贺海涛站在北京的一个会议厅，打开手机，远程操控陕西省神木县大柳塔煤矿井下的一个危险气体巡检机器人。它搭载摄像头，伸缩臂能探到巷道和危险区域的各个角落，检测危害气体浓度。这些危害气体易引发瓦斯燃烧、爆炸，是造成矿难的“头号杀手”。近期，大柳塔煤矿井开始使用机器人代人巡检，尽可能保障工人安全。
近年来，矿难依旧频发，2020年全国发生434起矿山事故，死亡573人。伴随5G、大数据、云计算的发展，政府、企业以及学界开始探讨如何将新一代网络信息技术应用于矿山建设，打造“智慧矿山”，减少伤亡事故。
危险气体巡检机器人只是“智慧矿山”的冰山一角，这是一个庞大而复杂的系统工程。贺海涛是国能神东煤炭集团副总经理，他举例，一台国产采煤机，需要3个有效的操作系统、3个有效的协议、161个核心芯片才能完成井下采煤的所有工序，主控制器、对接屏等5个设备，各自的操作系统互不兼容。“我们期望有一套操作系统，只有一套标准，让这些事情变得简单。”贺海涛说。
国家能源集团与华为公司合作，试图构建一个统一架构的工业互联网平台，帮助解决“智慧矿山”的核心难题。9月14日，国家能源集团与华为共同在北京举办发布会，正式发布“矿鸿操作系统”，这也是鸿蒙系统的应用首次从To C领域扩展到了To B领域。
打破“数据孤岛”
今年年初，华为成立“煤炭军团”。任正非曾表示，“军团”的说法是学习Google，把基础研究的科学家、技术专家、产品专家、工程专家、销售专家、交付与服务专家全都汇聚在一个部门，缩短了产品进步的周期，“把业务实行颗粒化，这是‘军团’模式，煤炭是第一个采用军团模式的”。
“在5G应用上，世界上多数ICT(信息与通信)公司都没有选择矿山作为突破口，但我们选择了矿山。”任正非希望华为能够帮助煤炭行业实现“少人、无人、安全、高效”，让智能化采煤工作面减人60%，井工煤矿单班入井人数减少10-20%。
华为的高级副总裁邹志磊刚被任命为“煤炭军团”董事长时，面对的最大难题是，华为作为ICT领先的公司，如何在矿业领域破题?“智能矿山怎么做到无人?那么多液压、支架、刮板机等，还有各种各样的瓦斯传感器，这么多复杂的场景，怎么才能解决(智能化)，非常难。”邹志磊说。
他们找来行业顶尖专家交流，去多个矿山考察，下了十几次矿。目前矿山智能化仍处于探索的初级阶段。中国约有5300座煤矿，2700多个金属矿，而这些矿山由不同厂家建造，地质环境复杂多样，生产管理和技术规范都不统一。尽管近些年一些企业在尝试智能化，但数据标准、接口格式、数据规范和协议各不相同，矿山之间缺乏“统一的语言”，无法知识共享、能力共享，形成“数据孤岛”，甚至重复建设。
即便在一家煤矿内部，智能化之路也困难重重。以神东煤炭集团为例，神东有1370多家主要设备供应商，13.4万台各类设备，10余类操作系统，500多种需要适配对接的通信协议。但不同的设备装置有不同的操作系统，同一供应商不同时期提供的操作系统及应用，也彼此不兼容。
“这造成设备之间数据共享难，信息互通难，生产作业智能联动难，尤其在采煤与运输、采煤与通风、工控系统协同方面，不同厂商的采煤机、支架、刮板输送机的接口及协议互不兼容。”神东煤炭集团董事长李新华介绍。
在安全管理上，国内矿山整体也未形成智能预警体系。神东煤炭集团可以识别出2万多条危险源，每年排查出1万多条完全问题隐患，但是依然靠的是“人盯人、人防人、人管人”的方式，无法动态、在线超前预警安全风险。
此外，矿产企业普遍缺乏智能化管理体系。神东集团早在2019年便主动搭建生产数据仓库，采集井下1万台设备的数据，每天产生的数据20多亿条，未来的数据量至少是现在的10倍、100倍。但是面对海量数据，企业却无法将其转换为智能决策。
经过几个月的调研，“煤炭军团”明确了矿业的痛点。邹志磊认为，“智慧矿山”的本质是工业互联网，参照工业互联网的发展规律，矿山智能化，第一步是要建立统一架构的工业互联网平台。
这就像是搭建一个矿业领域的“安卓系统”。华为希望通过矿鸿操作系统，将不同的设备互联，通过独特“软总线”技术，在煤矿领域实现统一的设备层操作系统，以统一的接口和协议标准，解决不同厂家设备的协同与互通的问题。
邹志磊介绍，在此基础上实现“智慧矿山”，要构筑数字世界里面的矿山“数字孪生”。对应物理世界的每一个矿山，他们要创建一个相应的虚拟世界，这里有所有的实时数据，然后管理矿山的各类数据、模拟风险。“比如说，露天矿山爆破，一次爆破要用2000多根炸药，伴随巨大安全风险，做一次试验难度非常大。但在虚拟世界，他们可以模拟一套流程。”此外，管理者还可以在大数据的基础上，利用人工智能，完成矿业的危险、效率低或者繁重的工作。
国家能源集团信息化管理部丁涛主任表示，矿鸿操作系统可以从源头实现数据和接口的规范化，做到“正本清源”，简化数据平台层的数据治理工作，为煤矿智能化的分析、经营管理和决策提供更充分更准确的数据基础。
改变传统矿山
矿鸿在当下推出，一个更实际的作用是改变传统矿工的作业环境，让工作变得简单、便捷、可靠。
在发布会现场，贺海涛通过手机远程连接了井下综采面，展示了部分机器人实时工作的画面。内蒙古鄂尔多斯市布尔台煤矿的一个采煤区，工人以前操作的支架控制器，按键小、窗口小，平时设置参数、故障查询极不方便。矿鸿系统通过“软总线”技术，将硬件和软件互联，当支架操作工人走动时，手机上的系统会自动切换到最近的设备，方便工人调控，不用像过去在控制器上翻找设备，“这提供了全新的操作模式，大幅提高了工作效率，降低了工人的劳动强度。”贺海涛说。
中国工程院院士倪光南表示，目前，煤矿智能化还处于初级阶段，此时正迎来各种传统终端和设备“旧改”、新建的大机遇，越来越多的装备将启动数字化和智能化升级，而且这个领域目前没有市场集中度高的操作系统，矿鸿操作系统在这个领域率先发布恰恰是正当其时。
5月初，“煤炭军团”来到神东煤炭集团，双方很快达成了共识，成立了智慧煤矿联合创新项目组，确定18个联合创新课题，21个子项目，并于8月举行战略合作协议签约和联合创新中心揭牌仪式。截至目前，神东投入各部门业务骨干86人，华为常驻神东创新中心70多人，华为总部投入研发人员200多人，合作厂家投入160多人共同进行技术攻关。目前，矿鸿操作系统已经在神东4个矿厂、6个场景，应用了20种设备、398个应用单元。
未来矿鸿与矿业的结合，还有更多探索。下一步，华为与神东煤炭集团将继续做好鸿蒙系统现场试验、应用和推广，今年年底前，完成26个系统应用到国产高斯数据库的迁移，建成国家能源集团鲲鹏和昇腾异构人工智能(AI)计算中心，2022年实现鸿蒙系统在煤矿“采掘机运通”各系统的全面应用。
在工业网络实时可靠方面，今年年底前，双方完成布尔台煤矿综采和掘进面5G技术生产场景验证，完成保德煤矿F5G数据可靠通信硬管道技术试点应用，全面提升井下网络的实时可靠性。在生产要素万物互联方面，将完成一个综采面全部工业装备网联化的应用实践，实现矿鸿操作系统工业互联网领域“首商用”。在数据高效协同智能治理方面，将基于现有技术，屏蔽多厂商设备接口协议差异，实现神东各业务系统协同，提高安全生产领域图像和声音的识别精度。此外，华为与国能神东煤炭集团还将首创《新一代自主可控工业通信标准》，助力煤炭行业率先实施数字化转型。
在中国工程院院士王国法看来，矿鸿操作系统作为矿山场景的操作系统，为整个装备行业提供了一个国产平台、标准的接口和数据规范，众多煤矿装备厂家可以力出一孔、共建共享、互通有无，有助于加快矿智能化装备的发展。“矿鸿操作系统在国家能源集团的首次商用，将对我国智能化煤矿建设起到示范作用。”王国法说。
