葛世荣院士：煤矿智能化的神经、中枢和大脑(2)

一是实现离散数字孪生，针对一台采煤机、掘进机或其他矿用装备，着重数字孪生模型构建、虚实仿真交互、装备全生命周期管控等；

2021年9月，国家能源集团与华为公司联合发布了“矿鸿”操作系统，可使井下多种设备间的连接更紧密，设备的交互对话有了统一语言，为构建煤矿工业互联网提供了重要技术支撑。目前，矿鸿操作系统的全矿适配应用正在乌兰木伦煤矿紧锣密鼓地进行，有18个厂家的33种500余台套设备接入矿鸿操作系统，通过该系统独特的“软总线”和近场通信技术，以统一的接口和协议标准，解决不同厂家设备协同与互通的问题，实现设备“无屏变有屏、固定按键操作变手机移动操作”、巡检机器人和传感器“近场无感式”快速数据采集等功能。

工业互联网作为新一代信息技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，将成为智能煤矿信息交互的关键基础。2021年，工信部发布“5G+工业互联网”第一批重点行业和应用场景，采矿业作为重点行业，已有山西新元煤矿、陕煤小保当煤矿、曹家滩煤矿等数十个煤矿建成基于5G的矿山物联网，利用5G通信网络高带宽、低时延、海量接入等特性，实现工作面一键启动、高清视频传输、设备远程操控等采矿生产环节的智能化。

煤矿工业互联网（Mine Internet of Things, MIOT）是覆盖煤炭生产、洗选加工、运输、销售、使用以及安全监管、企业决策、生态影响等全煤流、全生产要素、全产业链的互联体系。煤矿工业互联网是煤矿智能化系统的神经网络，负责煤炭工业系统信息感知汇聚、数据融合共享、资源优化配置与产业价值发掘，属于煤炭行业更高层级、更大范围的信息化与工业化紧密融合应用的概念。

本文作者为中国工程院院士、中国矿业大学（北京）葛世荣 校长/院士

数字孪生是近年快速发展的工业数字化技术，建设数字孪生城市已列入我国“十四五”规划纲要，有15个不同领域的“十四五”规划把数字孪生作为重点突破的基础技术。2020年，我们率先提出了煤矿数字孪生概念，系统阐述了数字孪生的内涵，指出数字孪生是智能煤矿发展的必然趋势。针对智采工作面，提出了融合5G 通信技术、物联网技术和仿生智能技术的数字孪生智采工作面系统架构，总结了数字孪生智采工作面10项关键技术。

在工业自动化领域，集散控制系统（Distributed Control System, DCS）利用工业以太网等现场总线技术，实现设备监控、人机交互、工艺制定、物料管理等功能，广义上来讲也是一种行业应用操作系统。近年来，GE、西门子、ABB等著名工业自动化公司陆续发布了Predix、MindSphere、Ability等物联网操作系统，国内也研发出了XiUOS（矽璓）、supOS（蓝卓）等具有自主知识产权的工业物联操作系统。

三是实现全煤矿数字孪生，面向开采全流程，通过数据实时交互、虚拟仿真反馈、大数据分析决策，实现煤炭的安全高效开发利用；

煤炭在我国能源体系中的主体地位在未来几十年难有大的改变，智能化高质量发展已成为煤炭工业的主基调。目前，我国有在生产煤矿3000余处，从业人员280余万，2021年原煤产量41亿吨。2020年2月国家八部委联合发布《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》以来，我国有近400座煤矿开展了智能化建设，已建成煤矿智能化采掘工作面813个，其中采煤工作面477个，掘进工作面336个。智能化技术为煤矿减人增安提效做出了重要贡献，也是煤炭行业立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动煤炭工业高质量发展的必由之路。

煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的必由之路，信息技术作为煤矿智能化的核心支撑技术，在实现煤矿智能化高质量发展的道路上任重而道远。需要我们以科技创新为驱动、加强组织引导、加大政策支持、凝聚各方共识，以开放共享的姿态汇聚各方力量，加速信息技术与煤炭工业的深度融合与产业落地，共同推进煤矿智能化高质量发展。

操作系统是智能系统最基本和最重要的基础性系统软件。回顾操作系统70年的发展历程，存在主辅两条发展路线。主线是面向单机的操作系统发展路线，像Windows、Linux、Android、HarmonyOS等桌面/手机操作系统以及VxWorks、uC/OS、FreeRTOS、RT-Thread等嵌入式操作系统均属于单机操作系统。随着网络技术的发展，计算机数据总线可以通过互联网延伸至其他计算机，并将其视作外部设备进行通信和协作，因此，在单机操作系统发展主线之外，还出现了网络化操作系统的发展辅线。两条发展路线一直相互借鉴、相互交迭，操作系统概念也一直在扩展和泛化中，出现了云计算操作系统、机器人操作系统、物联网操作系统等新概念。

文章来源：《中国矿业大学学报》 网址: http://www.zgkydxxbzz.cn/zonghexinwen/2022/0606/721.html