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中国能源报 | 煤矿兴起“机器人热”
发布日期:2019-10-22    作者:

 

 

煤矿兴起“机器人热”

 


机器人可高效助力从业人数近300万人的煤炭行业实现安全生产、降低开采成本、解决企业日渐突出的“招工难”等多重问题,因此近年来渐成煤矿新宠——通过产学研用跨界合作、协同发展,机器人在煤矿领域应用已呈现“百花齐放”的态势

 

记者 武晓娟 朱妍

 

《 中国能源报 》( 2019年09月02日 第01 版)

 

 

同煤集团同忻煤矿胶带智能巡检机器人  孙炎兵/摄


  一辆形似面包车的黄色机器,吊在轨道上悬空漫步,身材比电脑机箱“矮胖”,身下还拖着一只黑色“脚丫”,既可实时采集图像、声音,也能快速识别温度、气体浓度等周边环境参数——这是近日在2019世界机器人大会上,记者看到的一款特种机器人。

 

  小身型藏大智慧。据中信重工开诚智能装备有限公司负责人介绍,这是煤矿“新宠”,这种矿用防爆轨道式巡检机器人,通过搭载多种传感器,配合智能感知关键技术算法,可对煤矿设备故障进行超前预判、预警,已应用于山东、河南、陕西等地多处矿井。

 

  除了现场展示,本届大会还专门设立了煤矿机器人专题论坛,这也是自2015年大会举办以来首次聚焦煤炭行业。“新一轮科技革命已经来临,物联网、大数据、人工智能产业发展加快,机器人应用范围不断拓展,煤矿工业作为传统产业,也将迎来技术革命的新时代。”国家应急管理部副部长、国家煤矿安全监察局局长黄玉治告诉记者。

 

超六成煤矿人员从事危险繁重工作,为避免人与灾害“短兵相接”,发展机器人已成刚需

 

  统计显示,全国煤矿现有近300万从业人员,60%以上从事采煤、掘进、运输、安控等危险繁重工作。由于井下作业战线长、环节多、作业地点人员密集,平均单班入井人员超过600人,安全风险“点多面广”,管控难度大。此外,30万吨/年以下小煤矿仍占全国煤矿总数的38%,用人多、效率低、管理粗放、安全风险高的局面没有根本改变。

 

  “最大愿望就是把煤矿工人从危险岗位上替换下来,从繁重的体力劳动中解放出来,从高温、潮湿、粉尘等恶劣的作业环境中解脱出来。”黄玉治如是说。

 

  那么,如何有效降低矿工劳动强度,避免人与灾害“短兵相接”,提高劳动效率?

 

  黄玉治指出,煤矿机器人的研发应用,可让广大煤矿工人安全工作、体面劳动、健康生活,同时有利于降低生产成本,解决日渐突出的“招工难”问题。“智能化代表着煤炭工业发展的未来,煤矿机器人应用则是煤矿开采技术革命的重要标志。”

 

  今年一系列政策的密集出台,也让上述方向更加明晰。1月召开的全国煤矿安全生产工作会议明确指出,以机器人研发应用引领“四化”建设。随后,应急管理部成立煤矿机器人协同推进中心;国家煤监局发布《煤矿机器人重点研发目录》,涉及5大类、38个具体品种,这是在全世界率先构建煤矿机器人技术体系;国家发改委出台《2019年煤矿安全改造中央预算内投资计划》,将煤矿智能装备和机器人研发纳入其中。

 

  中国矿业大学(北京)校长葛世荣在接受记者采访时表示,煤矿机器人对安全高效开采极为重要,是人工智能、现代制造在煤矿技术发展中的具体应用,可替代一些重要岗位的工人作业,使他们远离矿难危险。山东大学教授李贻斌也称,“煤矿对机器人的需求是实实在在的刚需”。

 

煤矿机器人初露锋芒,可轻松应对苛刻的作业环境,催生大量跨界合作

 

  中国工程院院士、中煤科工集团首席科学家王国法告诉记者,煤矿机器人的定义是依靠自身动力和控制能力来完成煤矿生产运营过程中的各种作业、安控巡检及救援任务的机器。

 

  由于井下环境恶劣、复杂,相比一般特种机器人,煤矿机器人研发难度更大。“既要满足煤矿井下防尘、防潮、抗腐蚀等特殊要求,也要适应井下空间苛刻的作业需求,实现自主路径规划、自动避障、自动平衡、自主行走、自主复位等控制要求,具备精准感知、自学习、自决策和自适应等能力。”王国法称。

 

  时下,煤矿机器人有多受关注?记者粗略估算,原本可容纳约150人的会场,满满当当挤了300多人。除业内人士,来自中国航天科技集团、中国铁建重工集团等工业企业,及联想、华为等“业外”代表也纷纷到场,不少人甚至站着听完3个多小时的论坛。黄玉治表示,煤矿机器人产业呈现“百花齐放”的新态势,正在吸引社会各界积极参与,通过产学研用跨界合作、协同发展。

 

  作为“探路者”,部分企业尝到了甜头。在山东能源新汶矿业集团,装备升级让18个采煤工作面实现电液控或智能化,部分矿井单班人数已由20左右减至4人。“我们还在试验应用一键启动掘进机器人,解决井下巷道三维空间的精确定位问题,截割头定位可精准至5厘米,实现掘进远程遥控。”该集团总经理辛恒奇称。

 

  同煤集团塔山煤矿公司董事长马占元也深有体会:“以煤矿机器人为主的新技术、新装备,可以引领煤矿实现高质量发展。”以主运输环节巡检机器人为例,通过实时监测,可实时反馈井下环境变化,对比设定值发出警报,并利用里程和图像准确定位故障位置,便于及时处理故障。目前,智能爬壁巡检机器人、煤矸石智能分拣机器人等新装备也进入研发阶段。

 

没有关键技术支持,产品就不可能真正满足煤矿生产要求,要尽快走出低水平重复

 

  近年来,煤矿技术装备水平明显提升,企业应用热情也空前高涨。但多位业内人士指出,目前煤矿机器人产业共性关键技术短板较多,同时缺乏健全的法规标准、充足的人才队伍等支撑,整体尚处于初级发展阶段。

 

  国家发改委经济运行调节局巡视员魏贵军也指出,多数企业缺乏对机器人产业的整体认识,企业之间简单模仿,产品存在同质化、低质量竞争,进步空间被压缩。“关键核心技术有待进一步提高,要尽快走出低水平的重复。”

 

  结合煤炭行业特殊性,李贻斌认为,如何解决作业多样性与设备复杂性之间的矛盾,尤为重要。

 

  “井下作业流程复杂、环环相扣。以掘进工作面为例,既有掘进、运输等任务,也有临时支护等作业。若使用一个全能型机器人来完成这些工作,设计难度非常大,还存在可靠性等其他问题。如果设计多台机器人分别作业,又面临设备之间的协同效率、相互干扰等情况。”李贻斌指出。

 

  王国法也强调:“没有关键技术的支持,产品就不可能真正满足煤矿生产要求。”据介绍,由于研发进度滞后于企业发展需求、智能化建设技术标准规范缺失、技术装备保障不足、研发平台不健全等制约,煤矿机器人共性技术短板还很多,主要集中于供电、行走、通信、环境感知等方面。

 

  除技术本身,煤矿机器人作为井下新型装备,尚无完整的标准体系和煤矿安全认证系统。“产业配套能力有限,无疑会提高开发难度、增大开发工作量。”李贻斌称。

 

  中国煤炭工业协会党委书记梁嘉琨还指出,产业发展需要有智慧、有技术的人才,“没有专门人才,一切都无从谈起”。

 

  为此,黄玉治建议,要加强部际协调沟通,将煤矿机器人研发列入煤炭工业发展“十四五”规划重点工程,并加大政策扶持力度,推动煤矿机器人纳入《安全生产专用设备所得税优惠目录》,尽快完善相关法规支撑机器人广泛应用。


 

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