新一代信息技術(shù)賦能煤炭行業(yè)智慧化發(fā)展

那 磊

(煤炭工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100120)

當(dāng)前，全球經(jīng)濟(jì)規(guī)?；匦摹H貿(mào)易格局、國際投資格局、國際貨幣格局持續(xù)變化。研究表明[1]，伴隨著以中國為代表的發(fā)展中國家綜合國力提升和貢獻(xiàn)增長，發(fā)達(dá)國家在世界產(chǎn)出、全球資本、進(jìn)出口貿(mào)易額等方面的主導(dǎo)地位逐漸下降、所占份額逐漸減少，世界經(jīng)濟(jì)大格局和經(jīng)濟(jì)核心將面臨重大變革和調(diào)整，能源發(fā)展和煤炭行業(yè)發(fā)展也將面臨新的不確定性和不穩(wěn)定性。另外，隨著國際能源格局的加速低碳化，我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級、供給側(cè)改革內(nèi)涵的拓展、城市格局的逆轉(zhuǎn)、人口結(jié)構(gòu)的變化，新業(yè)態(tài)、新模式、新經(jīng)濟(jì)將不斷涌現(xiàn)，“十四五”期間煤炭行業(yè)發(fā)展也將面臨新問題和新挑戰(zhàn)。

新一輪科技革命正在重塑全球經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，以人工智能、量子信息、移動(dòng)通信、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈為代表的新一代信息技術(shù)加速突破應(yīng)用[2]，以“清潔、高效、可持續(xù)”為目標(biāo)的能源技術(shù)加速發(fā)展將引發(fā)全球能源變革。以“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化”為突出特征的新一代信息技術(shù)的高速發(fā)展將賦能“十四五”時(shí)期煤炭行業(yè)的智慧化發(fā)展。另外，新一代信息技術(shù)革命將催生與之相關(guān)的新型配套基礎(chǔ)建設(shè)，包括5G基站建設(shè)、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等方面，“新基建”將為煤炭工業(yè)的智慧化發(fā)展帶來新的動(dòng)能?；诖?，本文首先分析我國煤炭行業(yè)智慧化發(fā)展現(xiàn)狀，隨后研究以“人工智能”“大數(shù)據(jù)”“區(qū)塊鏈”為代表的新一代信息技術(shù)在煤炭行業(yè)中的應(yīng)用及“新基建”對煤炭行業(yè)智慧化發(fā)展的重要影響。

1 我國煤炭行業(yè)智慧化發(fā)展現(xiàn)狀

我國煤炭開采技術(shù)經(jīng)歷了綜采設(shè)備進(jìn)口、綜采自主研發(fā)及成套系列高端設(shè)備研發(fā)和迅猛發(fā)展的三個(gè)階段，目前成功實(shí)現(xiàn)了綜采技術(shù)與裝備由跟跑向領(lǐng)跑的革命性轉(zhuǎn)變[3，4]。但是，煤礦智慧化是煤礦勘察、設(shè)計(jì)、開采、洗選、運(yùn)輸、交易、生產(chǎn)安全、生產(chǎn)管理、生態(tài)保護(hù)等全過程的自動(dòng)分析、自動(dòng)監(jiān)測、自動(dòng)決策和自動(dòng)執(zhí)行的能力，是融合人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等新技術(shù)的應(yīng)用突破[6]。當(dāng)前，受基礎(chǔ)薄弱、理論滯后、人才短缺、研發(fā)成本高、創(chuàng)新不足、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范不健全等因素，我國煤炭行業(yè)智慧化發(fā)展仍處于起步階段，當(dāng)前已有或正在進(jìn)行的技術(shù)和裝備研究更多的是將人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)融合應(yīng)用在某一個(gè)技術(shù)難題或系統(tǒng)中，并未實(shí)現(xiàn)新技術(shù)和煤炭行業(yè)全過程、全系統(tǒng)工程的交叉融合應(yīng)用與各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與整合，全過程中的“信息孤島”問題依舊存在。當(dāng)前，煤炭交易和運(yùn)輸過程中除“信息孤島”外仍存在煤炭產(chǎn)量難以預(yù)估、煤炭企業(yè)資金緊張、煤炭交易監(jiān)管困難的問題。

據(jù)國家統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)分析，我國近年能源消費(fèi)總量增長率回落，其中煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的比重由2011年的70.2%下降至的2019年的57.7%；此外，煤炭采選行業(yè)固定投資增速也持續(xù)下降，煤炭產(chǎn)業(yè)固定資產(chǎn)增速放緩[7]。國家將持續(xù)推進(jìn)煤炭領(lǐng)域供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，淘汰落后產(chǎn)能、發(fā)展先進(jìn)科技煤炭生產(chǎn)企業(yè)等系統(tǒng)性優(yōu)產(chǎn)能的政策和措施將深化煤炭行業(yè)高質(zhì)量、智慧化改革發(fā)展。根據(jù)中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《2019煤炭行業(yè)發(fā)展年度報(bào)告》，全國煤礦數(shù)量由2002年的3萬多處減少至2019年的5300處左右，煤炭開發(fā)利用布局向晉陜蒙新地區(qū)的大型煤炭基地集中，煤炭生產(chǎn)主體和消費(fèi)領(lǐng)域趨于固定。因此，煤炭行業(yè)需要借助新產(chǎn)能驅(qū)動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級。由新一代信息技術(shù)催生的“新基建”，其給煤炭行業(yè)今后發(fā)展增添了新動(dòng)能，對煤炭行業(yè)智慧化轉(zhuǎn)型發(fā)展帶來了新促進(jìn)。

2 新一代信息技術(shù)賦能煤炭行業(yè)智慧化發(fā)展

根據(jù)《BP 世界能源展望2019年版》[8]中數(shù)據(jù)得出，“十四五”期間煤炭占我國一次能源消費(fèi)比重仍在50%以上，這也決定了煤炭作為我國一次能源消費(fèi)主體的地位短期內(nèi)不會(huì)改變。然而，面對國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)和能源格局的變化，以及我國煤炭供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革由總量性去產(chǎn)能進(jìn)入系統(tǒng)性優(yōu)產(chǎn)能的新階段，煤炭行業(yè)應(yīng)把握這次信息技術(shù)革命的紅利，順應(yīng)世界能源格局發(fā)展趨勢，逐漸構(gòu)建安全、綠色、智能、高效的煤炭開發(fā)利用模式，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)、高質(zhì)量、智慧化發(fā)展。

2.1 “人工智能、大數(shù)據(jù)”賦能煤炭行業(yè)

目前我國的煤炭資源開發(fā)利用處于高投入、低產(chǎn)出、高消耗、低回報(bào)的粗放型發(fā)展模式[9]。主要表現(xiàn)在煤炭開發(fā)運(yùn)輸過程中自動(dòng)化技術(shù)水平及設(shè)備的相對落后，煤炭行業(yè)安全管理制度不完善的問題；煤炭開采過程中伴隨的瓦斯突出和粉塵擴(kuò)散等人員安全問題；煤炭開采過程中引起的地面塌陷和礦井水污染等生態(tài)系統(tǒng)破壞問題。這些問題嚴(yán)重阻礙了煤炭行業(yè)高質(zhì)量、智慧化發(fā)展。因此，要著力推動(dòng)傳統(tǒng)煤炭產(chǎn)業(yè)升級，打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，拓展大數(shù)據(jù)、人工智能的研發(fā)應(yīng)用。

2.1.1 實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)信息化

將人工智能技術(shù)融合應(yīng)用在各類礦井儀器儀表中，擴(kuò)展其功能，優(yōu)化其系統(tǒng)，提升其性能。運(yùn)用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)使礦井實(shí)現(xiàn)信息化，完善在線傳感系統(tǒng)，通過全礦井信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、掌握并計(jì)算各處設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、精準(zhǔn)操控各處設(shè)備，還可以通過大數(shù)據(jù)積累，打破數(shù)據(jù)孤島建立數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)煤炭企業(yè)信息共享，提升企業(yè)管理效率[9]。近期，山西陽泉煤業(yè)集團(tuán)攻克井下工況復(fù)雜、場景特殊等問題，建成全國首個(gè)5G井下基站，攜手中國移動(dòng)、華為公司成功部署井下5G基站并組網(wǎng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了礦井主巷道、運(yùn)輸巷道的5G覆蓋，標(biāo)志著“5G智能礦井”商用領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。

2.1.2 推動(dòng)煤炭采掘自動(dòng)化

開發(fā)適應(yīng)煤炭綜合采掘工作面的人工智能技術(shù)，推動(dòng)煤炭開采由機(jī)械化向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，利用人工智能技術(shù)對采掘設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，用新興的模糊控制技術(shù)取代傳統(tǒng)控制技術(shù)，減少井下操作人員數(shù)量，簡化人員操作的程序，降低操作失誤率，保證設(shè)備智能化的準(zhǔn)確性和合理性[10]。

2.1.3 提升煤炭行業(yè)安全生產(chǎn)和監(jiān)控的智能化

利用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)和安全系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)警與診斷，收集大數(shù)據(jù)，并在出現(xiàn)煤礦事故時(shí)通過數(shù)據(jù)分析自動(dòng)生成最優(yōu)的現(xiàn)場應(yīng)急預(yù)案和處理方案。利用軟件工程技術(shù)、信息集成技術(shù)，形成煤炭生產(chǎn)全過程的分布式在線監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，將原有的生產(chǎn)監(jiān)控、災(zāi)害監(jiān)控、通風(fēng)監(jiān)測、頂板壓力監(jiān)測等監(jiān)控監(jiān)測集成為一體，利用終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控并實(shí)時(shí)預(yù)警。通過整合企業(yè)安全管理制度及煤礦事故應(yīng)急預(yù)案、處理方案和經(jīng)驗(yàn)，形成一套完整有效的煤礦事故專家系統(tǒng)及大數(shù)據(jù)庫，為煤礦安全生產(chǎn)及事故救援提供最佳方案[11]。今后，我國將會(huì)著力發(fā)展人工智能技術(shù)，投入更多的人力物力，突破技術(shù)壁壘，為煤炭行業(yè)智慧化發(fā)展賦能。

2.2 “區(qū)塊鏈”賦能煤炭行業(yè)智慧化發(fā)展

以共享數(shù)據(jù)庫為核心，以去中心化、開放性、防篡改性和可追溯性為特點(diǎn)的新型信息技術(shù)“區(qū)塊鏈”，將為煤炭企業(yè)和煤炭貿(mào)易帶來新的發(fā)展機(jī)遇。2019年7月，中國煤炭貿(mào)易區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)與檢測工作小組成立，該小組的成立將使煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不斷完善，使區(qū)塊鏈技術(shù)在煤炭貿(mào)易中加速應(yīng)用，使區(qū)塊鏈技術(shù)在煤炭產(chǎn)業(yè)端真正實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。在我國煤炭貿(mào)易中，目前存在著企業(yè)融資成本高，中小企業(yè)融資困難、資金成本高等問題，這些問題很大程度上阻礙了煤炭供應(yīng)鏈的長遠(yuǎn)發(fā)展。借助供應(yīng)鏈金融與區(qū)塊鏈相結(jié)合的新型商業(yè)模式，將區(qū)塊鏈技術(shù)嵌入煤炭企業(yè)和煤炭用戶出售和購買的期現(xiàn)貨交易環(huán)節(jié)中，利用區(qū)塊鏈作為信息傳遞方式和云端數(shù)據(jù)取信方式，可有效降低信任成本和貸款取信成本，降低企業(yè)融資成本，最大價(jià)值地滿足上下游中小企業(yè)的融資困難、資金成本高的問題。另外，在新型商業(yè)模式下，利用去中心化、智能合約的特點(diǎn)，打破信息孤島，幫助企業(yè)科學(xué)掌握煤炭需求及價(jià)格走勢，及時(shí)收到用戶貨款，避免對沖交易對煤價(jià)的操作，解決企業(yè)對煤炭產(chǎn)量預(yù)估、資金緊張和交易監(jiān)管的難題，企業(yè)可通過自身用戶流量的優(yōu)勢，以科技驅(qū)動(dòng)供應(yīng)鏈金融業(yè)務(wù)發(fā)展。區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用有助于深入推進(jìn)煤炭行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)智慧化發(fā)展[12]。

2.3 “新基建”賦能煤炭行業(yè)智慧化發(fā)展

2020年3月，中共中央政治局常務(wù)委員會(huì)召開會(huì)議提出，加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度[7]?！靶禄ā敝饕?G基站、特高壓、軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)[13]等幾大領(lǐng)域，是新一代信息技術(shù)驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。根據(jù)國研經(jīng)濟(jì)研究院和TalkingData聯(lián)合發(fā)布新基建大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，“新基建”領(lǐng)域投資規(guī)模在2020年約1.2萬億元[14]，預(yù)計(jì)到2025達(dá)到10萬億元[15]。

“新基建”既是新一代信息技術(shù)、智能技術(shù)、新能源技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，也是疊加信息化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化、綠色化的傳統(tǒng)工業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施的升級。因此，“新基建”不僅促進(jìn)新興產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級增加新動(dòng)能，這將標(biāo)志著“新基建”將為煤炭行業(yè)的發(fā)展注入新的活力。首先，“新基建”的大規(guī)模投資、其相關(guān)產(chǎn)業(yè)制造及其成果帶來的新增能耗將進(jìn)一步拉動(dòng)煤炭需求。另外，在“新基建”激發(fā)之下，煤炭產(chǎn)業(yè)將在數(shù)字化、信息化、智能化方面不斷轉(zhuǎn)型升級，建設(shè)全方位的智能化煤礦系統(tǒng)，在煤炭供給、安全生產(chǎn)等方面將實(shí)現(xiàn)歷史性跨越。同時(shí)在“新基建”影響之下，煤炭企業(yè)將不斷順應(yīng)今后市場的需求，加強(qiáng)以全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈為核心的新型煤炭生產(chǎn)和服務(wù)體系，圍繞智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、個(gè)性化定制、服務(wù)化延伸、數(shù)字化管理建立生產(chǎn)系統(tǒng)和管理流程應(yīng)用。這些都將催生煤炭行業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，加速煤炭行業(yè)高端化、智能化、高質(zhì)量發(fā)展進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié) 論

新一代信息技術(shù)是我國七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，推動(dòng)新一代信息技術(shù)發(fā)展是深入貫徹習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義戰(zhàn)略任務(wù)的具體體現(xiàn)，是瞄準(zhǔn)世界科技前沿、引領(lǐng)世界科技進(jìn)步的需要。在深入推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的背景下，煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，由總量性去產(chǎn)能全面進(jìn)入結(jié)構(gòu)性去產(chǎn)能、系統(tǒng)性優(yōu)產(chǎn)能的新階段，新一代信息技術(shù)可以解決由此引起的煤炭行業(yè)發(fā)展后勁不足的問題。本文總結(jié)新一代信息技術(shù)內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國煤炭行業(yè)發(fā)展方向和發(fā)展短板，指出新一代信息技術(shù)在煤炭行業(yè)的應(yīng)用前景。

1)將 “人工智能、大數(shù)據(jù)”技術(shù)融合在煤炭行業(yè)中，進(jìn)一步推進(jìn)礦用儀器儀表信息化、網(wǎng)絡(luò)覆蓋化，推動(dòng)礦用設(shè)備智能化、無人化，提升煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)集成化、智能化，為煤炭行業(yè)智慧化發(fā)展增添新的活力。

2)結(jié)合“供應(yīng)鏈金融”，將 “區(qū)塊鏈”技術(shù)應(yīng)用在煤炭貿(mào)易中，打破信息孤島，有效解決供應(yīng)鏈中的中小企業(yè)融資困難、成本高的問題，并通過大數(shù)據(jù)模型幫助企業(yè)掌握煤炭需求及價(jià)格走勢，科學(xué)安排生產(chǎn)，深入推動(dòng)煤炭行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革。

3)搶抓“新基建”發(fā)展紅利，深入推進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)在數(shù)字化、信息化、智能化方面的轉(zhuǎn)型升級，建立新型煤炭生產(chǎn)、管理和服務(wù)體系，可催生煤炭新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)的智慧化、可持續(xù)發(fā)展。