文/楊智杰
賀海濤站在北京的一個會議廳，打開手機，遠程操控陜西省神木縣大柳塔煤礦井下的一個危險氣體巡檢機器人。它搭載攝像頭，伸縮臂能探到巷道和危險區域的各個角落，檢測危害氣體濃度。這些危害氣體易引發瓦斯燃燒、爆炸，是造成礦難的“頭號殺手”。近期，大柳塔煤礦井開始使用機器人代人巡檢，盡可能保障工人安全。
近年來，礦難依舊頻發，2020年華夏發生434起礦山事故，死亡573人。伴隨5G、大數據、云計算的發展，政府、企業以及學界開始探討如何將新一代網絡信息技術應用于礦山建設，打造“智慧礦山”，減少傷亡事故。
危險氣體巡檢機器人只是“智慧礦山”的冰山一角，這是一個龐大而復雜的系統工程。賀海濤是國能神東煤炭集團副總經理，他舉例，一臺國產采煤機，需要3個有效的操作系統、3個有效的協議、161個核心芯片才能完成井下采煤的所有工序，主控制器、對接屏等5個設備，各自的操作系統互不兼容。“我們期望有一套操作系統，只有一套標準，讓這些事情變得簡單。”賀海濤說。
礦山巡檢機器人演示畫面。圖/受訪者提供
China能源集團與華為公司合作，試圖構建一個統一架構的工業互聯網平臺，幫助解決“智慧礦山”的核心難題。9月14日，China能源集團與華為共同在北京舉辦發布會，正式發布“礦鴻操作系統”，這也是鴻蒙系統的應用首次從To C領域擴展到了To B領域。
打破“數據孤島”
今年年初，華為成立“煤炭軍團”。任正非曾表示，“軍團”的說法是學習Google，把基礎研究的科學家、技術可能、產品可能、工程可能、銷售可能、交付與服務可能全都匯聚在一個部門，縮短了產品進步的周期，“把業務實行顆粒化，這是‘軍團’模式，煤炭是第壹個采用軍團模式的”。
“在5G應用上，世界上多數ICT（信息與通信）公司都沒有選擇礦山作為突破口，但我們選擇了礦山。”任正非希望華為能夠幫助煤炭行業實現“少人、無人、安全、高效”，讓智能化采煤工作面減人60%，井工煤礦單班入井人數減少10-20%。
華為的高級副總裁鄒志磊剛被任命為“煤炭軍團”董事長時，面對的蕞大難題是，華為作為ICT領先的公司，如何在礦業領域破題？“智能礦山怎么做到無人？那么多液壓、支架、刮板機等，還有各種各樣的瓦斯傳感器，這么多復雜的場景，怎么才能解決（智能化），非常難。”鄒志磊說。
他們找來行業基本不錯可能交流，去多個礦山考察，下了十幾次礦。目前礦山智能化仍處于探索的初級階段。華夏約有5300座煤礦，2700多個金屬礦，而這些礦山由不同廠家建造，地質環境復雜多樣，生產管理和技術規范都不統一。盡管近些年一些企業在嘗試智能化，但數據標準、接口格式、數據規范和協議各不相同，礦山之間缺乏“統一的語言”，無法知識共享、能力共享，形成“數據孤島”，甚至重復建設。
即便在一家煤礦內部，智能化之路也困難重重。以神東煤炭集團為例，神東有1370多家主要設備供應商，13.4萬臺各類設備，10余類操作系統，500多種需要適配對接的通信協議。但不同的設備裝置有不同的操作系統，同一供應商不同時期提供的操作系統及應用，也彼此不兼容。
“這造成設備之間數據共享難，信息互通難，生產作業智能聯動難，尤其在采煤與運輸、采煤與通風、工控系統協同方面，不同廠商的采煤機、支架、刮板輸送機的接口及協議互不兼容。”神東煤炭集團董事長李新華介紹。
在安全管理上，國內礦山整體也未形成智能預警體系。神東煤炭集團可以識別出2萬多條危險源，每年排查出1萬多條完全問題隱患，但是依然靠的是“人盯人、人防人、人管人”的方式，無法動態、在線超前預警安全風險。
此外，礦產企業普遍缺乏智能化管理體系。神東集團早在2019年便主動搭建生產數據倉庫，采集井下1萬臺設備的數據，每天產生的數據20多億條，未來的數據量至少是現在的10倍、100倍。但是面對海量數據，企業卻無法將其轉換為智能決策。
經過幾個月的調研，“煤炭軍團”明確了礦業的痛點。鄒志磊認為，“智慧礦山”的本質是工業互聯網，參照工業互聯網的發展規律，礦山智能化，第壹步是要建立統一架構的工業互聯網平臺。
這就像是搭建一個礦業領域的“安卓系統”。華為希望通過礦鴻操作系統，將不同的設備互聯，通過獨特“軟總線”技術，在煤礦領域實現統一的設備層操作系統，以統一的接口和協議標準，解決不同廠家設備的協同與互通的問題。
鄒志磊介紹，在此基礎上實現“智慧礦山”，要構筑數字世界里面的礦山“數字孿生”。對應物理世界的每一個礦山，他們要創建一個相應的虛擬世界，這里有所有的實時數據，然后管理礦山的各類數據、模擬風險。“比如說，露天礦山爆破，一次爆破要用2000多根炸藥，伴隨巨大安全風險，做一次試驗難度非常大。但在虛擬世界，他們可以模擬一套流程。”此外，管理者還可以在大數據的基礎上，利用人工智能，完成礦業的危險、效率低或者繁重的工作。
China能源集團信息化管理部丁濤主任表示，礦鴻操作系統可以從源頭實現數據和接口的規范化，做到“正本清源”，簡化數據平臺層的數據治理工作，為煤礦智能化的分析、經營管理和決策提供更充分更準確的數據基礎。
改變傳統礦山
礦鴻在當下推出，一個更實際的作用是改變傳統礦工的作業環境，讓工作變得簡單、便捷、可靠。
在發布會現場，賀海濤通過手機遠程連接了井下綜采面，展示了部分機器人實時工作的畫面。內蒙古鄂爾多斯市布爾臺煤礦的一個采煤區，工人以前操作的支架控制器，按鍵小、窗口小，平時設置參數、故障查詢極不方便。礦鴻系統通過“軟總線”技術，將硬件和軟件互聯，當支架操作工人走動時，手機上的系統會自動切換到蕞近的設備，方便工人調控，不用像過去在控制器上翻找設備，“這提供了全新的操作模式，大幅提高了工作效率，降低了工人的勞動強度。”賀海濤說。
鴻蒙系統操作界面。圖/受訪者提供
華夏工程院院士倪光南表示，目前，煤礦智能化還處于初級階段，此時正迎來各種傳統終端和設備“舊改”、新建的大機遇，越來越多的裝備將啟動數字化和智能化升級，而且這個領域目前沒有市場集中度高的操作系統，礦鴻操作系統在這個領域率先發布恰恰是正當其時。
5月初，“煤炭軍團”來到神東煤炭集團，雙方很快達成了共識，成立了智慧煤礦聯合創新項目組，確定18個聯合創新課題，21個子項目，并于8月舉行戰略合作協議簽約和聯合創新中心揭牌儀式。截至目前，神東投入各部門業務骨干86人，華為常駐神東創新中心70多人，華為總部投入研發人員200多人，合作廠家投入160多人共同進行技術攻關。目前，礦鴻操作系統已經在神東4個礦廠、6個場景，應用了20種設備、398個應用單元。
未來礦鴻與礦業的結合，還有更多探索。下一步，華為與神東煤炭集團將繼續做好鴻蒙系統現場試驗、應用和推廣，今年年底前，完成26個系統應用到國產高斯數據庫的遷移，建成China能源集團鯤鵬和昇騰異構人工智能（AI）計算中心，2022年實現鴻蒙系統在煤礦“采掘機運通”各系統的全面應用。
在工業網絡實時可靠方面，今年年底前，雙方完成布爾臺煤礦綜采和掘進面5G技術生產場景驗證，完成保德煤礦F5G數據可靠通信硬管道技術試點應用，全面提升井下網絡的實時可靠性。在生產要素萬物互聯方面，將完成一個綜采面全部工業裝備網聯化的應用實踐，實現礦鴻操作系統工業互聯網領域“首商用”。在數據高效協同智能治理方面，將基于現有技術，屏蔽多廠商設備接口協議差異，實現神東各業務系統協同，提高安全生產領域圖像和聲音的識別精度。此外，華為與國能神東煤炭集團還將首創《新一代自主可控工業通信標準》，助力煤炭行業率先實施數字化轉型。
在華夏工程院院士王國法看來，礦鴻操作系統作為礦山場景的操作系統，為整個裝備行業提供了一個國產平臺、標準的接口和數據規范，眾多煤礦裝備廠家可以力出一孔、共建共享、互通有無，有助于加快礦智能化裝備的發展。“礦鴻操作系統在China能源集團的首次商用，將對我國智能化煤礦建設起到示范作用。”王國法說。
