一列煤從上游裝車站臺(tái)裝車發(fā)出，到下游用煤?jiǎn)挝恍盾囼?yàn)收，傳統(tǒng)檢測(cè)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(cè)結(jié)果。10月24日，由國(guó)家能源集團(tuán)攜手中國(guó)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(cè)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(guó)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(kāi)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(duì)煤炭看得清、看得準(zhǔn)，充分發(fā)揮它的價(jià)值，煤質(zhì)檢測(cè)，是一項(xiàng)非常重要的工作。”國(guó)家能源集團(tuán)黨組書記、董事長(zhǎng)劉國(guó)躍說(shuō)。

數(shù)據(jù)顯示，2023年我國(guó)原煤生產(chǎn)和進(jìn)口煤量共計(jì)51.84億噸，全國(guó)規(guī)模以上煤炭企業(yè)營(yíng)收達(dá)3.5萬(wàn)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(zhǎng)久以來(lái)，依賴化學(xué)手段的傳統(tǒng)煤質(zhì)檢測(cè)技術(shù)，應(yīng)用過(guò)程復(fù)雜、操作差異大，存在流程長(zhǎng)、數(shù)據(jù)緩、風(fēng)險(xiǎn)大、結(jié)算周期長(zhǎng)等諸多問(wèn)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?jiǎn)挝恍盾囼?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(cè)，很難保障上下游煤質(zhì)檢測(cè)結(jié)果的一致性。”國(guó)家能源集團(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(shuō)，這也是長(zhǎng)期困擾購(gòu)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(guó)內(nèi)外進(jìn)行過(guò)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(cè)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(guò)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(cè)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(cè)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(duì)煤炭成分中的熱值、水分、灰分、硫分進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)；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(duì)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(wú)損的煤炭成分分析，一舉攻克了傳統(tǒng)煤炭檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)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(cè)。

“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(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)黨委書記、副會(huì)長(zhǎng)李延江說(shuō)，本次國(guó)家能源集團(tuán)聯(lián)合中國(guó)電科旗下?？低暟l(fā)布的煤質(zhì)快速檢測(cè)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(wèn)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(guó)家能源集團(tuán)和中國(guó)電科探索“央企聯(lián)合+技術(shù)融合”路線、更好發(fā)揮國(guó)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(guó)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)合海康威視確定了融合光譜煤質(zhì)快速檢測(cè)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(cè)產(chǎn)品的開(kāi)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(guó)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(guó)內(nèi)外300多萬(wàn)條歷史煤質(zhì)數(shù)據(jù)，以10萬(wàn)多組高質(zhì)量光譜煤質(zhì)數(shù)據(jù)集，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤種范圍99%以上的覆蓋；檢測(cè)煤種覆蓋全集團(tuán)全部自產(chǎn)、外購(gòu)等合計(jì)超過(guò)398種，檢測(cè)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(cè)量”基礎(chǔ)。

同時(shí)，國(guó)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(gòu)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(cè)精度突破，對(duì)國(guó)內(nèi)外上百種煤種的檢測(cè)通過(guò)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(cè)數(shù)據(jù)“實(shí)時(shí)、透明、共享”。

“這項(xiàng)技術(shù)可以在線檢測(cè)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(cè)結(jié)果，相較于至少8小時(shí)的傳統(tǒng)檢測(cè)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(cè)煤量可達(dá)1噸以上，是傳統(tǒng)1克煤樣檢測(cè)量的百萬(wàn)倍，樣品代表性和檢測(cè)效率大幅提升。此外，全程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無(wú)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(cè)模式。”張杰介紹，2024年在國(guó)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(cè)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(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)黨委書記、常務(wù)副理事長(zhǎng)楊昆認(rèn)為，國(guó)家能源集團(tuán)與中國(guó)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(cè)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)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(wú)人干預(yù)檢測(cè)成為現(xiàn)實(shí)

10月24日上午10時(shí)，在國(guó)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(duì)當(dāng)天裝車外運(yùn)的商品煤煤質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。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?jiǎn)挝?，這套設(shè)備可實(shí)現(xiàn)當(dāng)天10列裝車共計(jì)4.1萬(wàn)噸商品煤全部過(guò)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(guó)華能集團(tuán)錫林郭勒熱電廠，來(lái)自國(guó)家能源集團(tuán)勝利能源公司的商品煤，正源源不斷地通過(guò)長(zhǎng)距離輸煤皮帶輸送到該廠煤倉(cāng)。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(cè)精度達(dá)到傳統(tǒng)煤質(zhì)檢測(cè)水平，交易資金沉淀成本也大幅降低，由原來(lái)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(wàn)余元。

這些突破煤炭購(gòu)銷傳統(tǒng)模式的變化，正是國(guó)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(lái)的重大技術(shù)突破。

截至10月21日，國(guó)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(duì)各外部用戶單位超1000萬(wàn)噸的快速結(jié)算，其中勝利能源對(duì)華能、大唐、京能、蒙能、華潤(rùn)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(wàn)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(zhǎng)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(wú)人化、少人化管控。截至10月21日，雙方通過(guò)煤質(zhì)快檢已完成結(jié)算434萬(wàn)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。通過(guò)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(gòu)銷新模式具備很強(qiáng)的推廣價(jià)值。

劉國(guó)躍表示，未來(lái)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(guó)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(cè)領(lǐng)域，對(duì)于促進(jìn)人工智能高水平場(chǎng)景應(yīng)用具有重要里程碑意義。

目前，國(guó)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(yíng)”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(guò)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(yǔ)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(guó)躍表示，計(jì)劃到年底，國(guó)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(gòu)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(duì)“煤炭、電力、港口、化工”等上下游的煤質(zhì)快檢覆蓋。