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CMIC:借鉴国外经验提高我国矿山物联网安全

发布时间:2017-06-30 09:39:05

来源:赛迪智库

作者:李泯泯 高宏

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  【CMIC讯】在全球范围内,矿山产业的安全问题一直是一个极大的挑战。在2016年全球矿山产业十大趋势中,改善安全问题被列入其中,得到各国更深度的重视。物联网是我国七大战略性新兴产业之一的新一代信息技术产业的重要组成部分,将物联网应用到矿山安全领域,通过各种感知、信息传输与处理技术,能够实现对真实矿山整体及相关现象的可视化、数字化及智能化,提升矿山本质安全水平。发达国家矿产业的伤亡率相对较低,这与其先进的开采技术和对工作人员的防护措施固然密不可分。本文通过总结我国矿山物联网发展的现状及国外经验,为加快矿山物联网在我国安全领域的应用提供积极政策建议。
 
  一、我国矿山物联网应用现状
 
  (一)物联网技术在矿山安全领域加速部署
 
  据工业和信息化部统计数据显示,2014年我国物联网产业整体收入达到6000亿元以上,初步具备产业、技术和应用基础。目前我国拥有煤矿企业13000多家,非煤矿山企业10万多家,矿山物联网的发展前景广阔,应用范围正在逐步扩展。一方面,国家政策为矿山物联网发展提供了有效助力。我国在2013年6月底已完成了全国煤矿和金属非金属地下矿山的“六大系统”建设,人员定位系统、通信联络系统和检测监控系统的建成为部署感知矿山奠定了基础。同时,2015年《中国制造2025》正式出台,对提升矿山安全生产可视化、智能化和数字化提出了更高要求。另一方面,物联网技术在矿山安全领域初见成效。据初步统计,2016年煤矿事故249起,亡人538,较2014年相比分别下降51.1%和42.2%,这与物联网技术促进矿山机械化、智能化和信息化密不可分。我国于2014年已初步建成新型安全绿色智慧矿井示范矿井1个、兖矿(鲍店)等示范项目3个,试点工程2个。到2020年,国家要求建成30个智慧矿山示范工程,完全实现安全管理和智能开采。
 
  (二)矿山物联网发展受技术和人才制约
 
  物联网技术在安全生产领域尚处于起步及探索阶段。一方面,当前我国物联网在矿山安全领域应用的相关技术基础较为薄弱,阻碍物联网安全应用。一是技术标准不足,尚未建立适合矿山领域安全发展的矿山物联网技术标准体系;二是专用传感器应用受限,缺少高精度、高可靠性、低价、低能耗,且能够适合矿山井下复杂环境的智能传感器;三是部分核心技术有待突破,目前地压、瓦斯突出、生命探测等矿山灾害预警和救援技术还未成熟。另一方面,由于矿山工作条件艰苦、危险性较高,很难吸引高学历人才,导致我国矿山从业人员专业素质整体水平较低,高学历的安全管理和技术人员短缺,特别是小矿山从业人员中,农民工比例可达90%。人才的匮乏导致矿山企业缺乏创新活力。
 
  (三)矿山物联网发展规模因资金压力受限
 
  我国煤炭行业发展下行压力大,利用物联网技术能够提高矿山事故预防、灾害预警、应急救援能力,大幅提升矿山生产和安全运营水平,国家层面也在积极主动的推动相关工作,但受制于资金等多方面压力,企业引入物联网的积极性并不高。首先,物联网技术和思维的引入,将改变矿山原有的安全管理方式,而矿山企业经过多年的发展,已经建立了一整套完整的安全管理体制,改革之痛和人员的调整都成为矿山企业引入物联网的顾虑。其次,安全投入的特征在于先期投入高、资金回收慢、隐含效益高等,物联网在矿山安全领域的应用亦是如此,整个系统的建设费用很高,而其所产生的安全收益主要体现在避免事故挽回的直接和间接损失。第三,矿山企业“重生产、轻安全”的现象依然存在,加之近几年煤炭价格持续走低,矿山企业经济效益不断下滑,安全投入压力较大,企业可能会出现安全投入“打折”的情况,不利于物联网的应用。
 
  二、国外矿山物联网发展经验
 
  (一)信息技术革新不断涌现
 
  信息通信技术(ICT)和科技创新正在全球矿产业快速涌现。有足够的数据表明,矿业公司比以往更加重视信息和通信技术的应用。据预计,全球矿业在信息通信技术方面的花费将以5.4%的复合年增长率进行增长,从2010年的163亿美元增至2018年的260亿美元。而在加拿大,物联网的增长速度将是整个信息通信技术领域的至少10倍。矿业公司正在越来越多的运用物联网的解决方案来提升自己的作业环境及安全系数。这些方案包含预见性维护的大数据分析、保障操作安全的数字化矿山尾矿监测、换气通风控制、控制成本和减少能源足迹。但是伴随着不甚景气的矿产行业,产业创新的资金来源成为了最大的挑战。如何在矿业部门对物联网技术进行可靠、高效的应用,如何利用大数据来对操作过程进行分析及快速反应,已经成为当今矿业公司能否在同行中脱颖而出的致胜关键。
 
  (二)矿山安全及效率得到高效提升
 
  国外矿产行业运用物联网技术使得矿山安全及效率得到极大提升。一是运用远程操控驾驶车辆提高安全及效率。物联网技术可以避免工作人员身处危险的环境中。例如车辆可以安装制动器和车载控制系统,同时配置距离和定位传感器,实现无人驾驶和远程操控。二是远程管控人员和设备的安全。井下人员定位监测系统可以实时定位在矿山中工作的人员的位置,另外运用物联网技术可以对设备的日常维护及安全性进行追踪。三是实现矿山的全数据分析和全面连接。物联网技术对矿产业最重要的一点贡献就是实现了全面连接,可以使矿业公司通过收集实时数据进行分析预测。对各类数据进行收集整理和分析汇总,可以极大的提高生产力。同时,在矿山内部、尤其是地下矿山中安置传感器,可以随时监控矿山内温度,通过电脑数据库的自动分析来确保矿山的安全性,使工作人员的操作环境更加可靠。
 
  (三)企业致力于推进物联网技术应用
 
  出于自身利益考虑,国外矿产企业积极践行物联网技术。英国力拓集团启动了一个远程控制的自主机械设备,称其为“未来矿山”计划。从2007年至2013年,通过该计划,力拓已经将无人驾驶矿用卡车投入使用,在西澳大利亚首府珀斯建设了远程控制中心,同时,该公司还在开发无人驾驶列车和自主钻井系统。远程控制中心通过从矿区所获取的可视化数据和大数据分析,从而对自主机械的全部运行工作进行远程控制。加拿大的邓迪贵金属公司实施“揭开盖子”方案。通过物联网技术的运用可以进行实时监控,即揭开了孔洞的盖子,将一切内部操作可视化、透明化。该计划在地下矿山部署无线网络,通过无线射频(RFID)标签识别定位追踪人员及机器设备,并在3D的地图上进行叠加显现。这些企业通过物联网技术的运用,在提升采矿效率的同时有效保障了工作人员的安全。
 
  三、对我国的启示
 
  为加快推进我国矿山物联网的发展,当前政府应当制定哪些政策措施最为紧迫,借鉴国际经验,提出如下三点建议。
 
  (一) 加大矿山物联网技术的研发力度
 
  纵观国际化矿产公司均已开始使用物联网技术进行矿产开采及加工运输,大大提升了生产率,进一步保障了员工的安全、减少了事故的发生。因此,政府一方面应鼓励企业为满足市场日益增长的能源需求,鼓励企业大力发展创新技术,支持矿山物联网重大项目的建设。针对产业核心技术和高端战略产品进行科技支撑项目立项,对重点、难点技术进行攻关,如矿山实时工况、软件及系统集成、利用RFID标签进行人员和车辆追踪定位等。在有条件的物联网企业及高校建立重点实验室,成立科技成果转化平台。另一方面,政府要推动在有条件的地区打造矿山物联网特色产业示范园区,形成优势互补、互惠共赢、资源共享、协同分工的局面。培育智能矿山物联网产学研体系,结合高等院校、研究机构、高新技术企业的先进技术,建设矿山物联网的技术支撑团队。推动物联网产业的资源集聚,进一步完善产业配套,软硬件结合发展,形成完整的产业链。
 
  (二) 鼓励招才引资,加大产业资金投入
 
  国际企业在发展矿山物联网技术时投入了大量成本,并有高端技术人才进行数据分析和后台操作,提供技术支撑。我国应加大对矿山物联网技术的资金投入,建立财政专项资金投入机制,对新型产业战略性创新发展、突破性技术研发、示范性创新企业、优秀人才培育机构给予资金支持。设立矿山物联网创业引导基金,拓宽融资渠道,发挥政府引导作用,吸引国内风投企业对产业进行投资,并且鼓励有条件的优秀企业在国内外上市,为中小企业的发展寻求资金支持。另外,为了培养矿山物联网的高新技术人才,我国可在高校内设置相应专业。鼓励高校与企业全面合作,设置高层人才激励机制,鼓励高精尖人才或团队进行自主创业。
 
  (三) 加强企业引导,提升矿山企业引入物联网的积极性
 
  一是继续加强安全产业的培育和引导,让企业充分认识到安全产业隐含效益高等特征,物联网在矿山安全领域的应用属于安全产业范畴,要引导矿山企业认识到其潜在的安全收益和经济效益,提升企业积极性。二是引导矿山企业适应经济新常态,深化矿山企业转型升级,鼓励企业改革创新,通过技术创新、体制机制创新,提升企业生存能力和核心竞争力。三是强化矿山企业安全生产检查督查和专项整治,督促企业加强安全生产意识,提高安全投入,通过物联网等技术手段提升安全生产水平,充分发挥企业安全生产主体责任。

责任编辑:拂晓晨风

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