智能矿山建设提速四大掣肘如何破？|智能化_新浪财经

中国工业报记者余娜

在华能伊敏煤电公司，这家位于内蒙古自治区年产量超过3500万吨的露天煤矿，国内首套取消驾驶室无人纯电动矿用卡车运输系统已实现作业。相较传统人工驾驶模式，该公司提高矿山效率的同时，完成了少人化部署。

在中煤陕西公司，最近刚刚升级了智能工厂系统。其中智能监测系统可实时监测关键设备的状态、温度、压力、震动，出现异常工况可实时报警。这家企业还部署了一大批辅助机器人在现场协助工作人员生产，致力实现少人化安全高效生产作业。

不久的未来，我国少人化、智能化矿山占比将进一步提高。根据4月24日，国家矿山安监局、应急管理部、国家发展改革委、工业和信息化部等七部门联合印发的《关于深入推进矿山智能化建设促进矿山安全发展的指导意见》，到2026年，我国将建立完整的矿山智能化标准体系，针对重大灾害可以智能预警，全国煤矿智能化产能占比不低于60%，到2030年，矿山本质安全水平将大幅提升。

“人工智能+采矿仍需深度创新，即通过研究矿工的智能模拟和扩展理论方法技术，以赋予采矿机器人来完成复杂环境作业能力。通过装备智能、数据智能、决策智能及流程智能四大创新，最终实现矿山人工智能。”中国工程院院士、中国矿业大学（北京）原校长葛世荣建议。

行业建设加快

采矿是矿物勘探、开采、运输形成的矿石流生产过程，其效率及安全高度依赖矿石流采运装备的连续性、自适性和可靠性。

我国已成为世界第一矿业大国。截至2023年12月，我国在册井工煤矿3816处，露天煤矿347处；非煤地下矿山约7000余处，露天矿山18500余处；合计29600余处。

“智能矿山发展的目的是减人、增安、提效、低碳。当前，学界、产业界正通过更多颠覆性技术支撑矿山作业，实现新质生产力。”葛世荣表示。

在其看来，从2019年我国开始推行煤矿机器人，到此后推行矿山智能化，我国智能矿山建设正加快推进。

截止2024年4月，全国建成国家级智能化示范煤矿60处，省级200余处；智采工作面1922个，智掘工作面2154个；建设智能化非煤矿山1106处。

至2023年，智能化煤矿产量占全国产量约60%；应用煤矿机器人2640台，无人驾驶矿卡965台。2016年以来，全国煤矿井下作业人员减少37万人。

国家矿山安全监察局安全基础司司长孙庆国稍早前表示，近年来，中国以科技创新为驱动，以减人增安为目标，采取了一系列措施推动矿山智能化建设，目前呈现出加速发展、全面发展态势。

智能矿山装备市场规模巨大。以煤矿为例。目前，全国煤矿将近4000处，煤矿采煤工作面约5100个，掘进工作面约11100个，全国煤矿智能化装备市场总规模约1.2万亿元。

在矿山机械市场规模中，机器人化采掘装备约3000亿元，机器人化支护装备约3000亿元，井下无人驾驶运输车约500亿元，露天矿无人驾驶运输车约3000亿元，矿山安控机器人约1000亿元。

“人工智能采矿需要研究矿工的智能模拟和扩展理论、方法和技术，目标是赋予采矿机器人能够完成负责环境下的生产作业任务。目前，采矿机器尚未具备人的采矿感和调控智力。”葛世荣分析。

四大问题凸显

更“聪明”、人更少的智能矿山，在实际落地过程中，仍然掣肘哪些难题？

对此，葛世荣表示，智能矿山落地正在面临装备智能、数据智能、决策智能以及流程智能四大基础问题。

首先，矿山装备平行智能，主要解决矿山无人化作业协同难问题。

在系统层面上，应完善机器人化自主协同组织架构和模式。主要包括面向任务的协同能力建模与自主编配规则建立；局部信息获取条件下实现采矿系统结构优化设计。

在决策层面上，应完善机器人化平行协同任务分配和行为规划。主要包括动态复杂作业决策的知识体系和智能表征模式；机器人群分布式协调任务分配与指挥决策机制。

在控制层面上，应完善机器人化自主协同合作行为控制。主要包括无人采矿的人为干预数学建模与意图推理；平行协作行为控制器设计及多路控制稳定性。

其次，矿山感知数据智能，主要解决的是数据价值如何变为数据资产。无人化采矿多模态仿生感知、复杂动态数据的知识表达、矿山生产全息智能感知是围绕这一领域研究的三大内容。

其中，无人化采矿多模态仿生感知主要关注矿山多模态环境协同感知、注意力机制下的主动感知；复杂动态数据的知识表达主要包括多源异构数据的时空挖掘；矿山生产全息智能感知包括矿山系统全息智能感知体系构建，矿山生产全流程数据的可视化。

第三，矿山决策算法智能，主要是实现全流程的优化决策，构建一个矿山智能的数字孪生平台。矿山数据分析和知识提取、矿山海量数据决策智能化、高可靠虚实协同智能决策是当前研究的三大内容。

其中，矿山数据分析和知识提取，主要关注大规模机器学习和深度学习方法；矿山海量数据决策智能化主要包括矿山全域多模态知识自学习、矿山智能决策算法和信息处理；高可靠虚实协同智能决策，主要包括场景状态是虚拟评估和预测，混合智能驱动虚实协同管控决策。

最后，矿山人机交互智联，主要通过数字孪生增强智能。矿山人机交互智联问题，主要包括场景驱动的智能孪生体系、数字孪生图谱与增强智能、智能矿山数字主线三大内容。

其中，场景驱动的智能孪生体系，主要研究矿山全流程场景特征解析与表征、矿山无人化作业数据驱动模型；数字孪生图谱与增强智能主要研究基于知识图谱的智能矿山机理模型、基于脑机接口仿生的推理决策方法；智能矿山数字主线主要研究矿山系统的知识联结与协同模型、矿山生产数据描述与数字建模方法。

“把智能矿山变成新质生产力，迫切需要解决上述四个关键重大核心难题，而不是简单的一个装备。我们离真正的第二代、第三代的人工智能，还有较大距离，要为之奋斗。人工智能矿山未来可期。”葛世荣建议。

企业布局提速

我国矿山智能化水平，正在迈上一个全新台阶。

6月2日，由中国科学院自动化研究所、中国矿业大学（北京）、武创院智能车研究所、中科慧拓联合发布的愚公YUKON矿山大模型在北京发布，成为进入AI时代智能矿山基础设施的重要组成部分。

据中科慧拓CEO陈龙介绍，以愚公YUKON矿山大模型模型为底座，首批产品问世，包括矿山AI助手“矿宝”、生成式平行智能数据体系GenDS、矿山端到端自动驾驶大模型GenAD，以及矿山知识大模型MineGPT。以上四款产品均属行业首创，将推动矿业由工业自动化向知识自动化迈进，实现智慧矿山工厂的规模化复制。

6月4日，三旺通信在投资者互动平台上表示，现阶段该公司已初步完成由矿业数字化向数智化的转变，实现全面数智化产品覆盖。次日，北方股份公开表示，公司正积极参与国内智慧矿山建设，持续推动无人驾驶“安全员下车”工程。

更多资本、大厂也在持续涌入和加持。

记者获悉，商汤智能、科大讯飞、华为等企业均已针对智能矿山提出了解决方案。

商汤科技推出了智能矿山AI感知系统，以领先的人工智能技术和产品赋能传统煤矿生产和开采领域，加速煤炭企业的智能化转型与升级。2022年以来，商汤科技智能矿山AI感知系统已实现在神东煤炭集团、中煤集团、开滦集团等旗下多个煤矿部署落地和试运行。

科大讯飞在矿山语音调度、数据中台、管控平台虚拟人等场景应用上，推出了行业特色解决方案。

华为致力于为智能化煤矿的井工矿，提供综采面全景视频拼接解决方案、智能作业辅助系统和元图工坊数字孪生使能平台。

“在人类经济发展中，都是通过生产力和技术的引导，通过技术周期来带动整个产业和经济周期发展。展望未来十年，像无人矿山这样已在应用场景落地的、能真正解决产业痛点的领域，才是投资者真正关注的焦点。”国科嘉和基金董事长、管理合伙人王戈预测。

审核：余早早

责编：左宗鑫

编辑：袁海霞