2020年2月，國家發改委等八部委聯合印發《關於加快智能煤礦發展的指導意見》，明確了煤礦智能化發展的目標和任務； 2020年9月召開全國煤礦智能化現場推進會，會議進一步明確了加快智慧煤礦建設的要求，全麵推進我國煤礦智能化發展。然而，我國煤礦智能化建設仍處於培育和示範階段。發展不充分、不平衡。整體水平還不高，距離實現全麵智能化還有很長的路要走。目前，我國煤礦智能化建設還存在不少“痛點”。
近日，英國皇家法院法官團隊在《工礦自動化》2021年第6期上撰文《煤礦智能化十大“痛點”分析及對策》，分析了煤礦智能化的主要問題。智慧煤礦發展中的“痛點”問題並提出相關建議。對策及發展方向。本文也是《工礦自動化》2021年第6期“煤礦智能化技術與應用”專題17篇特邀稿件之一。
智能化綜合管控平台是智慧煤礦的核心。雖然大型煤炭基地各煤礦的煤層條件、建設規模、係統組成和功能普遍差異較大，但不同煤礦的智能綜合管控平台可以采用統一的技術架構進行設計，采用的思想通過微服務對係統構成、功能等進行優化調整，形成統一的智能綜合管控平台，具有統一的技術架構、功能模塊的增減、硬件參數的差異，實現大數據的智能化煤炭基地煤礦統一采購、統一建設、綜合運營維護。
智能綜合管控平台技術架構
一、智慧煤礦發展十大“痛點”
痛點一：智慧煤礦的理解和理念不統一
一些地區和煤礦企業對智能化重視不夠。他們思想保守，沒有意識到智能化是煤炭行業發展的必然趨勢。他們片麵強調智能化建設投資大、技術難度大、要求高。這甚至是一個美容項目，不算數。在清算長期賬、安全賬、民生賬時，既怕增加負擔、影響經濟效益，又怕冒失敗的風險。他們害怕困難，心態消極。煤礦智能化工作主動性不夠，智能化建設發展相對滯後。
智慧煤礦的顯著特點是現代信息、人工智能、控製技術與采礦技術的深度融合。智慧煤礦建設是高新技術融入礦山場景並逐步迭代發展的過程。這是一個不斷進步的過程，而不是一次性的結果。而不是“基礎設施交鑰匙工程”。
機械化、自動化、信息化、數字化是智能化的基礎和內涵。煤礦對智能化認識和理念的不一致，本質上並不是與智能化概念的糾葛，而是保守思維與技術變革的不相容。在煤礦智能化發展尚不充分、部分技術裝備尚未完善的初級階段，分歧自然會存在。全麵否認和概念濫用是兩種典型表現。這與煤礦綜合機械化發展的開始是一樣的。的。
痛點二：智慧煤礦發展不平衡
由於我國煤層條件複雜多樣，不同煤層條件的礦山智能化建設的技術路徑、難度和效果也不同。目前，我國煤礦智能化發展不平衡，主要體現在：不同礦區智能化建設基礎不平衡；不同地區智能建設水平發展不平衡；煤礦各係統智能化水平發展不平衡；智能技術需求和技術發展現狀不平衡；軟件開發速度明顯落後於硬件投入；煤礦智能化投資產出比不平衡。
痛點三：智慧煤礦5G應用場景及生態缺失
5G作為新一代信息技術，具有大帶寬、廣連接、低時延等顯著優勢。結合網絡切片、邊緣計算等核心技術，5G可以為垂直行業帶來變革性的應用場景。 5G在煤礦的應用通過第一階段的探索和實踐獲得了很多寶貴的經驗，但經過第一階段的研究和探索也發現了很多實際問題；不同廠商的5G網絡係統架構不統一； 5G應用場景有待探索； 5G缺乏技術和終端生態。
痛點四：“透明地質”技術支撐能力不足
“透明地質”或“透明工作麵”的概念為智能煤礦開采的地質保障帶來了希望。地質探測技術和裝備的智能化、探測信息的數字化和建模、地質信息與工程信息的有效融合是“透明地質”或“透明工作麵”的基礎。目前，受限於地質勘查理論、技術和裝備的發展水平，“透明地質”的技術支撐能力明顯不足：所有地質數據尚未實現數字化；地質勘探技術的探測精度和範圍仍難以滿足煤礦智能化建設的要求；地質體三維高精度建模技術有待提高；現有技術難以建立高精度“透明地質”模型；尚未實現地質信息與工程信息的融合；地質勘查技術裝備智能化程度低。
痛點五：挖礦不平衡、挖礦支出不平衡問題尚未解決
目前，我國煤礦巷道掘進機械化水平約為60%。不平衡開采、不平衡挖掘分支等問題普遍存在。隧道開挖的智能化仍處於起步階段。主要表現為：開挖工作麵空間狹小，作業程序複雜，開挖、支護、錨固、運輸作業難以協調；切割及配套設備的可靠性和適應性有待提高；幹擾強、粉塵高、工作空間狹窄，挖掘設備姿態定位難以實現；智能快速挖掘相關技術及設備投資低，技術進步緩慢。
痛點六：智能技術難以適應複雜作業麵條件
截至2020年上半年，我國已建成不同類型、不同模式、不同效果的智能綜采工作麵338個，形成4種智能綜采工作麵開采模式。但智能化工作麵開采效果仍有待進一步提高。主要表現在：綜放工作麵智能放頂煤技術尚未能有效突破；煤機設備的可靠性和自適應控製技術有待突破；智能開采技術對複雜煤層條件的適應性較差，綜采設備群智能協同控製效果有待提高；工作麵端部支架和前進支架智能化程度低；作業麵各種傳感器、攝像頭等相關傳感信息的有效利用率較低，作業麵設備的智能決策能力有待提高。
痛點七：智能巨係統兼容協作困難
智慧煤礦需要建設基礎應用平台、采掘係統、采礦係統等近百個子係統。這是一個複雜的巨係統。不同係統之間的數據兼容性、網絡兼容性、業務兼容性、控製兼容性較差，導致係統實施困難。係統間的智能協同操作主要表現在：數據格式尚未統一；網絡通信協議兼容性差；業務係統兼容性差；係統間協同控製兼容性兼容性差。
痛點八：礦上井下智能機器人作業技術仍有突破空間
采煤機器人是依靠自身動力和控製能力實現特定采礦功能的機器。應用機器人技術將工人從繁重、危險的井下采礦作業中解放出來，是實現煤礦智能化的重要途徑。礦井上下智能機器人作業技術仍需突破，主要表現在：（1）井下機器人精準定位、自主感知決策、精準導航調度、機器人避障、機器人集群控製等相關技術。耐久性管理、輕量化防爆材料尚未取得突破； (2)目前相關技術尚無突破。一些煤礦機器人主要通過集成各種傳感器來感知井下的各種環境信息。它們的功能比較單一，主要是信息采集功能，智能化程度較低。由於井下防爆要求，現有井下機器人體積較大，靈活性差。對複雜煤層條件適應性差； (3)井下機器人主要用於巡檢，且多為軌道巡檢機器人，性能有待提高。挖掘機器人、噴漿機器人、支護機器人、救援機器人等機器人急需發展。
痛點九：智慧煤礦管理和人才儲備不足
目前，智慧煤礦建設仍采用傳統管理模式。受我國人口老齡化、勞動力不足等因素影響，煤礦智能化專業技術人員短缺。這主要體現在：傳統管理模式難以適應智慧煤礦；煤礦缺乏情報專業職能部門；智慧煤礦從業人員整體技術水平較低；智能人才培養體係不健全；且缺乏專業的運維團隊。
痛點十：智慧煤礦投資保障不足
智慧煤礦建設需要大量資金投入，但一些效益較差的企業缺乏智能化發展的資金，特別是短期效益不明顯，影響了企業投資的決心。這主要體現在：（1）智慧煤礦整體投資強度仍然較低，企業間差距較大； （2）智慧煤礦短期表現主要是安全效益，經濟效益並不顯著； （三）智慧煤礦運營過程中形成的大量數據資源價值尚未得到充分開發； （4））缺乏客觀、專業、真實反映智慧煤礦投資和效益的評價方法。
二、解決煤礦智能化發展“痛點”的對策和任務
（一）建立智能煤礦建設標準和技術規範體係。標準化智能煤礦數據中心、骨幹網絡、雲平台、井下人員和設備定位、智能地質支護係統、智能挖掘、智能采煤、智能主煤流運輸、智能輔助運輸、智能供電、智能排水、智能通風、智能安全監測與控製，製定智能煤礦建設指南，為智能煤礦建設提供標準指導。
（2）基於微服務架構設計理念，開發應用統一技術架構的智慧煤礦綜合管控平台，實現實時監控、自動化控製、管理信息化、業務流程自動化、知識建模、智能決策各業務係統的製定目標是實現煤礦各係統的數據集成共享和統一協調控製。
（3）研究應用5G+F5G+WiFi6高效、高可靠的一體化組網技術，研究5G等新一代無線通信技術在煤礦不同應用場景的可行性和應用前景，開展研究與應用開發5G礦上礦下應用場景。示範。研究煤炭行業雲和數據中心建設技術，構建智能煤礦知識圖譜，為煤礦各類係統智能分析和決策提供支撐。
（4）開發上下礦井智能瓦斯抽采技術及裝備、精細探測及全息數字三維地質模型構建技術、煤礦高精度地質模型構建技術、采礦自動化處理及實時更新技術基於4D-GIS、GIS和BIM集成技術等技術的工程數據為煤礦智能化提供地質信息和工程信息支撐。
（5）開展不同類型煤層條件巷道快速掘進基礎理論和關鍵共性技術及裝備的研究開發和應用，重點突破平行掘進和分支作業關鍵技術瓶頸，實現快速掘進；開發基於5G數據傳輸的智能隧道掘進機隨著全自動錨（纜）鑽機的研究和應用，基於UWB（Ultra WideBand、超寬帶）隧道掘進機精準定位、智能切割、遠程集中控製等技術）技術，探索適應不同煤層條件的智能掘進新模式。
（6）研發帶式輸送機智能變頻調速技術、智能綜合防護技術、井下人員及車輛精確定位技術、機車智能調度係統、基於5G的無軌膠輪車無人駕駛技術及智能調度技術、基於5G的機車遙控駕駛技術和物聯網技術、機車無人駕駛配套技術和裝備、智能倉儲技術等將提高主輔交通係統的智能化水平。
（7）主供電係統遠程集中控製技術、電力大數據分析與監測管理技術、礦井災害風險智能分級控製與預警技術、煤炭自燃智能監測預警與主動分級防控研究礦山大型機電設備全生命周期智能管理技術和係統等，提高礦山安全和智能化水平。
（8）選煤廠重中密度、跳汰、浮選加藥、粗煤泥分離、濃縮係統及加藥、沉降處理、裝煤配煤係統、幹燥係統、壓濾機集群智能控製技術及裝備研發及應用等流程，研發選煤廠安全生產監控聯動平台、基於大數據的智能選煤決策平台、商品煤智能檢測與管控係統、選煤係統數字孿生技術與裝備等。實現選煤廠無人值守運行。
（9）推廣井上、井下機器人作業技術應用，發展井下錨固、鑽探、噴灑機器人，實現錨杆鑽探作業機器人化；發展探水鑽井、防暴鑽井、防碰撞鑽井等鑽井機器人，解決鑽井機器人井下自主移動、導航定位、自動鑽井等問題；研發巷道清掃機器人、煤倉清掃機器人、水倉清掃機器人，可顯著減輕井下工人的勞動強度。
（10）開發智能設備和機器人從設計到使用的全生命周期管理係統，管理和預測設備全生命周期的健康狀態，根據設備的健康特征決策維護策略並給出合理的維護建議設備，從而實現煤礦全站機電設備的智能化健康管理。