隨著知識經濟時代的到來，技術標準競爭越來越激烈。計量、標準、合格評定是世界經濟可持續發展的三大支柱。標準制定與技術發展和市場直接關聯。可以說，誰掌握了標準，誰就掌握了技術和市場發展的命脈。
煤礦智能化建設是一個多系統、多層次、多領域相互匹配融合的複雜系統工程，建立完整的煤礦智能化技術標準體系是建設智能化煤礦的基礎與指南。
作者：杜毅博
對於煤礦智能化標準體系的需求凸顯
目前，對於煤礦智能化標準體系的需求凸顯，主要體現在以下幾個方面：一是煤礦智能化相關概念混淆，缺乏統一的術語標準。二是各子系統缺乏統一設計標準、通訊配套規範，各系統信息難以集成，形成信息孤島。三是煤礦各子系統智能化水平發展迅速，亟須相關標準指導，規範相關功能和安全要求。四是煤礦網際網路平台、煤礦工業大數據、邊緣計算等技術亟須數據規範。五是煤礦信息安全成為煤礦安全的重要方面，亟須標準規範。六是智能化煤礦應進行分類分級建設，亟須指導系統工程建設的相關評價標準。
日前，八部委聯合發布的《關於加快煤礦智能化發展的指導意見》，將推進煤礦智能化標準體系建設作為核心基礎發展任務。
現有煤礦相關標準主要針對各關鍵設備基本安全與生產要求進行制定，少有對於智能化系統進行標準制定。目前，各大企業及研究機構對煤礦智能化相關標準進行研究，制定了部分設計及系統建設的國標、行標和企標，但是這些標準未能全面考慮智能化煤礦總體建設體系，因此具有一定的片面性與局限性。
建立體系性、繼承性和前瞻性的煤礦智能化標準體系，有助於開展煤礦智能化的頂層設計和總體布局，對於明確煤礦智能化的發展方向和重點任務，確保智能化相關技術在煤礦得到有效應用具有非常重要的意義。
與煤礦智能化技術體系一脈相承
煤礦智能化標準體系與煤礦智能化技術體系一脈相承。因此，構建標準體系需要先分析其技術體系。煤礦智能化是以智能生產、智能安全保障為核心，雲數據中心與高速信息網絡、位置服務為支撐，實現設計、地測、採掘、運通、洗選、安全保障等具有自感知、自學習、自決策與自執行的基本能力。
從架構上來看，整個系統採用分層設計，整體技術架構分為邊緣設備層、基礎設施層、數據服務層和智能化應用層，應用基於微服務架構（SOA）和「資源化、場景化、平台化」思想，整合海量數據，統一調度全礦資源，實現業務閉環和控制閉環。
邊緣設備層主要通過協議轉換和邊緣計算等構件精準、實時、高效的數據採集體系並進行執行，實現多源異構數據採集能力的構建。基礎設施層主要通過計算、網絡、存儲等資源的虛擬化，為煤礦智能化提供高速信息網絡、位置服務以及計算資源等信息基礎設施，實現對海量數據的處理。數據服務層提供煤礦工業APP創建、測試和部署的開發環境，向下調用設備、業務系統等軟硬體資源，向上承載應用服務，形成煤礦智能化的「工業作業系統」，打造各種場景的智能化解決方案，實現煤礦智能化的綜合生態。
綜上所述，煤礦智能化建設基於「全局優化、區域分級、多點協同」控制模式，以先進、智能、高可靠性的生產裝備為基礎，以泛在網絡和大數據云平台為主要支撐，依託前沿技術實現產業賦能升級，建設「運營一大腦，礦山一張網，數據一片雲，資源一視圖」和智能應用系統，形成智能化煤礦綜合生態圈。所以，煤礦智能化標準的建立先要對基礎性資源及共性技術進行標準化處理，形成標準化體系，在此基礎上搭建各種智能化應用系統，從而為煤礦智能化服務。
煤礦數據傳輸需要建設高速信息網絡。建設5G融合一張網，根據需求設計應用場景切片，以滿足不同帶寬、時延和接入密度的要求，從而解決煤礦工業網際網路落地最初數據採集一公里的問題，最終解決煤礦工業控制時延問題和高清圖像等大容量數據傳輸的問題。
建設煤礦雲數據中心，構建數據全生命周期管理系統，實現主數據元數據管理和算力的提升，打通信息壁壘。在此基礎上，基於大數據分析能力，對海量數據進行融合分析，構建煤礦大數據的數據服務，從而根據人工智慧算法構建智能數據引擎，實現業務邏輯快速組態化構建和智能決策。
用於智能化煤礦的雲邊端數據處理架構要根據業務需求下沉數據運算與控制響應，實現分布式數據處理，在邊緣層實現數據採集、存儲分發、數據實時分析和邊端設備的智能控制，在雲邊端協同管理，動態分配計算資源，以實現「全局優化、區域協同」。
最終，運用感知、計算建模技術實現物理空間的描述、預測、決策，實現物理數字空間的交互映射，並形成形象化展示、虛擬化推演，繼而實現全流程、全要素、全數據的集成和融合，在數據處理的基礎上達到數字孿生的可視化載體。
如何搭建煤礦智能化標準體系框架
煤礦智能化標準體系可分為以下六個方面：通用基礎——主要用來規範煤礦智能化的通用性標準，統一煤礦智能化思想；支撐技術與平台標準——針對建設中關鍵前沿技術、共性平台以及軟體進行規範；煤礦信息網際網路標準——對於礦井特殊環境、高效信息網絡體系架構以及關鍵技術進行規範；智能控制系統及裝備標準——針對煤礦生產控制涉及的智能化關鍵裝備及核心傳感器等進行規範；安全監控系統標準——針對井下環境、人員、設備安全監控系統進行規範；生產保障標準——規範保障煤礦安全高效生產涉及的設備可靠性及管理規範等。
通用基礎標準主要規範煤礦智能化的通用性標準，包括基礎共性標準、設計類標準以及評價類標準等方面。支撐技術與平台標準主要包括標識解析標準、大數據平台標準、邊雲協同標準、軟體平台標準等。煤礦信息網際網路標準主要包括煤礦信息網絡標準、煤礦通信網絡標準、煤礦定位網絡標準、煤礦信息安全標準等。智能控制系統及裝備標準主要包括綜采工作面智能化系統及裝備技術標準、綜掘工作面智能化系統及裝備技術標準、運輸智能化系統及裝備技術標準、供電智能化系統及裝備技術標準、洗選智能化系統及裝備技術標準、煤礦機器人技術標準及新型共性關鍵傳感器技術標準。安全監測及防控裝備標準主要針對井下環境、人員、設備安全監控系統及關鍵防控裝備進行規範，包括地質環境監測技術標準、通防安全監控技術標準、電氣設備安全監控技術標準、人員安全監控技術標準、應急管理與救援智能化技術標準等。生產保障標準規範保障煤礦安全高效生產涉及的設備可靠性、生產決策管理規範等，包括設備可靠性標準、融合決策標準及管理類標準等。
建標準體系的關鍵任務有哪些
煤礦智能化標準體系建設的關鍵任務應包括以下幾個方面。
一是頂層設計，協同共建。組建總體標準規劃組，組織各煤礦相關單位成為整體，設立煤礦智能化標準體系建設專項，明晰建設的目標與方向。
二是立足當前，強化基礎。加快煤礦智能化建設術語、通信傳輸協議、數據存儲、數據融合管理，以及智能化煤礦評價標準等基礎共性領域的技術規範與標準制修訂。
三是協調規劃，確定邊界。加強相關專業領域標準之間、行業標準與國家標準之間的協調；建立煤礦智能化標準一致性、符合性檢測體系和技術平台，確保標準體系的科學性、有效性和前瞻性。
四是需求牽引，試點示範。與智能化煤礦試點示範工作密切結合，通過試點示範挖掘標準化需求，總結先進的技術、產品、管理和模式，採用標準的形式固化試點示範的成果，並在全行業推廣。
五是加強宣貫，創新發展。構建煤礦智能化標準評價體系及推廣策略，加強煤礦智能化系統、產品和服務的行業准入管理，形成標準制修訂、宣貫應用、諮詢服務和執行監督的閉環管理體系。
（作者系中煤科工集團開採研究院有限公司副研究員）
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來源：中國煤炭報 編輯：董衡
責任編輯：張瑩