能源区块链研究｜物联网可提高加密货币挖矿效率

每个了解加密货币的人都知道这种货币的缺点，而其对环境造成的影响首当其冲。是否能以绿色且道德的方式开采加密货币？如果可以，物联网在这一转变中又将扮演什么角色

物联网可以挖矿吗

人们于几年前开始讨论用物联网进行加密货币挖矿，这些讨论主要以警告的形式出现：行为不端者可能会破坏物联网设备并将其变成一个分布式加密货币挖掘网络。

加密货币挖矿需要性能强大的中央处理器并消耗大量能源，物联网设备可以用来挖掘加密货币吗？

Mirai是网络安全领域家喻户晓的名字，但这个词通常与DDoS攻击同义。IBM在2017年的调查中发现，随后的Mirai网络攻击旨在在受损的物联网设备上部署比特币矿机从动装置。IBM没有就利用物联网设备的有效性得出具体结论，但这个概念很吸引人。

物联网、加密货币和区块链还有其他方式可以影响彼此的性能

物联网对加密货币挖矿的影响

在IBM的发现问世后不久，Avast就得到了一个相似的结论：这样运用物联网不仅是可以做到的，还是有利可图的。Avast估计，攻击者可以同时用15000个物联网小工具在四天内挖掘约价值1000美元的加密货币。

使用数千个加密货币挖矿设备可以减少单个加密货币挖矿 *** 作的总功耗和对环境的影响。有段轶事讲的是一个 科技 博主设置并忘记了她的物联网设备，找回后发现这些设备在一年多的时间里在后台生成了价值数千美元的代币。

将路由器和热点作为网络中心和加密货币挖矿中心前景光明，因为这种前景有关效率和绿色。在此人写下她的经历后，相关热点设备的订货量上升到150000台。与昂贵的CPU和GPU相比，该热点设备400美元的价格对业余矿工很有吸引力，因为他们不想在冷却系统和显卡上花费大量资金。

使挖矿更环保的技术

把加密货币挖矿变得更环保并非易事。单笔比特币交易要消耗约1544千瓦时电力，这些电力足够一个普通美国家庭用五十多天。比特币网络每年的总耗电量可能高达75太瓦时 。

更智能的气候控制技术是一种解决方案。挖矿作业可以通过无导管和微型分体式系统对其环境进行更精细的控制。将这些设备精确放置在需要的地方要容易得多，而且一个室外冷凝器可以为多个冷却装置供电。这些设备可以为加密货币矿工节省大量能源。

就目前的情况而言，电力是制约加密货币采矿的一大瓶颈。国家和国际在制定目标时优先考虑建设d性智能电网，依靠物联网实现电力和数据的双向流动。

使用可再生能源和物联网的能源网络更具d性且性能更强，构建这种网络为加密货币矿工带来了机遇。一些规模更大的业务正在太阳能和风能富足的地区开设工厂。其他矿机在夜间工作，以抵消其运营在用电高峰时段对能源消耗的巨大影响。

以德克萨斯州的一次采矿作业为例，在最热和电费最贵的日子里，每次只需关闭30分钟就可以从能源消耗中获利。夜间，他们可以“在电路板能承受的范围内尽可能地减少运营”，同时将合同约定的电力供应返售予公用事业公司。

区块链和物联网：卓有成效的结合

物联网和加密货币已经找到了恰当的方式互通有无，相得益彰。物联网和区块链的结合可能会带来丰硕的成果，围绕这一话题的研究与讨论正在以不同方式有序进行。

物联网设备依赖于现场数据的高速交换和分析。在这里应用区块链可以确保系统的可靠性更高且数据传输的安全性更高。自主性对于业务效率而言至关重要：通过区块链推动物联网交互，设备之间可以直接交互，无需涉及远程服务器。

分别应用于物联网和加密货币的技术相得益彰，促进彼此发挥出最佳效果。

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各种矿山跟地质数字孪生体关联度非常大，特别是煤矿行业，该产业规模大，应用比较广泛，需求也非常突出，这也是一些电信设备企业以“煤矿军团”介入的原因之一。然而动辄“智能化”或“5G+”的做法，并未触及矿山的痛点。

由于矿山领域有较大的自动化需求，随着数字化转型工作的开展，人工智能、数据科学、数字孪生体和物联网等的需求开始呈现，介入该领域的企业主要有自动化企业、IT厂商、电信企业等，它们竭力推自己擅长的解决方案，例如，电信企业大力推“5G+煤矿”解决方案。

对于工业40研究院来看，希望一步到位实现“智能化”不现实，应切实回归矿山的数字化转型根本——数字化。从目前可选的技术来看，数字孪生体是现代矿山的基础设施，工业40研究院称之为“数字孪生矿山”。

数字孪生矿山具有可持续改进的特点，这比起动辄大而全一体化解决方案来讲，更符合矿山行业的发展需求，也有助于控制相关风险，避免一次性投入巨大，最终效果呈现差强人意的结果出现。

全球主要的IT和电信企业均介入到矿山领域来了，从它们提供的解决方案来看，主要还在解决可视化和通信问题，并未触及矿山的全局和全生命周期运行优化的痛点，究其原因，传统的智能化矿山或5G矿山解决方案，过于强调单一技术的优势，忽视了多种技术融合带来的突破。

跟智能化矿山或5G矿山的解决方案不同，数字孪生矿山强调基础设施的关键价值，推崇开放标准和架构，以更好包容各种类型的技术，避免单一技术带来的局限，从而为矿山数字化转型提供更好的解决方案。

从数字孪生矿山发展的关键核心技术来看，动态数字孪生化、低成本的无线通信和地质数字孪生体等技术突破，将促成第四次工业革命的矿山出现。

地质数字孪生体是各个领域发展的基础，相关共性技术的突破，不仅能给国防和水利等带来改变，还可以给各种矿山带来变革性影响，特别是数字孪生体开放架构，能有效接纳机器学习、数据科学等新一代数字技术的融入，成为各大创新企业所追求的目标。

数字孪生体联盟9月成员日将探讨地质数字孪生体，同期还将围绕数字孪生矿山、数字孪生 汽车 和数字孪生交通等话题进行交流，感谢行业内大咖莅临现场，这是迄今全球第一场关于这样丰富主题的交流，相信更多的分享和交流会逐步出现。
作者：黄小花，工业40研究院分析员

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。它是在互联网基础上延展的网络，并将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。
机械工程方面利用物联网控制重型设备，获取重要使用数据，帮助优化设备运行路径、减少停机时间并改善设备的维护监督。
物联网的技术前景是广阔的，目前市场公路数字化施工方面，依恩驰 应用物联网技术，路基、路面施工质量监测、铁路建设、机场建设、大坝建设方面，得到广泛的应用。未来，矿山机械方面，更多应用物联网技术进行控制。

智慧矿山系统
智慧矿山爆破监控系统基本功能实现原理与途径
警戒人员不到位，就不能放炮。
放炮安全距离不够，就不能放炮。
不进行三人（多人）连锁，就不能放炮。
确保放炮时，责任人必须到现场完成自己的职责。 
通过虹膜识技术和三人连锁卡射频技术实现，如三人联锁中其中一人离开放炮监控周边一定距离，系统将自动闭锁，不能放炮。
此虹膜技术能够准备无误的采集传输人员信息，靠近设备，并按照设备的语音提示观看一下镜头，就完成识别过程，下传给放炮监控终端机，实现三人联锁放炮。
4网络电阻超限或者不合格（可能有瞎炮），就不能放炮。
瞎炮处理是放炮过程的一个很大安全隐患，瞎炮处理非常容易造成人员伤亡事故。智能放炮监控系统，可以提前预测是否可能产生瞎炮，以便于提前采取措施，预防瞎炮的产生，实现本质安全。
坚决杜绝因双绞线接线不牢、不标准而引起的落炮，从而有效的杜绝瞎炮、哑炮。
这种不合格状态有三种情况：
一是，数值超标，就不能放炮；
二是，数值虽然不超标，但是一直在波动，就不能放炮；
三是，数值虽然不超标，但是一直在升高，就不能放炮。
5瓦斯超限，就不能放炮。
瓦斯检测值从两个方面获得： 
一个是现场悬挂的无线瓦斯传感器获得，无线瓦斯传感器由放炮员随身携带，也可以悬挂在现场可能有瓦斯超限的地方，该传感器采用无线传输的方式将瓦斯数据传输到系统中； 
另一个就是从矿现有安全监控系统的地面主机获取瓦斯数据。
6 粉尘超限，就不能放炮。
当粉尘超限时，系统自动闭锁不能放炮。粉尘数据来源可以通过两种途径实现，一个是在放炮监控终端（FD200LS）上直接接入粉尘传感器，直接由传感器控制起爆系统。另一个是，本系统直接获取矿提供的粉尘监控系统设定位置的粉尘数据。
7喷雾设施没有打开，就不能放炮。
放炮之前必须喷雾降尘，严防粉尘爆炸。放炮规程规定，放炮前必须首先打开喷雾设施降尘。本系统可以将喷雾设施是否打开作为控制放炮的条件。信号接入的途径有两种，一是直接接入已有安全监控系统的防尘喷雾的开关信号（当然，信号必须能够数字化）根据开关信号判断是否可以放炮，也可以将喷雾设施的开关量直接接入放炮监控终端，直接开关由传感器控制起爆系统。
8有人在放炮危险区域，就不能放炮。
就是放炮时，首先监测放炮区域（警戒区域）是否有人，有人系统就自动闭锁，不能放炮。
是否有人的信息的判断方法：通过安装在放炮警戒区域内的放炮监视器来完成控制，有人员在危险区域，就终止作业，不能放炮。
9工作地点可能有电，就不能放炮。
工作地点的电器设备失爆，是造成瓦斯爆炸的一个原因。放炮时，切断工作地点的电源，就能避免这类事故。通过接收工作地点的供电继电器的是否供电的信号，系统可以实现供电时，发爆器闭锁，不能放炮。
10工作地点风量不足，就不能放炮。

威海晶合了解到，我国仍然处于矿山安全事故多发的特殊时期。为响应国家“科技兴安”战略思想，贯彻落实《安全生产“十三五”规划》中监管监察能力建设和信息预警监控能力建设的要求，建立健全各类企业安全生产监测、行政执法、隐患排查体系与应急救援体系成为一项日益重要和紧迫的任务。
矿山安全综合监管平台在互联网、物联网、云计算的基础上，集合了传感器技术、遥感技术、电子技术、通信技术、计算机技术、数学算法、三维动画等多种先进科学手段，包含矿山安全“六大系统”等各类安全系统、集成联网。可完成矿山监测信息的自动采集、存储、网络分发、预警显示等功能。矿山安全综合监管平台广泛适用于各级监管部门和各级生产经营单位。可满足各类矿山安全生产监管监察业务的数字化、网络化和智能化处理的需求。

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”。

01

智能矿山整体架构

02

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。

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