新一代信息技术赋能煤炭行业智慧化发展

那 磊

(煤炭工业规划设计研究院有限公司，北京 100120)

当前，全球经济规模化重心、国际贸易格局、国际投资格局、国际货币格局持续变化。研究表明[1]，伴随着以中国为代表的发展中国家综合国力提升和贡献增长，发达国家在世界产出、全球资本、进出口贸易额等方面的主导地位逐渐下降、所占份额逐渐减少，世界经济大格局和经济核心将面临重大变革和调整，能源发展和煤炭行业发展也将面临新的不确定性和不稳定性。另外，随着国际能源格局的加速低碳化，我国产业结构的升级、供给侧改革内涵的拓展、城市格局的逆转、人口结构的变化，新业态、新模式、新经济将不断涌现，“十四五”期间煤炭行业发展也将面临新问题和新挑战。

新一轮科技革命正在重塑全球经济结构，以人工智能、量子信息、移动通信、物联网、区块链为代表的新一代信息技术加速突破应用[2]，以“清洁、高效、可持续”为目标的能源技术加速发展将引发全球能源变革。以“数字化、网络化、智能化”为突出特征的新一代信息技术的高速发展将赋能“十四五”时期煤炭行业的智慧化发展。另外，新一代信息技术革命将催生与之相关的新型配套基础建设，包括5G基站建设、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等方面，“新基建”将为煤炭工业的智慧化发展带来新的动能。基于此，本文首先分析我国煤炭行业智慧化发展现状，随后研究以“人工智能”“大数据”“区块链”为代表的新一代信息技术在煤炭行业中的应用及“新基建”对煤炭行业智慧化发展的重要影响。

1 我国煤炭行业智慧化发展现状

我国煤炭开采技术经历了综采设备进口、综采自主研发及成套系列高端设备研发和迅猛发展的三个阶段，目前成功实现了综采技术与装备由跟跑向领跑的革命性转变[3，4]。但是，煤矿智慧化是煤矿勘察、设计、开采、洗选、运输、交易、生产安全、生产管理、生态保护等全过程的自动分析、自动监测、自动决策和自动执行的能力，是融合人工智能、大数据、区块链等新技术的应用突破[6]。当前，受基础薄弱、理论滞后、人才短缺、研发成本高、创新不足、标准与规范不健全等因素，我国煤炭行业智慧化发展仍处于起步阶段，当前已有或正在进行的技术和装备研究更多的是将人工智能、大数据等新技术融合应用在某一个技术难题或系统中，并未实现新技术和煤炭行业全过程、全系统工程的交叉融合应用与各子系统的数据传输与整合，全过程中的“信息孤岛”问题依旧存在。当前，煤炭交易和运输过程中除“信息孤岛”外仍存在煤炭产量难以预估、煤炭企业资金紧张、煤炭交易监管困难的问题。

据国家统计年鉴数据分析，我国近年能源消费总量增长率回落，其中煤炭消费量占能源消费总量的比重由2011年的70.2%下降至的2019年的57.7%；此外，煤炭采选行业固定投资增速也持续下降，煤炭产业固定资产增速放缓[7]。国家将持续推进煤炭领域供给侧结构性改革，淘汰落后产能、发展先进科技煤炭生产企业等系统性优产能的政策和措施将深化煤炭行业高质量、智慧化改革发展。根据中国煤炭工业协会发布的《2019煤炭行业发展年度报告》，全国煤矿数量由2002年的3万多处减少至2019年的5300处左右，煤炭开发利用布局向晋陕蒙新地区的大型煤炭基地集中，煤炭生产主体和消费领域趋于固定。因此，煤炭行业需要借助新产能驱动进行转型升级。由新一代信息技术催生的“新基建”，其给煤炭行业今后发展增添了新动能，对煤炭行业智慧化转型发展带来了新促进。

2 新一代信息技术赋能煤炭行业智慧化发展

根据《BP 世界能源展望2019年版》[8]中数据得出，“十四五”期间煤炭占我国一次能源消费比重仍在50%以上，这也决定了煤炭作为我国一次能源消费主体的地位短期内不会改变。然而，面对国内外经济和能源格局的变化，以及我国煤炭供给侧结构性改革由总量性去产能进入系统性优产能的新阶段，煤炭行业应把握这次信息技术革命的红利，顺应世界能源格局发展趋势，逐渐构建安全、绿色、智能、高效的煤炭开发利用模式，实现可持续、高质量、智慧化发展。

2.1 “人工智能、大数据”赋能煤炭行业

目前我国的煤炭资源开发利用处于高投入、低产出、高消耗、低回报的粗放型发展模式[9]。主要表现在煤炭开发运输过程中自动化技术水平及设备的相对落后，煤炭行业安全管理制度不完善的问题；煤炭开采过程中伴随的瓦斯突出和粉尘扩散等人员安全问题；煤炭开采过程中引起的地面塌陷和矿井水污染等生态系统破坏问题。这些问题严重阻碍了煤炭行业高质量、智慧化发展。因此，要着力推动传统煤炭产业升级，打造工业互联网平台，拓展大数据、人工智能的研发应用。

2.1.1 实现煤炭行业信息化

将人工智能技术融合应用在各类矿井仪器仪表中，扩展其功能，优化其系统，提升其性能。运用现代网络、通信技术使矿井实现信息化，完善在线传感系统，通过全矿井信息网络实时监控设备运行状态、掌握并计算各处设备运行参数、精准操控各处设备，还可以通过大数据积累，打破数据孤岛建立数据模型和数据库，实现煤炭企业信息共享，提升企业管理效率[9]。近期，山西阳泉煤业集团攻克井下工况复杂、场景特殊等问题，建成全国首个5G井下基站，携手中国移动、华为公司成功部署井下5G基站并组网应用，实现了矿井主巷道、运输巷道的5G覆盖，标志着“5G智能矿井”商用领域取得突破性进展。

2.1.2 推动煤炭采掘自动化

开发适应煤炭综合采掘工作面的人工智能技术，推动煤炭开采由机械化向自动化、智能化方向发展，利用人工智能技术对采掘设备进行远程控制，用新兴的模糊控制技术取代传统控制技术，减少井下操作人员数量，简化人员操作的程序，降低操作失误率，保证设备智能化的准确性和合理性[10]。

2.1.3 提升煤炭行业安全生产和监控的智能化

利用人工智能技术实现煤矿安全生产和安全系统的实时监控、预警与诊断，收集大数据，并在出现煤矿事故时通过数据分析自动生成最优的现场应急预案和处理方案。利用软件工程技术、信息集成技术，形成煤炭生产全过程的分布式在线监控预警系统，将原有的生产监控、灾害监控、通风监测、顶板压力监测等监控监测集成为一体，利用终端设备实现在线监控并实时预警。通过整合企业安全管理制度及煤矿事故应急预案、处理方案和经验，形成一套完整有效的煤矿事故专家系统及大数据库，为煤矿安全生产及事故救援提供最佳方案[11]。今后，我国将会着力发展人工智能技术，投入更多的人力物力，突破技术壁垒，为煤炭行业智慧化发展赋能。

2.2 “区块链”赋能煤炭行业智慧化发展

以共享数据库为核心，以去中心化、开放性、防篡改性和可追溯性为特点的新型信息技术“区块链”，将为煤炭企业和煤炭贸易带来新的发展机遇。2019年7月，中国煤炭贸易区块链标准与检测工作小组成立，该小组的成立将使煤炭行业标准不断完善，使区块链技术在煤炭贸易中加速应用，使区块链技术在煤炭产业端真正实现了应用。在我国煤炭贸易中，目前存在着企业融资成本高，中小企业融资困难、资金成本高等问题，这些问题很大程度上阻碍了煤炭供应链的长远发展。借助供应链金融与区块链相结合的新型商业模式，将区块链技术嵌入煤炭企业和煤炭用户出售和购买的期现货交易环节中，利用区块链作为信息传递方式和云端数据取信方式，可有效降低信任成本和贷款取信成本，降低企业融资成本，最大价值地满足上下游中小企业的融资困难、资金成本高的问题。另外，在新型商业模式下，利用去中心化、智能合约的特点，打破信息孤岛，帮助企业科学掌握煤炭需求及价格走势，及时收到用户货款，避免对冲交易对煤价的操作，解决企业对煤炭产量预估、资金紧张和交易监管的难题，企业可通过自身用户流量的优势，以科技驱动供应链金融业务发展。区块链技术的应用有助于深入推进煤炭行业供给侧结构性改革，实现煤炭行业智慧化发展[12]。

2.3 “新基建”赋能煤炭行业智慧化发展

2020年3月，中共中央政治局常务委员会召开会议提出，加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度[7]。“新基建”主要包含5G基站、特高压、轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、物联网和工业互联网[13]等几大领域，是新一代信息技术驱动的基础设施建设。根据国研经济研究院和TalkingData联合发布新基建大数据平台数据统计，“新基建”领域投资规模在2020年约1.2万亿元[14]，预计到2025达到10万亿元[15]。

“新基建”既是新一代信息技术、智能技术、新能源技术的基础设施建设，也是叠加信息化、网络化、数字化、智能化、绿色化的传统工业和基础设施的升级。因此，“新基建”不仅促进新兴产业和经济发展，也为传统产业转型升级增加新动能，这将标志着“新基建”将为煤炭行业的发展注入新的活力。首先，“新基建”的大规模投资、其相关产业制造及其成果带来的新增能耗将进一步拉动煤炭需求。另外，在“新基建”激发之下，煤炭产业将在数字化、信息化、智能化方面不断转型升级，建设全方位的智能化煤矿系统，在煤炭供给、安全生产等方面将实现历史性跨越。同时在“新基建”影响之下，煤炭企业将不断顺应今后市场的需求，加强以全要素、全产业链、全价值链为核心的新型煤炭生产和服务体系，围绕智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸、数字化管理建立生产系统和管理流程应用。这些都将催生煤炭行业新的经济增长点，加速煤炭行业高端化、智能化、高质量发展进程，实现煤炭行业可持续发展。

3 结 论

新一代信息技术是我国七大战略性新兴产业之一，推动新一代信息技术发展是深入贯彻习近平新时代中国特色社会主义战略任务的具体体现，是瞄准世界科技前沿、引领世界科技进步的需要。在深入推进供给侧结构性改革的背景下，煤炭产业结构不断调整，由总量性去产能全面进入结构性去产能、系统性优产能的新阶段，新一代信息技术可以解决由此引起的煤炭行业发展后劲不足的问题。本文总结新一代信息技术内涵的基础上，结合我国煤炭行业发展方向和发展短板，指出新一代信息技术在煤炭行业的应用前景。

1)将 “人工智能、大数据”技术融合在煤炭行业中，进一步推进矿用仪器仪表信息化、网络覆盖化，推动矿用设备智能化、无人化，提升煤矿安全监测系统集成化、智能化，为煤炭行业智慧化发展增添新的活力。

2)结合“供应链金融”，将 “区块链”技术应用在煤炭贸易中，打破信息孤岛，有效解决供应链中的中小企业融资困难、成本高的问题，并通过大数据模型帮助企业掌握煤炭需求及价格走势，科学安排生产，深入推动煤炭行业供给侧结构性改革。

3)抢抓“新基建”发展红利，深入推进煤炭产业在数字化、信息化、智能化方面的转型升级，建立新型煤炭生产、管理和服务体系，可催生煤炭新的经济增长点，实现煤炭行业的智慧化、可持续发展。