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胡青松教授:再论智能煤矿建设路线-基于人工智能 3.0 视角

2022-03-29 18:58:40  来源:煤炭科学技术  作者:胡青松
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  合理的建设路线是煤矿智能化技术落地应用的重要保障。指出智能煤矿=煤矿智能化愿景+人工智能3.0特征,只有实现了人工智能基本要素,才能让传统煤矿企业发展出“智能”;只有遵循煤矿企业发展规律、以煤炭行业高质量发展为愿景的人工智能,才能称为煤矿智能化。提出一套人工智能关键要素驱动的智能煤矿建设思路,它包括煤矿应用、计算能力、知识库、算法库和数据设施5大部分,简称ACKADa( Application,Computing,Knowledge,Alogorithm,Data)。应用平台包括一个大平台、若干小平台和N个子系统,数据设施包括感知网络、骨干网络、自动化改造与综合接入、大数据中心,计算能力包括边缘计算、云计算和部分大数据中心设施,算法库包括智能设备健康算法、智能采掘算法、智能定位导航算法、智能视频分析算法等,知识库包括周知型知识库和习得型知识库。相比其他建设方法,ACKADa思路的建设内容更加完整合理,且具有理论上更易理解、实践中更易使用的优势,并能将综合自动化、矿山物联网、大数据、云计算、边缘计算等技术统一在一个井然有序的逻辑体系。

研究背景

  智能煤矿是继单机自动化、综合自动化、矿山物联网之后的又一次煤矿信息化浪潮,融合了云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能(Artificial Intelligence,AI)等先进技术 ,通过信息精准采集、网络化传输和规范化集成,实现全矿信息可视化展现,生产设备和生产过程自动化操作,进而为生产、安全、调度、人员定位、监测监控、灾害预警、智能排产提供智能化服务,并具有自学习自演化能力 。当前我国尚处于智能煤矿初级阶段 ,以王国法院士为代表的专家学者从顶层设计、框架结构 、关键技术 、开采模式 、标准体系 、建设方法等方面开展了卓有成效的研究,颁布了国家层面的智能煤矿发展意见 ,构建了智能煤矿建设和评价标准 ,山东、山西、内蒙古等煤炭大省制定了实施方案,并实施了智能工作面和智能煤矿示范工程。笔者也在此领域进行了深入探索,提出了“3115”智能煤矿建设路线 ,阐述了需要建设的主要内容和实施步骤,并依据该路线进行了大量工程实践。尽管整个社会已初步形成政产学研用建设智能煤矿的合力,但是仍然存在一些质疑之声:①智能煤矿的框架结构太过复杂,要建设的内容太多,如何才能捋清这些建设内容之间的关系,以便在方案制定和实施过程中有条不紊;②智能煤矿的这些内容是否能够实现,应该怎么实现;③有些厂家呈现的只是矿山物联网、综合自动化、数字矿山的内容甚至部分内容,但是也将之当作智能煤矿甚至智慧煤矿宣传,那么智能煤矿与这些技术到底存在什么区别。显然,智能煤矿是人工智能在煤矿领域的应用和延伸,“智能”是区别于以往煤矿信息化发展阶段的核心要素。从人工智能3.0的内在特征和智能煤矿的发展目标出发,指出智能煤矿建设=煤炭产业高质量发展愿景+人工智能3.0特征,将智能煤矿与人工智能、大数据、云计算、综合自动化、矿山物联网等技术纳入统一架构,构建起一套人工智能关键要素驱动的智能煤矿建设思路,即“煤矿应用+算力+知识+算法+数据”思路,简称ACKADa(可读作“阿卡达”,意为(Application, Computing, Knowledge, Alogorithm, Data)。

1 内容概要

1.1 人工智能3.0与智能煤矿建设1.1 智能煤矿愿景与人工智能特征

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  图1 各代人工智能的核心要素

1.2 智能煤矿ACKADa建设思路

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  图2 ACKADa智能煤矿建设思路

2 ACKADa建设思路的实施要点

2.1 智能煤矿的数据设施建设

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  图3 智能人体与智能煤矿的类比关系

2.2  智能煤矿的计算能力建设

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  图4 异构数据接入方式

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  图5 智能煤矿中的“端-边-云”

2.3 智能煤矿的算法库建设

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  图6 移动目标定位算法库建设

2.4 智能煤矿的知识库建设

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  图7 智能煤矿分类分级评价指标体系2.5 智能煤矿的应用平台建设

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  图8 智能煤矿的应用平台3 ACKADa思路进一步探讨

3.1 ACKADa思路与“3115”路线对比

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  图9 ACKADa思路与“3115”路线的内容对应关系

3.2 ACKADa建设思路的优势特征

  1)以人工智能3.0特征为核心,在理论体系上更易理解。

  2)具有清晰的建设路标,在工程实践中更易使用。

  3)以人工智能3.0特征为纽带,将纷繁杂乱的技术变得整洁有序。

4 结 论

  1)智能煤矿= 煤矿智能化愿景+人工智能3.0特征=煤矿应用+“算力+知识+算法+数据”。智能煤矿是人工智能在煤炭行业的应用和拓展,只有实现了人工智能基本要素,才能让传统煤矿企业发展出“智能”;只有遵循煤矿企业发展规律、以煤炭行业高质量发展为愿景的人工智能,才能称为煤矿智能化。

  2)ACKADa智能煤矿建设思路从数据设施、计算能力、算法库、知识库、应用平台5个方面展开,其中数据设施包括感知网络、骨干网络、自动化改造与综合接入、大数据中心,计算能力包括边缘计算、云计算和部分大数据中心设施,算法库包括智能设备健康算法、智能采掘算法、智能定位导航算法、智能视频分析算法等,知识库包括周知型知识库和习得型知识库,应用平台包括一个大平台、若干小平台和N 个子系统。

  3)ACKADa思路与“3115”路线都包括完整的计算能力和应用平台,但是ACKADa思路具有算法库和知识库,其建设内容更加完整合理,且具有理论上更易理解、实践中更易使用的优势,并让综合自动化、矿山物联网、大数据、云计算、边缘计算等技术统一成井然有序的逻辑体系。


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