5G采矿:技术整治打破产业发展瓶颈

在以5G为代表的信息技术的加持下，智慧矿山从概念走向落地，为我国矿业逐步实现无人化运营提供了有力支撑。

2022年世界5G大会即将在哈尔滨召开。中国工程院院士、中国矿业大学(北京)校长葛书面回复了科技日报记者的采访，并表示期待越来越多的科研院所、高科技公司和工业企业加入智慧矿山5G生态圈的建设，进一步丰富5G在智慧矿山的应用。

科技日报：矿业的安全无人操作被认为是最适合5G等新兴技术的环节，但矿业环境对设备和操作有着严格的要求。如何借助5G等ICT技术，更好更快地解决这个问题？

葛：矿山无人操作是一个系统工程，也是矿山智能化的发展目标。但是矿井工作环境非常恶劣，对设备的要求极其严格。智能挖掘还有很多亟待解决的问题，比如感知能力不够、设备可靠性不够、终端计算速度不够、信息互通不够、人机交互不够等。

借助5G、工业互联网、人工智能、大数据、数字结对等新一代ICT技术。矿井智能化应更好地实现数据无处不在的高速存取、设备实时控制、图像视频智能分析、灾害监测预警、机电设备故障诊断等功能。最终构建矿山生产、运输、销售、储存、使用全过程的透明体系。新一代ICT技术作为矿山智能化的核心支撑技术，必须以科技创新为驱动，推动ICT技术与矿业的深度融合，实现矿山的安全无人化运营，最终推动矿业高质量发展。

科学与艺术。科技日报：目前国内知名煤矿企业的生产过程智能化大致处于什么水平，5G起到或将起到什么作用？

葛：截至2022年4月，全国已有近400座煤矿开展了智能化建设，建成813个智能化采煤工作面，其中采煤工作面477个，掘进工作面336个。智能技术为煤矿减人、增安、增效做出了重要贡献。目前，一级智能采煤工作面基于5G通信和边缘计算技术，实现了工作面全景高清视频监控、基于视频AI分析的液压支架状态识别、人员“三违”识别等智能化应用，达到了“一键启停、无人操作、巡视、远程干预”的智能化建设目标。

在露天矿山无人驾驶方面，国家能源集团联合中国矿业大学(北京)、航天重工、中科院自动化所等矿山无人驾驶领域的主要科研院所和企业，共同研发了露天矿山机器人自主运输和装卸系统，将在露天矿山无人驾驶、装卸协同、群调度、安全技术等方面不断取得突破，推动无人驾驶技术在露天矿山更深入、更广泛的应用。

目前，“5G地下矿山”项目的应用正在煤矿行业广泛开展。神东上湾煤矿、山西新元煤矿、陕西小保当煤矿、曹家滩煤矿等数十家煤矿已率先建设基于5G的专用矿井移动通信网络，国家能源集团、中煤集团等大型煤矿企业所属的数十家矿井也在建设5G网络。基于5G网络的煤矿工业互联网是煤矿智能系统的神经网络，将使数据访问更加便捷，数据传输更加快速，决策控制更加及时可靠，有效促进煤矿管理水平的全面提升

目前，煤矿数字双生系统仍处于顶层规划和系统架构设计层面，仍有许多理论和技术问题有待解决，如煤矿地质精细化模型、多物理场仿真引擎等。5G/6G技术也将在煤矿数字孪生系统中发挥作用。比如在twin与物理系统的虚实交互中，数字twin系统会产生大量的双向交互数据，对数据传输的带宽和时延要求很高，这是5G/6G通信技术的优势。

科技日报：中国绿色采煤最大的问题是什么？机器人能在多大程度上发挥作用？

葛：中国绿色煤炭开采的重要问题是如何实现煤炭开采的低损耗、低碳化。一方面，要推广应用低损失开采、土地复垦、矿区生态治理等技术。另一方面，要减少煤炭开发利用过程中的碳排放，普及二氧化碳捕集和封存技术，严格控制开采过程中的甲烷排放。

煤矿机器人是实现煤矿智能化的主要载体，主要起到减人、增安、增效的作用。近年来，煤矿机器人的发展和应用取得了长足的进步，煤矿采掘机器人已经成为智能煤矿采掘工作面的主要装备。煤矿机器人如巡检、安全控制、运输、辅助作业等也得到了广泛应用。未来，越来越多的关键工作将被机器人取代。