挖礦演進

A. 華為「挖礦」顛覆采礦業，以後開礦絕對安全、體面且高效了

近日，華為舉行軍團組建成立大會，宣布正式成立煤礦軍團，從煤礦開始進軍智能礦山行業，讓煤礦乃至采礦業擁有真正絕對的安全。華為為什麼要「挖礦」，依靠最先進的F5G技術，會給我們礦業帶來哪些顛覆性的變革？

一 煤礦安全為什麼異常重要？

煤礦開采大多為地下幾百米甚至上千米深巷道及工作面，煤礦要不不發生事故，一發生事故就是大事故，煤礦安全生產一直是倍受 社會 各界關注問題。 近年來，中國接連發生重特大煤礦安全生產事故，造成嚴重人員傷亡和重大財產損失，一批相關政府官員因被問責。國家能源局數據，截至2020年底，全國煤礦數量4700處，原煤產量39億噸，2020年死亡事故122起，死亡225人。

2010年至2020年，煤炭在中國一次能源消費結構中的比重從69.2%降至56.8%，但佔比仍過半。雖然國家能源局逐步減少煤礦數量，但未來幾十年煤炭仍然是中國能源的主要來源，煤礦安全依然是重中之重！

二 煤礦難在安全和後繼無人

相比其它類型礦山，煤礦地質條件更為惡劣，容易發生塌方、透水、瓦斯爆炸等事故，工作環境是高溫、高濕、高粉塵；採掘的工作面長達200-300米，現場狀況極其復雜，不確定性高，危險系數大；

行業最大的挑戰是安全問題，安全問題首先是安全架構問題、管理規程問題，背後是人員操作規范問題，這些問題必須通過平台化和數字化手段來解決。在煤礦智能化進入全面加速的關鍵階段，要實現「安全、少人無人」，最關鍵的挑戰是以下方面：

第一，缺少統一的行業標准： 缺乏統一的信息化、智能化建設的標准指導，各信息系統間無法互聯互通，演進困難。

第二，各種生產設備介面不統一，七國八制 ：IT應用與OT設備制式多樣，跨系統集成復雜度高， IT與OT難融合，生產數據上不來或者沒有統一格式，海量OT設備數據不能通過IT手段進行分析與建模，嚴重影響數據價值發揮。

第三，缺少統一的操作系統： 需要一個國產、自主可控的物聯網操作系統，來實現數據統一格式和介面的定義，打造煤礦設備接入層的統一標准和架構。繼而為後續數據共享、應用部署打下堅實的數字底座基礎。

第四，數據孤島： 煙囪式的系統建設，獨立部署且維護成本高，並嚴重製約了數據的流通與協同應用。

第五，後繼無人： 煤礦行業還有一個很緊迫的現實問題，那就是下井作業出現後繼無人的尷尬局面，目前礦工的年齡都普遍高於45歲，而年青人寧願當快遞小哥，即便收入高也不願意從事這么辛苦又危險的職業。如果我們能幫助這個行業實現遠程開采，穿西裝打領帶在辦公室作業，情況就不一樣了。

三 華為為什麼要先挖煤？

華為為什麼選擇從煤礦入手呢，鋪開做整個礦業開發不行嗎？

任正非公開表示，華為把信息通信技術應用到礦山中，最主要是幫助煤礦實現智能化。他舉例說，目前山西的井下瓦斯預警防爆系統做得很好，但是要用4根線連接，其中有兩根電源線、兩根信號線。當華為技術應用到井下以後，瓦斯感測器就不再需要線了，向上傳輸用無線電，不僅在坑道里可以隨意布置，而且可以隨著礦機任意前進，不需要因為布線導致礦機的採掘移動進展變慢，從而提高產出能力。

據了解，目前先做煤礦，這是內部的一個剛性要求。為什麼呢？華為做事強調一個方法，叫飽和攻擊，確定戰略以後，就集中力量攻破一個「城牆口」。而礦山開發的「城牆口」就是煤礦。煤礦的場景也是最復雜、挑戰也是最大的，如果要求最高的煤礦場景都能做好，那麼華為也隨之打造出了領先的、經受了嚴峻場景考研的解決方案，復制應用到其它礦業領域，也會更加容易。

在5G等通信技術、雲計算、大數據技術應用方面，世界上多數信息通信公司均沒有選擇將礦山作為突破口，但華為選擇礦山第一個吃螃蟹，其准備用30年的積累來改變這個行業。在礦山開發中，煤礦是最難的，任正非表示，中國現有4700多座煤礦，如果能把這些煤礦做好，在煤礦領域積累的經驗，很容易就可以外溢到其它非煤礦山。

「如果我們真正實現了這一步，對加拿大、俄羅斯在北冰洋地區的礦山開采將有非常重大的意義。凍土地帶的條件極其惡劣，人們不願意在那裡生活，這么豐富的資源在那裡睡覺，如果無人方式開采，這些資源都被開采出來，對人類 社會 將有重大貢獻。」

四 華為能為采礦業帶來哪些變革？

F5G提供的綜合優勢，才能支撐起智能礦山的未來。在那個智能井下世界裡，煤礦將會擁有真正絕對的安全。華為煤礦軍團董事長鄒志磊表示，華為不做挖煤機器，不做感測器，不做應用軟體，而是聚焦ICT基礎設施，通過打通煤礦所有環節的信息流，實現無人化和智能化，讓「挖煤賣煤不見煤」。

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智能礦山整體架構

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4個應用

①設備遠程操控

利用5G高速率、低時延、大連接、高可靠等特性，遠程超控挖機，讓井下巡檢和安防機器化，讓采礦無人化，尤其是采礦可穿著西服坐在舒適的操控室內挖礦，實現煤礦固定場所無人值守，關鍵環節機器人替代，助力實現智能化采礦，減人60%，單班人數減少10%-20%。

遠程操控挖礦解決了工人的安全問題和工作環境，現在年輕人都不願意到礦山上工作，礦山招工是很大難題。礦工大多五六十歲，年輕的人員都不願意上礦山工作。為什麼目前5G礦山能招到大學生，因為他只需要坐在空調房裡操作挖掘機就可以了，所以解決了礦山招工難的問題。

②純電動礦車

純電動礦車一是上坡空車用電，下坡反向充電，下坡能量回收；二是下坡時電機反制動比剎車片更有效；三是下坡用電量只有柴油機的1/5，節約4/5，安全、節能和環保，效益巨大；四是特殊路況也不怕，出勤率高；五是高可靠，維護少。

河南洛陽鉬業采區內有運輸車輛270台，進行礦石、排渣運輸，其中有130台為純電動無人礦卡，2020年改造為無人礦山採掘能力2000萬噸。

③無人駕駛及調度系統

無人駕駛在礦山行業應用有兩個優勢， 一是解決安全問題， 礦山行業是高危職業，它的司機比傳統乘用車司機的安全性要求更高也更危險。無人駕駛可解決安全問題，所有的車上沒有司機，礦工不下礦，人員零傷亡； 二是智能無人運輸， 一鍵啟動，自動編隊，高效運輸。假如礦山有30-50台無人礦車，這時候後台只需一台電腦調度即可，不需要人，但是遠程調度室需要坐兩個人起輔助作用，緊急情況下需要人工干預；三是智能系統調度，智能規劃運輸路線，動態調整車鏟比，減少運輸車等待時間，提高裝載效率；四是節約成本，一般司機工資一年十來萬，有人車變成無人車後，司機的錢可以省回來；五是生產過程無污染，破解環保和檢查等「停工令」。

④精準測繪和協同作業

5G無人機和AI技術，及時獲取礦石儲量，精準制定開采計劃；協同掘進機、挖機、液壓支架、礦車等設備作業，打通數據孤島，打造標准化、集成化的統一數字平台，實現礦山應用賦能、數據共享。

晉能控股集團塔山煤礦，是國家能源局千萬噸智能化礦山建設試點單位。截至目前，塔山礦已完成4個智能化綜放工作面的建設，礦井總計安裝5G基站128台，已實現井上下5G信號全覆蓋，可以支撐井下綜采設備的遠程操控，掘進機、挖煤機、液壓支架等設備通過5G技術具備了實時遠程操控功能，可以使實現對爆破、採掘、傳輸全過程的高清監測與控制。實現了礦井設備遠程協同運行維護，「5G+智慧煤礦」初具雛形，基本實現「機進人退」的目標。

五 智能礦山效益如何？

傳統礦山和智能礦山相比，主要有三大好處，一是省人力，按年開采1000萬噸礦山為例，運距3公里以內核算，人員減少到50%以上，5年人工成本節約656萬；二是提效率，單車自動駕駛提升至30公里/小時，運輸時長由16小時升24小時；三是增效益，5年直接收益9342萬，人員傷亡降低為0。