智慧煤矿：汇聚AI的力量

人工智能在煤矿行业发展已经超过十年，尤其是在自动化对煤矿减人、提高生产效率上取得了巨大的成就。“煤矿大脑”作为华为、精英数智与煤科总院合作的产物，是华为“平台+AI+生态”战略在煤炭行业的一次集中呈现。

煤海上的山西

相传女娲补天所用的五彩石是用山西所产的煤炭所炼。自古以来，山西就以其丰富的煤炭储量被称为“煤海”，全省有三分之一的地下埋藏着煤，成就了中国成为世界第一大煤炭生产国和第二大煤炭出口国。煤为山西提供了一半以上的财政收入和将近1/20的就业机会。全中国5800多处大小煤矿，年产约36.8亿吨原煤中超过一半的产量都运往电厂，生产71118亿千瓦时的电力，是经济发展的支柱。在煤炭生产中，安全是首要任务。优化煤炭安全生产过程是一件势在必行的工程。

科技的进步和发展帮助煤炭安全生产向着现代化、智能化有序迈进。自2010年以来，山西煤矿的事故大幅下降。这得益于《山西打造全国能源革命排头兵行动方案》中煤炭安全高效开采工程要求：大力推进机械化、自动化、信息化和智能化矿山建设，探索“互联网＋煤炭开采”，打造煤炭无人（少人）智能开采与灾害防控一体化的采矿新模式。目标是到2020年，煤矿基本实现智能开采，机械装备及智能化控制系统在煤炭生产上全覆盖，重点煤矿区采煤工作面人数减少50%以上；到2030年，实现智能化开采，重点煤矿区基本实现工作面无人化、顺槽集中控制。展望2050年，要全面建成安全绿色、高效智能矿山技术体系，实现煤炭安全绿色、高效智能生产。特别是人工智能的应用，要聚焦关键岗位、危险岗位，重点研发应用掘进、采煤、运输、安控和救援5大类38种煤矿机器人。

对此，山西煤矿安全监察局总工蔡建军表示，“我最关注的指标就是煤矿零死亡，这是我们的终极目标，如果有一天全省全国的煤矿达到这个目标了，那我们实现美好生活的梦想就实现了。”

安全生产，危险重重

煤矿安全生产的重点问题主要是井下工作场所危险，且危险性随时变化，比如运行中的采煤机和移动的支架、液压支架护帮板未护帮到位等不安全因素，导致附近区域危险性提升。同时，由于井下大量生产设备需要靠人眼判断状态，重复启停操作，面对井下这种作业场所多、设备多、操作枯燥重复繁重的特质，作业人员极易懈怠出 错。

第二，影响煤矿安全最大的因素是人，人是最大的风险，由于井下作业人员众多且自我约束力差，往往因监管不到位造成皮带坐人、追赶猴车，携带超规物品等三违行为发生，造成安全事故。而且“人管人”存在人情、懈怠、造假等风险，比如由于钻探造假，导致透水事故的发生，本质是人管人不到位的问题。

第三，现有自动化信息也存在瓶颈，一是有监控盲区，二是现有自动化系统缺乏智能感知能力，无法对作业场所环境是否安全、人的行为是否规范、设备的状态是否正常，做出类人的判断。另外，如今年轻人不愿下井，“装备替人”也是形势所迫。

精英数智总经理赵存会总结道：“造成煤矿生产不安全因素体现在人的不安全行为、物的不安全状态、管理的不安全因素三个方面。人工智能已经擅长解决相似场所的重复性工作，将人类从传统劳动中解放出来，但是，煤矿安全生产迫切需要人工智能扩大自动化的范围和信息化的深度。”

攻坚克难，智能先行

在促进煤矿实现智能化发展方面，基于人工智能、大数据等高新技术构建“煤矿大脑”解决方案，可全方位解决煤矿安全生产问题，提高工作效率和监管效率。

在危险场所，“煤矿大脑”可替代人的枯燥重复工作，比如通过计算机视觉技术，进行刮板输送机监测，减人增效。“内蒙古某煤矿年产2170万吨，全矿现有人员900余人。目前井下连掘（采）生产，同时有10台刮板机在工作，每班每台需要1人进行专门的启停操作，一班需要10人，三班需要30人。如果用装备取代这30人，一个工人年费用按20万计，则一年可节省600万元。高效的企业首先来自先进的理念——‘宁花百万上装备，不花一万增一人’。”

“煤矿大脑”可提示人的不安全行为（三违），比如通过计算机视觉技术，识别皮带坐人、追赶猴车及携带超规物品、轨道行车不行人等不安全行为，可以反馈到现场监控系统上报警提示，也可以形成软件记录，用于安全考核。

识别人员工作场所物环状态改变来保护人，比如通过计算机视觉技术，识别采煤机运行过程中架前有人作业、液压支架护帮板未护帮到位、采煤机喷雾不足等物环的不安全行为，可以反馈到广播系统报警提示，也可以形成软件记录，用于安全考核。

工程质量管理、生产过程管理不靠人，比如探放水打钻识别，无须管理者现场监督检查和验收，作业者实时收到验收结果，工作不到位的地方直接提示，帮助现场改进。

“计算机视觉技术让安全管理不靠人，通过识别皮带空载率、皮带堆煤、皮带跑偏等状态，进行远程提醒或将信号提供给皮带控制系统联动停机。还帮助我们识别水泵房巡检是否按时和到位的管理行为，进行现场提示，并生成巡检报表。识别调度室缺岗管理行为，并形成软件记录和报表，用于日常考核。”

“利用智能感知信息扩大自动化能力，以及驱动信息化的深入，实现煤矿现场安全的三个闭环，自动感知作业人员‘三违’行为发出声光报警，并自动生成‘处罚单’，像治理交通闯红灯和超速一样治理违章，提前发现和消除隐患，为煤矿智能化提供支撑。”赵存会说。

美好的智能生活蓝图

人工智能在煤矿行业发展已经超过十年，尤其是在自动化对煤矿减人、提高生产效率上取得了巨大的成就。“煤矿大脑”作为华为、精英数智与煤科总院合作的产物，是华为“平台+AI+生态”战略在煤炭行业的一次集中呈现。华为FusionCube智能边缘一体机、华为智能摄像机、华为云和企业智能EI，为煤矿大脑提供了强大的基础算力和 管理支撑，通过精英数智的算法能力，为煤矿大脑提供人工智能模型，预测预警算法和专家模型。

目前，“煤矿大脑”在全国包括山西、内蒙古、陕西等大量的煤矿进行了落地使用，实现了煤矿探水作业、瓦斯抽采作业等从井下验收的方式变成井上验收，极大地提升了煤矿生产效率，同时远程对作业合规、施工合规提供了智能的判断和告警，给煤矿打造了一个坚实的安全堡垒。

煤矿大脑帮助煤矿企业减少矿井作业人员10%，看护人、保护人避免安全事故，识别和预警影响连续生产的异常状况提高煤矿10%的有效工时，解放煤矿管理人员使其更多精力用在优化工艺，避免“人管人”；减少矿井作业人员和提高煤矿连续性生产可创造的直接经济效益，即使是年产百万吨的煤矿，也在3000万以上。

面向未来，在人工智能等先进技术加持下的智慧煤矿要继续扩展感知能力，增加听觉感知能力，并基于已有的物联传感数据，整合触觉、味觉、嗅觉感知能力，为装备厂商赋能升级为智能装备（机器人）。煤矿安全监察局总工蔡建军谈道，希望华为投入技术力量，与矿业生产各方高度合作，推进人工智能在山西煤矿生产的应用，实现零死亡的目标。

山西的煤矿企业一改传统的煤尘飞扬景象，在青山林木掩映中，煤炭经过封闭式皮带走廊运输，直接进入洗煤厂洗选，实现煤炭不落地。煤业矿区绿树成荫、环境整洁，美好的智能生活蓝图正徐徐展开。