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成功采一次煤 到底有多难啊,成功采一次煤 到底有多难呀

2023-09-05 12:50:30 科技资讯 作者:王东东

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煤炭,这看起来与你有些遥远的矿产,却为我们的生活运转提供着动力。它能用于燃烧发电,得以让我们在三伏天躲在凉爽的空调房内。它也可以用于生产化肥、合成纤维、合成橡胶等,转化成日常会用到的各式化工产品。

我们的生活离不开煤,但开采煤却并不简单,从下井、挖煤,再将煤运输回地上,这整个过程中将会遇到各式各样的难题。

2023年7月18日,山东能源集团、华为公司联合发布全球首个商用于能源行业的AI大模型——盘古矿山大模型,预计这个AI大模型能解决采煤中的各种技术难点。

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巷道内的煤矿挖掘机

工序本就复杂,各环节之间还得讲究配合时机。比如为了能维持源源不断的生产,采矿的同时需继续开凿新的井巷,也就是说一边在采上部较浅煤矿的同时,一边还得挖更多巷道通往更深处,而且挖掘新巷道的速度还不能慢于开采速度。

整个地下矿区里,交织成网的各环节得有条不紊地进行,才能保证开矿的顺利。然而,地下的环境充满着未知数,实施各步骤都面临着风险。

地下的煤质松软,矿工采煤时会进一步让地质松动,发生巷井坍塌的状况;若作业时挖到地下水,大量冒出的水可能淹没矿洞;矿洞内超标的瓦斯等气体也易引起气体中毒;除此以外,煤炭本就易燃,再加上作业时多产生粉尘,一旦有疏失,煤炭、粉尘就可能引起火灾、爆炸。

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(煤矿智能开采试验中心正在举行矿井安全生产技术比武)

为了应对这些风险状况,工作人员们会额外增加许多防护措施。比如为了防止塌陷,矿工们在采矿时需要加入“支护”的步骤,也就是在采矿的同时不断安装支撑结构顶住矿洞。针对矿洞内的有害气体,配备的专业仪器会实时监测矿洞内粉尘和瓦斯等有害气体含量。

此外,大量的规范也细致规定了采煤的作业标准,比如《煤矿安全规程》中的750多条细则就对各流程做了详细规范,涉及运输工具间距、掘进开井作业、采矿流程等等,小至工作每个机器的操作、工作人员的服装,都设置了数条需严格遵照的守则。

加强规范性的同时,也让采一次煤变得更不容易。每一次深入地下,都要过五关斩六将,严格重视每一个操作细节,才能安全、成功地采到煤。

采煤方式,正在被AI重塑

但是,即使有了各式各样规避风险的措施,采煤也不能说100%安全。而且,防范措施越多,就意味着需要耗费更多的人力、物力来确保监督机制的有效执行,这容易让采煤变得投入多但产出效率难提升。

安全与高效,似乎难两全。直到AI运用在能源行业,采煤方式开始出现了转机。

藉由在采矿机械终端安装摄像头、红外线探测仪等多个传感器获得监测数据,AI能进一步实时监测与智能分析采煤状态信息,提前预警异常状态。

比如,运输过程中将煤放在煤仓时,容易出现存在卡堵、穿仓等安全隐患。若在煤仓上部、下部皮带各安装一台高清摄像仪,采集煤流状态信息,引入AI技术对煤仓状态进行实时监测与智能分析,就能提前预警预报煤仓事故,发出报警信号。

(AI能实时监测煤流信息,一旦有异常,就能及时发出报警信号)

不只是能实时监测环境、机械,AI也能智能了解员工的行为状态。大部分矿井目前仍不同程度的依赖人工,靠人盯人的方式检查劳动保护用品穿戴规范性、井下各类场所巡检合规性等,人工检查难免会有疏漏,而依靠AI监测,能更高效掌握各个员工的状态。

2022年,山东能源集团旗下云鼎科技依托华为AI盘古大模型建设了人工智能训练中心,实现了中心训练、边缘推理、云边协同、边用边学、持续优化的人工智能运行体系和集团管控、煤矿执行的人工智能管理体系,促进了煤矿生产从人工管理到智能化管理的转型。

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(2023年7月18日,盘古矿山大模型首次商用发布会上,山东能源集团董事长李伟表达了对大模型的期许)

盘古矿山大模型可以使用在多个能源开采作业场景中,涵盖采煤、掘进、主运、辅运、提升、安监、防冲、洗选、焦化9个专业21个应用场景,包括人员误入危险区域及关键岗位行为状态监护、煤矿限员AI监管分析、防冲卸压工程打钻深度监管等等。

以防冲卸压工程打钻深度监管为例,传统防冲卸压施工监管时,需要先由工作人员在井下录制视频,再在井上对视频逐个进行人工核验。运用盘古大模型后,就能让专用摄像仪对施工过程动态监管,实时上传视频并进行智能核验,发现孔深不足等状况时,系统将及时进行声光告警。云鼎科技对此实际测试、运用后,发现这能降低80%的人工核验工作量。

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(李楼煤矿引入盘古大模型对卸压钻孔施工质量进行智能分析,辅助防冲部门进行防冲卸压工程规范性验证)

不只是有利于安全监管,盘古矿山大模型也有助于提升生产效率。像是在洗选煤和配煤场景中,相关生产工艺数据输入因素关系复杂,凭人工经验来判断效率低也不够准确。盘古大模型能通过山能厂矿实际数据进行建模,协助解决相关参数准确预测和控制的问题,提升精煤回收率。预期调试稳定后,精煤回收率能提升0.1%~0.2%,尤其在焦化配煤优化场景,盘古大模型可帮助配煤师提升配煤效率,预计原本1-2天的人工耗时可缩短到1-2分钟。

使用盘古矿山大模型后,就能让一些原本复杂、危险的工作交由更智能的AI完成,将人力安置在更核心且低风险的作业环节,从而让采矿变得更安全、高效。

能源行业的数字化时代,

正加速到来

AI技术并不是第一次使用在能源行业,在盘古矿山大模型之前,能源行业就已经在尝试数字化转型。

但是,以往使用的AI模型通常是小型、分散式的。云鼎科技在使用盘古大模型之前,也曾尝试开发过小型的AI模型,但是这样的开发仅局限在特定的行业场景,加上矿山领域的样本数据不共享,获取大规模数据难,这都让传统AI模型缺乏足够的数据量来深度训练,模型的精度仍不够准确。

并且,碎片化、定制化的算法模型开发模式,不仅开发门槛高,也无法沉淀、累积经验。早期能源行业尝试使用人工智能,就像单个作坊式的开发,难以形成一套可复制推广的经验体系。

使用百亿参数、十亿行业数据来预训练的盘古通用AI大模型,却很好地解决了这些问题。

一方面,它具有强大的发现异常样本的能力,能大幅降低异常样本采集难度,节省模型训练工作量。另一方面,针对矿山领域异常样本难获取的场景下,大模型只需输入少量样本,生成的应用即可达较高的识别精度,通过结合边用边学机制,可持续提升识别精度。

据云鼎科技的实验评估,与小模型相比,盘古矿山大模型的识别精度能提升20%左右。

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(有了盘古大模型,集控中心的工作人员可以更好地监控防冲施工等环节)

而且盘古大模型支持规模复制,已训练的模型运用到新的使用场景时,仅需要加入少量数据训练,即可满足商用要求。这样通用性强的大模型,能推广运用至能源行业的各个生产场景中。

高精度的AI大模型能变得真正实用,云鼎科技也在其中做了不少适配调试工作。

深度学习、大量计算需要足够的算力支持。云鼎科技在私有云上建立训练中心,以高额算力为基础,从而能让盘古大模型更快速地计算分析出精确结果。

同时,云鼎科技也开发了人工智能的应用管理平台,并组建多个因地制宜的产品系统,从而全流程管理盘古模型的多场景使用。

云鼎科技CTO王卜堂将这称为闭环管理,从模型的训练,到开发多样的人工智能系统,再到真正落为产品使用在采矿各场景,完成这全流程的闭环,才算是真正让矿业开发完成数字化升级。

目前,云鼎科技已基于盘古矿山大模型打造了各式样的AI运用,全面运用在山东能源集团的能源领域。未来,云鼎科技将开发更多产品,打造工业互联网平台,平台内的数据开放共享,加大数据的应用服务、安全服务,打造一系列的工业互联网技术解决方案。

(以盘古大模型为基础,云鼎科技将打造工业互联网架构的智能矿山解决方案)

这样的解决方案可以运用在智能选矿、综合自动化、智能运输等等,甚至不只是能源行业,也可以用在化工等多个行业中。山东能源集团将发挥作为产业链“链主”的示范引领作用,围绕产业链部署创新链,通过煤矿行业级人工智能平台实现场景孵化、赋能推广和生态运营,打造数字化的工业互联网创新生态。

云鼎科技基于盘古矿山大模型打造的工业化人工智能生产平台,已成为业界AI转型升级的新方向,能源行业的人工智能使用正加速从以往的“作坊式”,向新型的更具规模、可推广的“工厂式”转变。

在高精度大型AI模型的助力下,能源行业将再一次迎来新的蜕变,这个曾经“看地吃饭”的高风险行业,将迎来更安全的作业环境。挖一次煤,或许将变得不那么难,在高效自动化运转的机器网络下,煤将从地下更快运往各地,加速为这个世界提供源源不断的动能。

文章来源:答案如下

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