本報(bào)記者 | 王健生
一列煤從上游裝車站臺(tái)裝車發(fā)出，到下游用煤單位卸車驗(yàn)收，傳統(tǒng)檢測平均需要8到24小時(shí)。應(yīng)用新技術(shù)后，僅需2分鐘即可獲取檢測結(jié)果。10月24日，由國家能源集團(tuán)攜手中國電子科技集團(tuán)旗下海康威視聯(lián)合研發(fā)的“融合光譜煤質(zhì)快速檢測技術(shù)”正式發(fā)布，并首次在煤炭生產(chǎn)、電力、運(yùn)輸、化工等全產(chǎn)業(yè)鏈成功示范應(yīng)用，標(biāo)志著我國煤炭數(shù)質(zhì)量管控領(lǐng)域邁入全新的人工智能時(shí)代。
一舉攻克多項(xiàng)制約煤炭產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈綠色安全發(fā)展的“卡脖子”難題
“我們的生活離不開煤炭，煤炭在碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略中發(fā)揮著兜底保障作用。如何對煤炭看得清、看得準(zhǔn)，充分發(fā)揮它的價(jià)值，煤質(zhì)檢測，是一項(xiàng)非常重要的工作。”國家能源集團(tuán)黨組書記、董事長劉國躍說。
數(shù)據(jù)顯示，2023年我國原煤生產(chǎn)和進(jìn)口煤量共計(jì)51.84億噸，全國規(guī)模以上煤炭企業(yè)營收達(dá)3.5萬億元。煤炭質(zhì)量數(shù)據(jù)是煤炭生產(chǎn)、銷售結(jié)算、利用的關(guān)鍵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
但長久以來，依賴化學(xué)手段的傳統(tǒng)煤質(zhì)檢測技術(shù)，應(yīng)用過程復(fù)雜、操作差異大，存在流程長、數(shù)據(jù)緩、風(fēng)險(xiǎn)大、結(jié)算周期長等諸多問題，嚴(yán)重制約了煤炭清潔高效利用。
“一列煤從上游裝車站臺(tái)裝車發(fā)出，到下游用煤單位卸車驗(yàn)收，采用傳統(tǒng)破壞性化學(xué)分析方法，中間至少有兩次檢測，很難保障上下游煤質(zhì)檢測結(jié)果的一致性�！眹夷茉醇瘓F(tuán)煤炭質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督服務(wù)中心常務(wù)副主任、南環(huán)院黨委書記張杰說，這也是長期困擾購銷雙方“卡脖子”的難題，難以適應(yīng)煤炭產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈綠色安全發(fā)展需要。
此前，國內(nèi)外進(jìn)行過大量的煤質(zhì)快檢技術(shù)研發(fā)，逐步形成中子活化、雙能伽馬射線、X射線吸收、近紅外光譜（NIRS）等技術(shù)路線，但由于檢測精度和放射源安全隱患等因素，一直未有形成大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的成熟可靠技術(shù)。其難點(diǎn)就在于煤炭成分過于復(fù)雜，利用單一感知技術(shù)手段和傳統(tǒng)信號(hào)處理算法，難以達(dá)到高精度、多指標(biāo)、速度快的檢測要求。
張杰介紹，此次重磅發(fā)布的“融合光譜煤質(zhì)快速檢測技術(shù)”，是一項(xiàng)集煤質(zhì)快檢核心裝置、AI模型與數(shù)質(zhì)量管控平臺(tái)于一體的原創(chuàng)性技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人工智能、光譜學(xué)及化學(xué)等多學(xué)科交叉融合，可對煤炭成分中的熱值、水分、灰分、硫分進(jìn)行精準(zhǔn)檢測；基于雙模態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人工智能技術(shù)，利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有效融合兩種感知信號(hào)，對大量煤炭成分進(jìn)行數(shù)據(jù)表征，并結(jié)合魯棒訓(xùn)練，從而實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、魯棒、無損的煤炭成分分析，一舉攻克了傳統(tǒng)煤炭檢測技術(shù)檢測數(shù)據(jù)延遲、失真及成本高等難題，實(shí)現(xiàn)煤炭供需兩端全流量實(shí)時(shí)在線、全自動(dòng)檢測。
“當(dāng)前，從單點(diǎn)突破到體系化發(fā)展仍然是煤炭行業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型的主要任務(wù)。”中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)黨委書記、副會(huì)長李延江說，本次國家能源集團(tuán)聯(lián)合中國電科旗下海康威視發(fā)布的煤質(zhì)快速檢測技術(shù)，就是以人工智能解決煤炭生產(chǎn)、加工、利用等痛點(diǎn)問題的具體實(shí)踐。
形成“央企聯(lián)合+技術(shù)融合”的新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展新范式
本次發(fā)布的煤質(zhì)快檢技術(shù)成果，是國家能源集團(tuán)和中國電科探索“央企聯(lián)合+技術(shù)融合”路線、更好發(fā)揮國資央企三個(gè)作用的最新行動(dòng)，也是以人工智能催生自主顛覆性技術(shù)創(chuàng)新的重大實(shí)踐。
國家能源集團(tuán)公司所屬電科院南環(huán)院早在2019年就啟動(dòng)煤質(zhì)快檢技術(shù)領(lǐng)域的科技研發(fā)，2022年聯(lián)合�？低暣_定了融合光譜煤質(zhì)快速檢測的技術(shù)路線，先后完成試驗(yàn)平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)室原理機(jī)研發(fā)。2022年至2023年，完成在線檢測產(chǎn)品的開發(fā)，成功研發(fā)出包括多維感知、雙模態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、高質(zhì)量數(shù)據(jù)集、AI模型等一系列自主核心技術(shù)，探索實(shí)現(xiàn)了實(shí)體產(chǎn)業(yè)鏈與技術(shù)創(chuàng)新鏈的跨學(xué)科、跨行業(yè)融合，形成“央企聯(lián)合+技術(shù)融合”的新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展新范式。
據(jù)了解，國家能源集團(tuán)組織調(diào)動(dòng)“煤電運(yùn)化”全產(chǎn)業(yè)鏈35家子分公司上千人參與了這次科技攻關(guān)會(huì)戰(zhàn)。歷時(shí)兩年時(shí)間，廣泛收集國內(nèi)外300多萬條歷史煤質(zhì)數(shù)據(jù)，以10萬多組高質(zhì)量光譜煤質(zhì)數(shù)據(jù)集，實(shí)現(xiàn)了對煤種范圍99%以上的覆蓋；檢測煤種覆蓋全集團(tuán)全部自產(chǎn)、外購等合計(jì)超過398種，檢測精度達(dá)到傳統(tǒng)化學(xué)方法水平，累計(jì)平均偏差趨于零，煤炭數(shù)量和質(zhì)量具備“在線測量”基礎(chǔ)。
同時(shí)，國家能源集團(tuán)聚焦產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)，提升一體化效能，依托區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)時(shí)采集接入煤電化運(yùn)全產(chǎn)業(yè)鏈條，從煤礦、外購煤站臺(tái)、港口、電力、化工等297家單位、累計(jì)1134臺(tái)的軌道衡、汽車衡、煤質(zhì)快檢等設(shè)備源頭實(shí)時(shí)采集數(shù)量和質(zhì)量數(shù)據(jù)，形成了全環(huán)節(jié)、全流程完整的數(shù)據(jù)監(jiān)控鏈條，打造“全景、真實(shí)、準(zhǔn)確、快速、透明”的煤炭數(shù)質(zhì)量管控平臺(tái)。
歷經(jīng)28次數(shù)據(jù)集擴(kuò)充，3次迭代更新，搭建煤質(zhì)快檢AI模型，實(shí)現(xiàn)檢測精度突破，對國內(nèi)外上百種煤種的檢測通過率都保持在95%以上；以區(qū)塊鏈+數(shù)字化平臺(tái)管控，實(shí)現(xiàn)煤質(zhì)檢測數(shù)據(jù)“實(shí)時(shí)、透明、共享”。
“這項(xiàng)技術(shù)可以在線檢測6毫米煤樣的熱值、全硫、灰分、全水等指標(biāo)，整列車采樣完成后僅需兩分鐘獲取檢測結(jié)果，相較于至少8小時(shí)的傳統(tǒng)檢測周期，實(shí)現(xiàn)煤質(zhì)信息的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)獲取。同時(shí)，樣品代表性指數(shù)級(jí)增強(qiáng)，單列車的檢測煤量可達(dá)1噸以上，是傳統(tǒng)1克煤樣檢測量的百萬倍，樣品代表性和檢測效率大幅提升。此外，全程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無人干預(yù)，改變了傳統(tǒng)采樣、制樣、化驗(yàn)的復(fù)雜流程，構(gòu)建了高效、透明的在線檢測模式�！睆埥芙榻B，2024年在國家能源集團(tuán)四大產(chǎn)煤區(qū)、港口、銷售、電廠、化工產(chǎn)業(yè)共9家單位示范應(yīng)用的10臺(tái)產(chǎn)品設(shè)備，檢測煤量超4億噸，且歷經(jīng)高低溫、粉塵、震動(dòng)以及高濕度、電磁干擾等各種嚴(yán)苛環(huán)境條件，均穩(wěn)定運(yùn)行。
中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)黨委書記、常務(wù)副理事長楊昆認(rèn)為，國家能源集團(tuán)與中國電科集團(tuán)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，成功研發(fā)基于融合光譜和人工智能的煤質(zhì)快速檢測新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了檢測的快速化、精準(zhǔn)化和智能化，是推動(dòng)煤炭、電力行業(yè)與人工智能協(xié)同協(xié)作、跨界融合的豐碩成果。
煤炭供需兩端全流量實(shí)時(shí)在線、無人干預(yù)檢測成為現(xiàn)實(shí)
10月24日上午10時(shí)，在國家能源集團(tuán)準(zhǔn)能集團(tuán)黑岱溝露天煤礦，安裝于準(zhǔn)能選煤廠785商品煤膠帶機(jī)中部的煤質(zhì)快檢核心設(shè)備，正在對當(dāng)天裝車外運(yùn)的商品煤煤質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。僅兩分鐘后，涵蓋發(fā)熱量、水分、灰分、硫分等多項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)信息已傳輸下游用煤單位，這套設(shè)備可實(shí)現(xiàn)當(dāng)天10列裝車共計(jì)4.1萬噸商品煤全部過檢，每車傳輸10組數(shù)據(jù)，一天共傳輸100組數(shù)據(jù)。
而在中國華能集團(tuán)錫林郭勒熱電廠，來自國家能源集團(tuán)勝利能源公司的商品煤，正源源不斷地通過長距離輸煤皮帶輸送到該廠煤倉。依托煤質(zhì)快檢與皮帶秤數(shù)據(jù)的不落地快速結(jié)算模式，勝利能源公司已實(shí)現(xiàn)煤炭數(shù)質(zhì)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)獲取和實(shí)時(shí)結(jié)算，檢測精度達(dá)到傳統(tǒng)煤質(zhì)檢測水平，交易資金沉淀成本也大幅降低，由原來的一月一結(jié)變?yōu)楫?dāng)日結(jié)算，每月可減少財(cái)務(wù)資金成本17萬余元。
這些突破煤炭購銷傳統(tǒng)模式的變化，正是國家能源集團(tuán)融合光譜煤質(zhì)快檢技術(shù)為煤炭消費(fèi)領(lǐng)域帶來的重大技術(shù)突破。
截至10月21日，國家能源集團(tuán)以煤質(zhì)快檢技術(shù)和數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對各外部用戶單位超1000萬噸的快速結(jié)算，其中勝利能源對華能、大唐、京能、蒙能、華潤等所有內(nèi)外部客戶累計(jì)結(jié)算172天，結(jié)算煤量900余萬噸，累計(jì)偏差僅13大卡；與華能錫林郭勒熱電廠結(jié)算5964噸，熱值偏差6大卡，遠(yuǎn)低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，起到良好的示范效應(yīng)。
華能北方聯(lián)合動(dòng)力黨委書記、董事長陳炳華表示，今年4月27日，華能北方公司成功實(shí)現(xiàn)基于勝利能源公司的煤質(zhì)快檢與皮帶秤數(shù)據(jù)的首筆煤炭交易快速結(jié)算，做到煤炭質(zhì)量數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取、實(shí)時(shí)結(jié)算，實(shí)現(xiàn)無人化、少人化管控。截至10月21日，雙方通過煤質(zhì)快檢已完成結(jié)算434萬噸，結(jié)算結(jié)果與華能北方公司人工化驗(yàn)結(jié)果的差值全部符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。通過半年的應(yīng)用，不僅驗(yàn)證了該項(xiàng)技術(shù)的穩(wěn)定性、高效性和可靠性，而且證明煤質(zhì)快檢技術(shù)所重塑的購銷新模式具備很強(qiáng)的推廣價(jià)值。
劉國躍表示，未來將進(jìn)一步向“大模型、大平臺(tái)”延伸，打造全域全時(shí)態(tài)國家級(jí)數(shù)質(zhì)量共享服務(wù)平臺(tái)并拓展至其他大宗散貨商品檢測領(lǐng)域，對于促進(jìn)人工智能高水平場景應(yīng)用具有重要里程碑意義。
目前，國家能源集團(tuán)正聯(lián)手海康威視，加速煤質(zhì)快檢技術(shù)的譜系化、產(chǎn)品系列化、應(yīng)用規(guī)�；�、管控體系化發(fā)展，按照“戰(zhàn)略管控+一體化運(yùn)營”總體定位，構(gòu)建起全集團(tuán)“體系化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化”的煤炭數(shù)質(zhì)量管控體系，并通過標(biāo)準(zhǔn)的研制和推廣，為行業(yè)內(nèi)的技術(shù)交流等提供共同的語言和基準(zhǔn)，推動(dòng)煤質(zhì)快檢技術(shù)不斷向更高水平發(fā)展，加速行業(yè)認(rèn)可和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
劉國躍表示，計(jì)劃到年底，國家能源集團(tuán)將在新疆、寧夏、晉陜蒙核心區(qū)、蒙東四大產(chǎn)煤區(qū)相關(guān)礦點(diǎn)、外購煤站臺(tái)和部分電力、煤化工企業(yè)部署應(yīng)用80多臺(tái)煤質(zhì)快檢裝置，將實(shí)現(xiàn)對“煤炭、電力、港口、化工”等上下游的煤質(zhì)快檢覆蓋。
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