煤礦興起“機器人熱”
http://m.moduwu.com 2019-09-03 09:18 來源：中國能源報 武曉娟 朱妍
一輛形似面包車的黃色機器，吊在軌道上懸空漫步，身材比電腦機箱“矮胖”，身下還拖著一只黑色“腳丫”，既可實時采集圖像、聲音，也能快速識別溫度、氣體濃度等周邊環境參數——這是近日在2019世界機器人大會上，記者看到的一款特種機器人。
小身型藏大智慧。據中信重工開誠智能裝備有限公司負責人介紹，這是煤礦“新寵”，這種礦用防爆軌道式巡檢機器人，通過搭載多種傳感器，配合智能感知關鍵技術算法，可對煤礦設備故障進行超前預判、預警，已應用于山東、河南、陜西等地多處礦井。
除了現場展示，本屆大會還專門設立了煤礦機器人專題論壇，這也是自2015年大會舉辦以來首次聚焦煤炭行業。“新一輪科技革命已經來臨，物聯網、大數據、人工智能產業發展加快，機器人應用范圍不斷拓展，煤礦工業作為傳統產業，也將迎來技術革命的新時代。”國家應急管理部副部長、國家煤礦安全監察局局長黃玉治告訴記者。
超六成煤礦人員從事危險繁重工作，為避免人與災害“短兵相接”，發展機器人已成剛需
統計顯示，全國煤礦現有近300萬從業人員，60%以上從事采煤、掘進、運輸、安控等危險繁重工作。由于井下作業戰線長、環節多、作業地點人員密集，平均單班入井人員超過600人，安全風險“點多面廣”，管控難度大。此外，30萬噸/年以下小煤礦仍占全國煤礦總數的38%，用人多、效率低、管理粗放、安全風險高的局面沒有根本改變。
“最大愿望就是把煤礦工人從危險崗位上替換下來，從繁重的體力勞動中解放出來，從高溫、潮濕、粉塵等惡劣的作業環境中解脫出來。”黃玉治如是說。
那么，如何有效降低礦工勞動強度，避免人與災害“短兵相接”，提高勞動效率？
黃玉治指出，煤礦機器人的研發應用，可讓廣大煤礦工人安全工作、體面勞動、健康生活，同時有利于降低生產成本，解決日漸突出的“招工難”問題。“智能化代表著煤炭工業發展的未來，煤礦機器人應用則是煤礦開采技術革命的重要標志。”
今年一系列政策的密集出臺，也讓上述方向更加明晰。1月召開的全國煤礦安全生產工作會議明確指出，以機器人研發應用引領“四化”建設。隨后，應急管理部成立煤礦機器人協同推進中心；國家煤監局發布《煤礦機器人重點研發目錄》，涉及5大類、38個具體品種，這是在全世界率先構建煤礦機器人技術體系；國家發改委出臺《2019年煤礦安全改造中央預算內投資計劃》，將煤礦智能裝備和機器人研發納入其中。
中國礦業大學（北京）校長葛世榮在接受記者采訪時表示，煤礦機器人對安全高效開采極為重要，是人工智能、現代制造在煤礦技術發展中的具體應用，可替代一些重要崗位的工人作業，使他們遠離礦難危險。山東大學教授李貽斌也稱，“煤礦對機器人的需求是實實在在的剛需”。
煤礦機器人初露鋒芒，可輕松應對苛刻的作業環境，催生大量跨界合作
中國工程院院士、中煤科工集團首席科學家王國法告訴記者，煤礦機器人的定義是依靠自身動力和控制能力來完成煤礦生產運營過程中的各種作業、安控巡檢及救援任務的機器。
由于井下環境惡劣、復雜，相比一般特種機器人，煤礦機器人研發難度更大。“既要滿足煤礦井下防塵、防潮、抗腐蝕等特殊要求，也要適應井下空間苛刻的作業需求，實現自主路徑規劃、自動避障、自動平衡、自主行走、自主復位等控制要求，具備精準感知、自學習、自決策和自適應等能力。”王國法稱。
時下，煤礦機器人有多受關注？記者粗略估算，原本可容納約150人的會場，滿滿當當擠了300多人。除業內人士，來自中國航天科技集團、中國鐵建重工集團等工業企業，及聯想、華為等“業外”代表也紛紛到場，不少人甚至站著聽完3個多小時的論壇。黃玉治表示，煤礦機器人產業呈現“百花齊放”的新態勢，正在吸引社會各界積極參與，通過產學研用跨界合作、協同發展。
▲同煤集團同忻煤礦膠帶智能巡檢機器人
作為“探路者”，部分企業嘗到了甜頭。在山東能源新汶礦業集團，裝備升級讓18個采煤工作面實現電液控或智能化，部分礦井單班人數已由20左右減至4人。“我們還在試驗應用一鍵啟動掘進機器人，解決井下巷道三維空間的精確定位問題，截割頭定位可精準至5厘米，實現掘進遠程遙控。”該集團總經理辛恒奇稱。
同煤集團塔山煤礦公司董事長馬占元也深有體會：“以煤礦機器人為主的新技術、新裝備，可以引領煤礦實現高質量發展。”以主運輸環節巡檢機器人為例，通過實時監測，可實時反饋井下環境變化，對比設定值發出警報，并利用里程和圖像準確定位故障位置，便于及時處理故障。目前，智能爬壁巡檢機器人、煤矸石智能分揀機器人等新裝備也進入研發階段。
沒有關鍵技術支持，產品就不可能真正滿足煤礦生產要求，要盡快走出低水平重復
近年來，煤礦技術裝備水平明顯提升，企業應用熱情也空前高漲。但多位業內人士指出，目前煤礦機器人產業共性關鍵技術短板較多，同時缺乏健全的法規標準、充足的人才隊伍等支撐，整體尚處于初級發展階段。
國家發改委經濟運行調節局巡視員魏貴軍也指出，多數企業缺乏對機器人產業的整體認識，企業之間簡單模仿，產品存在同質化、低質量競爭，進步空間被壓縮。“關鍵核心技術有待進一步提高，要盡快走出低水平的重復。”
結合煤炭行業特殊性，李貽斌認為，如何解決作業多樣性與設備復雜性之間的矛盾，尤為重要。
“井下作業流程復雜、環環相扣。以掘進工作面為例，既有掘進、運輸等任務，也有臨時支護等作業。若使用一個全能型機器人來完成這些工作，設計難度非常大，還存在可靠性等其他問題。如果設計多臺機器人分別作業，又面臨設備之間的協同效率、相互干擾等情況。”李貽斌指出。
王國法也強調：“沒有關鍵技術的支持，產品就不可能真正滿足煤礦生產要求。”據介紹，由于研發進度滯后于企業發展需求、智能化建設技術標準規范缺失、技術裝備保障不足、研發平臺不健全等制約，煤礦機器人共性技術短板還很多，主要集中于供電、行走、通信、環境感知等方面。
除技術本身，煤礦機器人作為井下新型裝備，尚無完整的標準體系和煤礦安全認證系統。“產業配套能力有限，無疑會提高開發難度、增大開發工作量。”李貽斌稱。
中國煤炭工業協會黨委書記梁嘉琨還指出，產業發展需要有智慧、有技術的人才， “沒有專門人才，一切都無從談起”。
為此，黃玉治建議，要加強部際協調溝通，將煤礦機器人研發列入煤炭工業發展“十四五”規劃重點工程，并加大政策扶持力度，推動煤礦機器人納入《安全生產專用設備所得稅優惠目錄》，盡快完善相關法規支撐機器人廣泛應用。
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