先进的物联网技术、GIS技术、AI人工智能等技术深度学习,实现煤矿全息业务的闭环运行体系、远程控制和诊断维护、智能决策分析、系统预测预判。
  中国智能矿山的发展历程大致可分为以下3个阶段。

  ①单机自动化阶段。时间大约为20世纪90年代,该阶段的典型特征:分类传感技术和二维GIS平台得到应用、单机传输通道得以形成,实现了可编程控制、远程集控运行、报警与闭锁。

  ②综合自动化阶段。时间大约为21世纪初期,该阶段的典型特征:综合集成平台与3DGIS数字平台得到应用、高速网络通道形成,实现了初级数据处理、初级系统联动、信息综合发布。

  ③局部智能化阶段。是当前中国矿山所处的阶段,该阶段的典型特征:大数据、云计算技术逐步得到应用,实现了局部闭环运行、多个系统联动及专业决策。

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  按照国际通用的IT技术架构,对应智能矿山行业,主要分为五个层次,分别为设备层、控制层、生产执行层、经营管理层和决策支持层,五个层次呈金字塔结构。

  第一个层面:设备作业层——该层以矿山生产设备智能化、生产安全环境数据采集智能化作为建设目标。

  第二个层面:控制层——该层以矿山生产工艺过程、生产环境的安全与环保的自动化监测与监控作为建设目标。

  第三个层面:生产执行层——该层是智能矿山建设的核心,主要包括四个方面:矿山生产平行系统、矿山生产执行系统、资源管理系统和矿业工具软件。

  第四个层面:企业管理层——该层以人、财、物、产、供、销为主体的ERP系统、企业制度、知识库、办公化自动化为基础的企业管理平台作为建设目标。

  第五个层面:经营决策层面——该层以企业经营计划管理、绩效考核管理、业务智能分析、决策支持作为建设目标。

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  矿山智能化降低人员需求

  智能化矿山是将移动互联网、高端装备制造、轨道交通技术、无线通信技术、自动控制、人工智能、地理信息技术等综合应用于矿山各个作业环节,最终实现矿山运作的无人化、无缝化、自动化。智能化矿山可以显著减少人员需求,降低生产成本,尤其适用于开发规模大但是赋存条件差、品位低的矿产资源。同时,人员的减少也有助于降低矿难事故发生的概率。近年来,海外与国内在矿山智能化方面均取得一定进展,根据相关新闻报道,瑞典Kiruna铁矿、智利Teniente铜矿、加拿大Kidd矿、南非Finsch金刚石矿以及国内云南普朗铜矿等项目中,智能化无人采矿已经进行试点应用。


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  报告指出,根据矿山操作流程,目前每台铲机需要配置3名员工,如果能够实现智能化矿山,则每名员工可以操作5台左右铲机,按照三班轮换制度,则3名员工可以满足5台矿机的需求,这意味着在员工数量不变的假设下,理论上可以承接的项目规模较以往提升5倍,同时人工成本也将下降50%以上。随着5G时代的来临,矿下信号延迟大大减少,未来头部企业有望实现况下完全无人化。


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  华为加大煤矿智能化投入

  2019年,华为与国内多家煤矿行业合作伙伴进行了智能化转型探索,研发了防潮、防尘、防爆、小型化且上下行带宽配比为3:1的无线基站,井下设备运行控制精度可从99.9%提高到99.99%。

  2021年2月9日,华为又与山西省政府及多家煤炭生产科研单位联合成立了“智能矿山创新实验室”,目标是让智能化采煤工作面人数减少60%,井工煤矿单班入井人数减少10%-20%,实现井下“三无一减”,也就是无安全事故、无人值班、无人巡检、配置减员。

  今年3月,华为成立煤矿军团,公司副总邹志磊为煤矿军团董事长。华为在企业业务之外单独成立煤矿军团,这是华为唯一采用军团模式的企业垂直领域,足以彰显华为对煤矿智能化的重视。此次华为推出的鸿蒙矿山操作系统,命名为矿鸿,这是鸿蒙系统首次在工业领域落地。

  华为联合业内伙伴于2020年7月10日隆重对外发布华为智能矿山联合解决方案。该方案构建中,华为联合龙软科技、精英数智、上海山源、和利时、华洋通信、睿呈时代等合作伙伴,引入先进的5G+AI+云等先进的ICT技术,并提出了“3个1+N+5”的智能矿山整体架构。

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  “3个1+N+5”即矿山一张网、矿山一朵云、矿山一平台、以及N个应用与5个中心。通过“矿山一张网”,构建互联互通、统一高效、综合承载的矿山融合网络;通过“矿山一朵云”,构建安全可信、弹性灵活、运维高效的数字化底座;通过“矿山一平台”,打破烟囱式系统,形成数据共享、能力共享、开放统一的矿山数字平台,以此支撑矿山在采、掘、机、运、通等环节的几十个到数百个各类应用系统,支撑矿山打造各类智慧业务应用,以及形成决策指挥中心、安全生产中心、综合集控中心、智能巡检中心以及经营管理中心。

  目前,智能矿山联合解决方案正在全国各地煤炭矿企以及非煤矿企积极推进落地中,部分重要板块已在相关矿企取得先行落地。比如,山东黄金采用华为数字平台支撑其核心生产业务,采用ROMA、DAYU等技术与其业务深度融合,支撑构建智能矿山;山西焦煤庞庞塔矿采用5G、LTE、NB-IoT等技术实现井下全域无线覆盖,构建井下一张网,进而下一步将在一网基础上,实现“一云、一平台”来支撑矿山各类业务系统;内蒙古白云鄂博矿采用华为5G、eLTE、机器视觉、数字平台等技术构建露天矿山无人驾驶,以此作为突破口来推进智能矿山建设;斜沟矿采用华为eLTE等技术,打造了智能矿山,实现“信息采集全覆盖、生产过程全记录、人机环境全监控、数据资源全共享、统计分析全自动、业务管理全透明”,加快信息化和自动化深度融合。

  矿山鸿蒙的推出,意味着鸿蒙生态迈出了从2C向2B的关键一步,打开了鸿蒙OS更多的想象空间,未来这套系统将覆盖到更多的领域,实现真正的万物互联。

  矿鸿用在工矿业,能起到什么作用呢?其实矿鸿的目标是将现在的矿场的不同的设备互联,工矿领域第一次实现统一的设备层操作系统,进而实现无人化、自动化,大提高生产效率,以及保障生产安全。

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  按照机构的数据,中国有5300多座煤矿、2700多座金属矿,合计8000多座矿山,像煤炭每年开采量约为35亿吨,85%左右来自井下开采。

  虽然,目前的工矿业也经历了机械化、自动化、智能化初期的一些发展过程,但总而言之,目前工矿业的信息化程度还是不太够的。而矿鸿的诞生,可以让整个工矿业,把人与人、人与机器、机器与机器之间连起来,目前也只有借助鸿蒙系统的“软总线”功能,才能将不同种类的设备全部连接起来,这也是矿鸿的优势。而连接起来之后,再借助华为的5G技术,用现代高科技、信息技术、软件技术、人工智能等替代传统工作模式,用智能化实现无人值班、无人巡检、配置减员,这样提高效率,保障安全。