国能神东想研究个究竟,咬牙拆解了一台采掘机。结果,所有人都感到惊讶,这台“盲盒”中居然使用着3种操作系统、3种通信协议、161种芯片。而且细思极恐,类似的井下设备,虽不一定如采掘机这样庞大和复杂,但种类却达上千种。
贺海涛是国能神东煤炭集团副总经理,他牵头“拆解”采掘机,就是想做到心中有数、干事有方。因为这家公司希望矿山也能成为“黑灯工厂”,希望将矿山中的所有设备都联接起来,实现万物互联、万物感知。
此前的国能神东,数字化建设虽领先,但艰辛。用贺海涛的话来形容:就像打怪升级,每有新的供应商入场,每次设备更新升级,都要去熟悉和适应“黑盒子”中的通信协议、数据格式,都要时刻盯着可能出现的操作系统中漏洞。
原因很简单,“黑盒子”都有自己的“母语”或“方言”,但国能神东并不想成为“语言大师赵元任”。赵元任精通7国语言、33种方言,他可以让法国人误以为是老乡,可以走遍大半个中国,都说当地方言土话,但国能神东面对“黑盒子”,即使有这样的语言能力也不想这么做。
随着入网设备增多,国能神东已经意识到,通信协议应该有个标准,数据格式应该得到规范。而且割裂的应用系统亟待打通,系统中的数据价值亟待挖掘,勒索攻击、数据盗取等安全威胁更是要实时防范。
2021年初,成立不久的华为煤矿军团(现更名为矿山军团),到访国能神东调研。上述所提到的数字化、智能化建设诉求,如系统割裂、设备联动、数据孤岛、信息安全等,国能神东都抛向了华为,也被华为一一记录。
一周以后,国能神东回访华为。鸿蒙负责人的介绍,给出了此前一系列问题的解题思路。这令国能神东眼前一亮。只不过,国能神东又提出了进一步的想法:鸿蒙只是思路,矿鸿才是答案——基于鸿蒙,矿山要有自己的操作系统。
2021年9月14日,国家能源集团与华为公司联合研发并发布矿鸿操作系统;两个月之后,煤矿作为矿鸿示范矿启动建设,2022年9月30日,正式版MineHarmony1.0发布;2023年9月30日,支持MDTP协议的商用版MineHarmony1.1正式发布。
“矿鸿用了两年时间,经历9次迭代,在井上井下证明了稳定性、可靠性,以及最为关键的万物互联、万物感知能力。此间,矿鸿在实验室中,跑通了大大小小的各类矿山设备,又解决了设备厂家之间的互联互通问题。”
进而,矿鸿操作系统又应用于井下实际生产场景。难得的是,即使是在实际运行中不断发现问题,不断解决问题,也没有对煤矿的设备和产量造成影响。
截止2022年11月。煤矿全矿43类1808台(套)设备已成功适配矿鸿,覆盖井下采煤、掘进、主运输、辅助运输、供电、供排水、通风与灾害预警、检测监控、人员及设备定位等系统。期间,国能神东联合华为公司,还组织了50余家企业,完成了上百种设备的认证和对接。
其实,中国有大大小小4000多座煤矿,以及上万座非煤矿山,而且每座矿山都可以拍着胸脯说,从井下到井上,从井下的采掘机、液压支架,到井上的矿卡、洗选设备,其中的机械化、自动化水平并不低。
更进一步,矿山的数字化、智能化水平也不弱。过去三年中,中国用于煤矿智能化的总投资超过1000亿元。全国建有煤矿智能化工作面已超过1400个,有智能化工作面的煤矿达到730处,产能占比达到59.5%。
但就像此前的煤矿一样,卡点依然存在。矿山装备发展到今天,已不可能再去追求机械化、自动化的红利,必须通过数字化实现“少人则安、无人则安”,通过人工智能代替人工操作,进一步实现矿山的降本提效。
而其中的卡点,就是矿山数字化“三难”:行业设备种类多,设备难管理;设备在线率低,数据难采集;数据协议不统一,设备联动难。当然,一线生产和维修员工,并不会直接表述数据采集、数据治理,以及数据协议格式不统一等问题,但他们一定会抱怨:“手指都按麻了。”
“在狭小的空间中,矿工猫着腰,反复操作几千次按键,才能让液压支架向前走几步。”杨霖是华为终端BG三方使能产品领域总经理,以数字化建设的视角,他解释说:“多数井下设备都是近端控制,人机界面也不很友好,看上去很专业的按钮,其实操作很复杂。”
而且类似的反馈,杨霖还听到过很多。例如,调节传送皮带速度,需要反复切换多个操作界面;再例如,传统巡检机器人“路过”设备,只能通过拍照等手段,间接地采集温度、气体等数据。因为机器人打不开这些,采用私有协议,不对外开放接口的“黑盒子”,不能直接读取设备“黑盒子”中的全量数据。
矿山一直是ICT企业关注的冷门行业。原因很简单,依靠他们手里的现有技术,只能触及应用皮毛,不能将ICT技术深度融入矿山的生产应用。但华为并不这么想,成立煤矿军团,就是要为“场景找技术”。
当然,对华为找来的技术,国能神东的贺海涛,也曾经问过自己一系列问题:“不用矿鸿行不行?只用开源软件行不行?”思索再三,贺海涛给出了否定的回答。“开源鸿蒙解决不了问题,其他开源操作系统更解决不了问题。”贺海涛说。
其实,矿鸿与鸿蒙之间,可理解为“兄弟关系”。矿鸿只选用了开源鸿蒙中,最适合矿山场景的技术能力集。而且在此基础上,其又增加了针对矿山的“特性应用层”。例如,矿鸿分布式软总线、矿鸿分布式数据管理、矿鸿多信道通信备份、矿鸿靠可靠安全特性、矿鸿数据通信协议(MDTP)、矿鸿分布式编程框架。
正是基于此,三个改变也随即发生。“软总线”改变了井下设备的联接方式,网络结构由树状结构,改变为网状结构,设备联接入网即可自动识别、自动配网、智能组网;“一碰连”和“近场发现”等功能,改变了设备交互方式,极大地提升了员工巡检、远程检测、实时参数调整等工作的效率;矿鸿分布式数据管理等技术,改变了数据访问方式,不同设备的数据库之间可以直接访问,井下设备数据采集更为高效。
如此一来,不同厂商之间的设备,通过“普通话”(MDTP协议)实现了联动;割裂的应用系统也被打通,应用系统中的数据无需特别的数据治理,即可实现融合。更为关键的是,这正是为此后的应用场景创新、人工智能应用奠定了基础。
■ 举例说明,瓦斯浓度就因此变得可以被预测。煤矿开采过程中,不可避免地会释放出瓦斯。传统安全检测系统仅可对瓦斯突然变化的数据进行检测,但无法做到有效的事前预测。而且一旦瓦斯超标,工作人员需迅速撤离升井,此后的4个小时内将停止采掘工作。
但基于矿鸿操作系统,在打通安监、通风、地质、矿压、综采等业务系统的数据后,华为联合软通动力研发的“煤矿综采面瓦斯隐患预测辅助系统”已经落地应用。系统可提前10分钟发现瓦斯超限可能。别小看了这10分钟,矿山可在不暂停生产的前提下,有针对性地采取加大通风或减低采煤速度等一系列动作,避免了4个小时的工作停顿。以日产量2万吨计算,即每减少一次停机升井,就可增加3000余吨产量。
而且如瓦斯浓度预测系统,类似的应用还有很多,例如采用矿鸿的除铁器,设备无屏变有屏,可随时随地查看设备状态和控制设备;采用矿鸿的皮带操作场景,可随时随地操作皮带运行,远程调速;采用矿鸿的机电设备,实现了“即插即用”,新设备更换后可自动接入综合网管系统。
当然,诸如“软总线”、“一碰连”、“近场发现”,以及通过建立行业标准,实现设备之间都能说上“普通话”(MDTP协议),只是“经验”中的技术方,由“经验”衍生出的矿鸿生态观同样值得借鉴。
自上世纪90年代以来,工业自动化大体沿用金字塔架构的普渡模型(Purdue Model),并基于该架构模型,又诞生了ISA-95标准。但在物联网时代,系统不再受制于的算力和内存,自动化的金字塔将被取代,生态伙伴之间也将建立不同以往的价值联接。
“华为矿山军团希望与具备装备开发能力、应用开发能力、芯片和核心板适配能力的生态伙伴加强合作,共同推广矿鸿操作系统,共同繁荣矿鸿应用生态。”杨霖在发布“矿鸿装备生态使能计划”的同时,也重点圈定了三类生态伙伴。
在此之前,华为矿山军团依托于示范矿建设,依托于“矿鸿工业互联创新国家矿山安全监察局重点实验室”,开展对相关设备的认证。截至目前,已经有50多个厂家参与实验室的测试认证,超过175多款装备完成适配和认证。
通俗地说,这些装备生态伙伴在研发矿山设备时,就可内置矿鸿和相关模组。其产业地位相当于智能手机制造商,只不过他们的“智能手机”,可以是采掘机、皮带运输机、液压支架,也可以是摄像头、传感器、机器人。当然,就如“智能手机”的发展一样,随着矿鸿生态的发展,装备生态伙伴的商业模式也可能发生改变,其既可能成为一家软硬融合的企业,也可能以硬件为载体,推出“应用商店”。
与此协同,应用软件生态伙伴可以联合装备生态伙伴,共同推出操作系统。事实上,一个版本并不能满足矿山的所有应用。在“经验”中,就先后形成了适用不同设备的五个版本(微型、小型、实时、标准交互设备、高端智能设备)。
同时,应用开发生态伙伴可以寄托矿鸿业已开放的2万余个接口,开发服务于应用场景的业务软件,毕竟此前矿山中相互独立的应用系统已被打通,应用系统开发也不再受制与数据格式不统一、关键参数缺失等掣肘问题。而且,华为还将通过“一站式MDTP开发套件”,使能设备和应用生态伙伴。
此外,华为还将关注“芯片和核心板生态伙伴”。毕竟芯片和主板与矿鸿操作系统的适配,决定了矿鸿操作系统的应用宽度,也决定了矿鸿操作系统在不同应用场景中的性能展现。
也正是基于上述生态伙伴,联接和释放不同伙伴的价值,共同繁荣矿鸿生态,这也就是矿鸿的生态观。而对于未来,华为矿山军团MKT与解决方案总裁郭振兴则给出了明确的生态计划目标和方向:“华为将持续深耕矿鸿技术领域,通过矿鸿装备生态使能计划,到2025年实现支持30+款芯片,适配1000+矿鸿装备,与伙伴共同打造150+场景应用,实现70%行业生态覆盖率。华为鼓励矿鸿生态伙伴主动配置资源、联合拓展,将创新的解决方案复制到更多矿山,共同维护数字安全可信,加速矿山智能化升级。”返回搜狐,查看更多