什么是工业物联网智能控制系统？

工业物联网应用

工业物联网的主要目标是为制造业提供智能解决方案。IIoT
为制造商提供了一系列好处，包括创新、降低维护成本、提高效率和减少非生产期。物联网设备可以显着帮助公司改善运营。这项技术有许多应用，并且在不断发展。

工业物联网是一个连接对象和计算设备的生态系统。一切都可以连接到网络以交换收集的数据。将多个设备连接到 IP
网络并设置常规数据分析非常容易。这使得实时数据可以轻松地与参与工业流程的其他用户共享。它还可以帮助制造商降低成本并提高产品质量。制造商可以从 IIoT
技术带来的好处中受益匪浅。

根据搜狐网信息，该技术特点如下：
1、煤矿智能化开采模式应具有创新性与多样性。由于我国煤层赋存条件复杂多样，应按煤层赋存条件与开采目标的差异，建立不同类型的煤矿智能化开采模式，且每种类型的煤矿智能化开采模式均应具有创新性的智能化开采工艺、技术与装备，提高对特定煤层赋存条件的适应性。
2、煤矿智能化开采模式应具有较高的可靠性与可 *** 作性。煤矿智能化开采模式应基于物联网、云计算、大数据、人工智能等创新性发展成果，选择稳定、可靠的工艺、技术与装备，提高相关技术与装备的可靠性与可 *** 作性。
3、煤矿智能化开采模式应力求简单和可复制、可推广。由于受煤矿井下恶劣生产环境、狭小工作空间等因素制约，煤矿智能化开采相关技术与装备应优先采用模块化设计，简化开采工艺与流程，提高智能化开采技术与装备的适用性，且对不同区域类似煤层条件具有普适性、可复制性与可推广应用价值。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是：“Internetofthings（IoT）”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新20是物联网发展的灵魂。

活点定义：利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素（所有的设备、资源及通信等）都是个性化和私有化。

TG462系列工业级物联网网关是一款采用ARM架构高能效处理器作为主控、采用Linux作为 *** 作系统的嵌入式工业计算机。

主要应用以下行业

电力：电压电流数据实时监控报警、城市电网、路灯控制;

环保：实时数据采集自来水、污水管道、泵站与水厂实时监控维护;

交通：机动车辆、车牌抓拍监控系统、车辆违章监控、交通灯控制;

安防：远程门禁系统监控、防盗装置报警;

能源：煤矿、石油、天然气、油田数据采集、供暖系统监控;

近日，华为举行军团组建成立大会，宣布正式成立煤矿军团，从煤矿开始进军智能矿山行业，让煤矿乃至采矿业拥有真正绝对的安全。华为为什么要“挖矿”，依靠最先进的F5G技术，会给我们矿业带来哪些颠覆性的变革？

一 煤矿安全为什么异常重要？

煤矿开采大多为地下几百米甚至上千米深巷道及工作面，煤矿要不不发生事故，一发生事故就是大事故，煤矿安全生产一直是倍受 社会 各界关注问题。 近年来，中国接连发生重特大煤矿安全生产事故，造成严重人员伤亡和重大财产损失，一批相关政府官员因被问责。国家能源局数据，截至2020年底，全国煤矿数量4700处，原煤产量39亿吨，2020年死亡事故122起，死亡225人。

2010年至2020年，煤炭在中国一次能源消费结构中的比重从692%降至568%，但占比仍过半。虽然国家能源局逐步减少煤矿数量，但未来几十年煤炭仍然是中国能源的主要来源，煤矿安全依然是重中之重！

二 煤矿难在安全和后继无人

相比其它类型矿山，煤矿地质条件更为恶劣，容易发生塌方、透水、瓦斯爆炸等事故，工作环境是高温、高湿、高粉尘；采掘的工作面长达200-300米，现场状况极其复杂，不确定性高，危险系数大；

行业最大的挑战是安全问题，安全问题首先是安全架构问题、管理规程问题，背后是人员 *** 作规范问题，这些问题必须通过平台化和数字化手段来解决。在煤矿智能化进入全面加速的关键阶段，要实现“安全、少人无人”，最关键的挑战是以下方面：

第一，缺少统一的行业标准： 缺乏统一的信息化、智能化建设的标准指导，各信息系统间无法互联互通，演进困难。

第二，各种生产设备接口不统一，七国八制 ：IT应用与OT设备制式多样，跨系统集成复杂度高， IT与OT难融合，生产数据上不来或者没有统一格式，海量OT设备数据不能通过IT手段进行分析与建模，严重影响数据价值发挥。

第三，缺少统一的 *** 作系统： 需要一个国产、自主可控的物联网 *** 作系统，来实现数据统一格式和接口的定义，打造煤矿设备接入层的统一标准和架构。继而为后续数据共享、应用部署打下坚实的数字底座基础。

第四，数据孤岛： 烟囱式的系统建设，独立部署且维护成本高，并严重制约了数据的流通与协同应用。

第五，后继无人： 煤矿行业还有一个很紧迫的现实问题，那就是下井作业出现后继无人的尴尬局面，目前矿工的年龄都普遍高于45岁，而年青人宁愿当快递小哥，即便收入高也不愿意从事这么辛苦又危险的职业。如果我们能帮助这个行业实现远程开采，穿西装打领带在办公室作业，情况就不一样了。

三 华为为什么要先挖煤？

华为为什么选择从煤矿入手呢，铺开做整个矿业开发不行吗？

任正非公开表示，华为把信息通信技术应用到矿山中，最主要是帮助煤矿实现智能化。他举例说，目前山西的井下瓦斯预警防爆系统做得很好，但是要用4根线连接，其中有两根电源线、两根信号线。当华为技术应用到井下以后，瓦斯传感器就不再需要线了，向上传输用无线电，不仅在坑道里可以随意布置，而且可以随着矿机任意前进，不需要因为布线导致矿机的采掘移动进展变慢，从而提高产出能力。

据了解，目前先做煤矿，这是内部的一个刚性要求。为什么呢？华为做事强调一个方法，叫饱和攻击，确定战略以后，就集中力量攻破一个“城墙口”。而矿山开发的“城墙口”就是煤矿。煤矿的场景也是最复杂、挑战也是最大的，如果要求最高的煤矿场景都能做好，那么华为也随之打造出了领先的、经受了严峻场景考研的解决方案，复制应用到其它矿业领域，也会更加容易。

在5G等通信技术、云计算、大数据技术应用方面，世界上多数信息通信公司均没有选择将矿山作为突破口，但华为选择矿山第一个吃螃蟹，其准备用30年的积累来改变这个行业。在矿山开发中，煤矿是最难的，任正非表示，中国现有4700多座煤矿，如果能把这些煤矿做好，在煤矿领域积累的经验，很容易就可以外溢到其它非煤矿山。

“如果我们真正实现了这一步，对加拿大、俄罗斯在北冰洋地区的矿山开采将有非常重大的意义。冻土地带的条件极其恶劣，人们不愿意在那里生活，这么丰富的资源在那里睡觉，如果无人方式开采，这些资源都被开采出来，对人类 社会 将有重大贡献。”

四 华为能为采矿业带来哪些变革？

F5G提供的综合优势，才能支撑起智能矿山的未来。在那个智能井下世界里，煤矿将会拥有真正绝对的安全。华为煤矿军团董事长邹志磊表示，华为不做挖煤机器，不做传感器，不做应用软件，而是聚焦ICT基础设施，通过打通煤矿所有环节的信息流，实现无人化和智能化，让“挖煤卖煤不见煤”。

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智能矿山整体架构

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4个应用

①设备远程 *** 控

利用5G高速率、低时延、大连接、高可靠等特性，远程超控挖机，让井下巡检和安防机器化，让采矿无人化，尤其是采矿可穿着西服坐在舒适的 *** 控室内挖矿，实现煤矿固定场所无人值守，关键环节机器人替代，助力实现智能化采矿，减人60%，单班人数减少10%-20%。

远程 *** 控挖矿解决了工人的安全问题和工作环境，现在年轻人都不愿意到矿山上工作，矿山招工是很大难题。矿工大多五六十岁，年轻的人员都不愿意上矿山工作。为什么目前5G矿山能招到大学生，因为他只需要坐在空调房里 *** 作挖掘机就可以了，所以解决了矿山招工难的问题。

②纯电动矿车

纯电动矿车一是上坡空车用电，下坡反向充电，下坡能量回收；二是下坡时电机反制动比刹车片更有效；三是下坡用电量只有柴油机的1/5，节约4/5，安全、节能和环保，效益巨大；四是特殊路况也不怕，出勤率高；五是高可靠，维护少。

河南洛阳钼业采区内有运输车辆270台，进行矿石、排渣运输，其中有130台为纯电动无人矿卡，2020年改造为无人矿山采掘能力2000万吨。

③无人驾驶及调度系统

无人驾驶在矿山行业应用有两个优势， 一是解决安全问题， 矿山行业是高危职业，它的司机比传统乘用车司机的安全性要求更高也更危险。无人驾驶可解决安全问题，所有的车上没有司机，矿工不下矿，人员零伤亡； 二是智能无人运输， 一键启动，自动编队，高效运输。假如矿山有30-50台无人矿车，这时候后台只需一台电脑调度即可，不需要人，但是远程调度室需要坐两个人起辅助作用，紧急情况下需要人工干预；三是智能系统调度，智能规划运输路线，动态调整车铲比，减少运输车等待时间，提高装载效率；四是节约成本，一般司机工资一年十来万，有人车变成无人车后，司机的钱可以省回来；五是生产过程无污染，破解环保和检查等“停工令”。

④精准测绘和协同作业

5G无人机和AI技术，及时获取矿石储量，精准制定开采计划；协同掘进机、挖机、液压支架、矿车等设备作业，打通数据孤岛，打造标准化、集成化的统一数字平台，实现矿山应用赋能、数据共享。

晋能控股集团塔山煤矿，是国家能源局千万吨智能化矿山建设试点单位。截至目前，塔山矿已完成4个智能化综放工作面的建设，矿井总计安装5G基站128台，已实现井上下5G信号全覆盖，可以支撑井下综采设备的远程 *** 控，掘进机、挖煤机、液压支架等设备通过5G技术具备了实时远程 *** 控功能，可以使实现对爆破、采掘、传输全过程的高清监测与控制。实现了矿井设备远程协同运行维护，“5G+智慧煤矿”初具雏形，基本实现“机进人退”的目标。

五 智能矿山效益如何？

传统矿山和智能矿山相比，主要有三大好处，一是省人力，按年开采1000万吨矿山为例，运距3公里以内核算，人员减少到50%以上，5年人工成本节约656万；二是提效率，单车自动驾驶提升至30公里/小时，运输时长由16小时升24小时；三是增效益，5年直接收益9342万，人员伤亡降低为0。

完整的物联网系统包括三部分：移动入口、云、端。
移动入口：可移动的控制终端，如手机、平板。
云：就是“信息媒介”云端，在此数据被进一步传输或者处理。
端：即各种物联接入终端。确切说来，其不是指简单的传感器。因为如果传感器只能采集数据是没有意义的，这里的端是指有接入云端能力的接入端。
简而言之，就是“端”通过互联网接入云，手机等“移动入口”接收“云”的数据并通过“云”反馈信息给“端”，从而实现远程控制。

该系统主要由井上设备和井下设备组成。井上设备包括广播管理中心（即控制中心）、对讲机、摄像机、广播终端、功率放大器、音柱、环网交换机及电源等。有比较好的煤矿通信系统是重庆电欧科技有限公司。

煤矿通信系统是煤矿六大系统之一，在煤炭生产中占有举足轻重的地位,煤矿通信联络系统 communication system在生产、调度、管理、救援等各环节中，通过发送和接收通信信号实现通信及联络的系统，包括有线通信联络系统和无线通信联络系统。

而苏州国诺信息科技有限公司在通信系统方面就很不错。该公司坐落于江苏省苏州工业园区西交科创园内，从创始之初致力于散料工厂智能化系统、工业物联网系统、矿井自动化系统、DCS控制系统等领域深挖研究，不断创新、不断突破，最终在煤矿、电力、能源、冶金、化工等行业，用我们自己的高端设备和应用技术，解决计量难、控制难、管理难等问题。

6月6日，国家重点研发计划“大型矿井综合掘进机器人”项目启动会暨实施方案评审会在山西焦煤举行，标志着该项目正式落地山西焦煤。 作为 科技 部支持的国家重点研发计划“智能机器人”重点专项2020年度3个煤矿机器人项目之一，该项目拟用3年时间完成研发。项目研发成功后，可切实缓解改善煤矿采掘衔接紧张，实现大数据、人工智能与煤矿掘进、安全高效开采的有机融合，切实将一线掘进工人从最艰苦、安全无绝对保障的作业环境里解放出来，让矿工更加体面地工作和生活，对推动煤炭开采方式变革和山西省转型综改具有重大而深远的意义。

能源在我国国民经济发展过程中仍将继续扮演至关重要的角色。 由于我国尚未完成工业化，城镇化水平还将持续提高、电气化水平还有很大提升空间，尚处于对能源和原材料消费最旺盛的阶段。其中煤炭是我国城镇化建设的重要能源，2020年，全国煤炭消费量约401亿吨、同比增长09%，预计2035年煤炭占我国一次能源消费比例仍在40%以上。因此， 对于煤炭行业，我国一直在致力于推动智能化、化解过剩产能，提高能源利用率。

煤矿智能化是煤炭高质量发展的技术支撑， 我国采煤技术经历了人工炮采、普通机械化开采、综合机械化开采和目前的智能化开采4个主要阶段。煤矿智能化是第4次煤炭行业重大技术变革。

煤矿机器人就是推动煤炭行业智能化的关键一环。《煤矿机器人重点研发目录》将煤矿机器人分为掘进、采煤、运输、安控、救援五大类。在“十三五”期间，我国累计淘汰落后产能约107亿吨，面对煤矿智能化，开展了“大型矿井综合掘进机器人”、“复杂地质条件煤矿辅助运输机器人”、“面向冲击地压矿井防冲钻孔机器人等应用示范类”的专项，取得了一定成果，并对一些指标进行了规范。

在2019年初，《煤矿机器人重点研发目录》公布，提出聚焦关键岗位、危险岗位，重点推进5类、38种煤矿机器人研发。随着国家政策出台，不少科研机构、煤炭企业以及机器人制造企业开始 探索 研发煤矿井下机器人。

在十四五这一新发展时期，我国对于提高能源效率提出了新的发展要求，相关专项方向也进行了一定调整。

2020年3月，国家发展改革委等8部委印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》（以下简称“意见”），对于煤矿智能化发展提出了新方向和新条件，并再次强调了将持续深化煤炭行业智能化发展的目标任务。

“意见”指出，煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，需要将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装备等与现代煤炭开发利用深度融合，最终形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能系统，从而能够实现煤矿开拓、采掘（剥）、运输、通风、洗选、安全保障、经营管理等过程的智能化运行。这种一体化、智能化发展方向对于提升煤矿安全生产水平、保障煤炭稳定供应具有重要意义。

而在2021年4月6日，安标国家矿用产品安全标志中心有限公司（以下简称安标国家中心）发布了《煤矿井下机器人安全标志管理方案》《煤矿井下机器人基本安全要求（试行）》，又对煤矿机器人提出安全要求，相关要求进一步明确、标准不断完善。

目前，我国一些煤矿正在开展智能化建设工作，但存在基础理论研发滞后、技术标准与规范不健全、平台支撑作用不够、技术装备保障不足、高端人才匮乏等问题。

同时，从市场需求、政策需求和技术要求等方面来看，煤矿机器人推广应用的难点也非常大。从需求方面来说，煤矿灾害发生不属于煤矿的常态事件，一些智能机器人的使用频率较低，研发迭代的速度不快，使救援效果受到一定影响。并且，煤矿救灾机器人需要专业团队进行维护和保养，需要培养专业 *** 作人员队伍，而建立起这样一支专业队伍，成本相对较高。同时，安全许可、检测评定以及标准化等方面的政策和法律法规需要更加明确，引导煤矿机器人推广应用得更加高效合理。

此外，技术提升也是推进煤矿救灾机器人发展的一个重要方面，尤其在防爆设计、防爆材料、轻量化结构、电子设备集成化、人工智能以及测试手段等方面。这些是煤矿救灾机器人走向实用化过程中要解决的问题。有人提出，可借鉴其他领域的人工智能技术，应用到煤矿机器人中来，如语音识别和分析、图像增强和障碍物识别、危险气体组分分析和识别、基于图像特征的位置导航等技术。

为推动煤炭行业高质量发展，促进煤炭产业转型升级，《意见》分了三部分的详细规划目标：

——到2021年，建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿，初步形成煤矿开拓设计、地质保障、生产、安全等主要环节的信息化传输、自动化运行技术体系，基本实现掘进工作面减人提效、综采工作面内少人或无人 *** 作、井下和露天煤矿固定岗位的无人值守与远程监控。

——到2025年，大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化，形成煤矿智能化建设技术规范与标准体系，实现开拓设计、地质保障、采掘（剥）、运输、通风、洗选物流等系统的智能化决策和自动化协同运行，井下重点岗位机器人作业，露天煤矿实现智能连续作业和无人化运输。

——到2035年，各类煤矿基本实现智能化，构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统，建成智能感知、智能决策、自动执行的煤矿智能化体系。

从目标及路径明确了三点：

1）煤炭智能化发展的愿景是：实现煤矿全时空多源信息实时感知，风险闭环管控本质安全；全流程人－机－环－管数字互联高效协同运行，生产现场全自动化作业，煤矿职工有更多幸福获得，煤炭企业有更多价值创造。

2）煤矿智能化建设应坚持分类建设，因矿施策；培育典型，示范引领；全面推进，分级达标；安全高效，质量第一的原则。

3）煤矿智能化的主要路径是“智能化生产决策控制+机器人作业”

与此同时，2020年12月，国家能源局、国家矿山安全监察局印发关于开展首批智能化示范煤矿建设的通知，确定71处煤矿作为国家首批智能化示范建设煤矿，其中井工矿66处，露天矿5处。智能化升级改造煤矿63处，新（改扩）建智能化煤矿8处。制定了《智能化煤矿分类、分级技术条件与评价》和《智能化采煤工作面分类、分级技术条件与评价》等煤矿智能化技术标准，研发了4种模式的智能化开采成套技术和装备，形成较为成熟的智能化煤矿建设推广模式。

从我国的能源结构上可以预见，在未来相当长时期内，煤炭难以被大规模替代，同时，未来在国际政治局势动荡、国际贸易保护措施盛行的大背景下， 在相当长时期内，煤炭仍是能源安全稳定供应的“压舱石”，支撑能源结构调整和转型发展的“稳定器”。

但在碳达峰碳中和这一总体要求下，也需要煤炭生产和利用方式转型，以第四次煤炭技术革命为契机，向数字化、智能化新产业和新业态转型。面对碳达峰碳中和目标，“十四五”时期能源发展需要全面贯彻“四个革命、一个合作”能源安全新战略，坚定走智能、绿色、可持续发展道路，煤炭作为我国基础能源，其高质量发展意义重大。

作为煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，煤矿智能化是煤矿综合机械化、信息化发展的新阶段，是煤炭生产力和生产方式革命的新方向，是“第四次重要技术变革”。加快推进煤矿智能化建设，构建智能+绿色煤矿工业新体系，实现煤炭资源的智能化安全高效的开采与清洁利用是我国煤炭工业新时期高质量发展的战略任务跟必由之路。推动煤炭开发利用方式变革，也是实现煤炭碳减排，构建清洁低碳安全高效的能源体系提高能源供给质量，努力实现2030年碳达峰、2060年碳中和远景目标的重要措施。

希望未来也能有更多人能够参与到煤矿机器人的建设中，让人工智能、云计算、互联网和大数据等技术为煤矿行业保驾护航。

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