國家能源集團聯合海康威視發布融合光譜煤質快檢技術
http://www.moduwu.com 2024-10-25 11:16 來源：中華網
10月24日上午10點，在國家能源集團準能集團黑岱溝露天煤礦，安裝于準能選煤廠785商品煤膠帶機中部的煤質快檢核心設備，正在對當天裝車外運的商品煤煤質進行實時檢測。僅兩分鐘后，涵蓋發熱量、水分、灰分、硫分等多項指標的數據信息已傳輸到到下游用煤單位，這套設備可實現當天10列裝車共計4.1萬噸商品煤全部過檢，每車傳輸10組數據，一天共傳輸100組數據。
而在中國華能集團錫林郭勒熱電廠，來自國家能源集團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。依托煤質快檢與皮帶秤數據的不落地快速結算模式，勝利能源已實現煤炭數質量數據的自動獲取和實時結算，檢測精度達到傳統煤質檢測水平，交易資金沉淀成本也大幅降低，由原來的一月一結變為當日結算，每月可減少財務資金成本17余萬元。
這些突破煤炭購銷傳統模式的鏡頭，正是國家能源集團融合光譜煤質快檢技術為煤炭消費領域帶來的重大技術突破。10月24日，“AI智測·炭索未來”融合光譜煤質快速檢測技術發布會在北京舉行，由國家能源集團攜手海康威視聯合研發的“融合光譜煤質快速檢測技術”正式發布，標志我國煤炭數質量管控領域邁入全新的人工智能時代，并首次在煤炭生產、電力、運輸、化工等全產業鏈成功示范應用。
煤炭是國家能源的基石，2023年我國原煤生產和進口煤量共計51.84億噸，全國規模以上煤炭企業營收達3.5萬億元。煤炭質量數據是煤炭生產、銷售結算、利用的關鍵基礎數據。長久以來，依賴化學手段的傳統煤質檢測技術，存在過程復雜、操作差異大，存在流程長、數據緩、風險大、結算周期長等諸多問題，嚴重制約了煤炭清潔高效利用。一列煤從上游裝車站臺裝車發出，到下游用煤單位卸車驗收采用傳統破壞性化學分析方法，中間至少有2次檢測，很難保障上下游煤質檢測結果的一致性，這也是長期困繞購銷雙方“卡脖子”的難題，難以適應煤炭產業鏈供應鏈綠色安全發展需要。
此前，國內外進行過大量的煤質快檢技術研發，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）等技術路線，但由于檢測精度不高、放射源安全隱患等因素，一直未形成大規模商業化應用的成熟可靠技術。此次發布會重磅推出的“融合光譜煤質快速檢測技術”，是一項集煤質快檢核心裝置、AI模型與數質量管控平臺于一體的原創性技術，實現人工智能、光譜學及化學等多學科交叉融合，可對煤炭成分中的熱值、水分、灰分、硫分進行精準檢測；基于雙模態神經網絡的人工智能技術，利用深度神經網絡有效融合兩種感知信號，對大量煤炭成分進行數據表征，并結合魯棒訓練，從而實現快速、準確、魯棒、無損的煤炭成分分析，一舉攻克了傳統煤炭檢測技術檢測數據延遲、失真及成本高等難題，實現煤炭供需兩端全流量實時在線、全自動檢測。
該技術可以在線檢測6毫米煤樣的熱值、全硫、灰分、全水等指標，整列車采樣完成后僅需2分鐘獲取檢測結果，相較于至少8小時的傳統檢測周期，實現煤質信息的實時精準獲取；樣品代表性指數級增強，單列車的檢測煤量可達1噸以上，是傳統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；全程實現自動無人干預，改變了傳統采樣、制樣、化驗的復雜流程，構建了高效、透明的在線檢測模式。2024年在國家能源集團四大產煤區、港口、銷售、電廠、化工產業共9家單位示范應用的10臺產品設備，檢測煤量超4億噸，且歷經高低溫、粉塵、震動以及高濕度、電磁干擾等各種嚴苛環境條件，均穩定運行。
作為骨干能源央企，國家能源集團堅決扛起煤基能源新質生產力大旗，發揮新型舉國體制優勢，采取“集團化作戰”方針，統籌有效資源、整合優勢力量，組織調動“煤電運化”全產業鏈35家子分公司上千人參與科技攻關會戰。歷時兩年時間，廣泛收集國內外300多萬條歷史煤質數據，以10萬多組高質量光譜煤質數據集，實現了對煤種范圍99%以上的覆蓋；檢測煤種覆蓋全集團全部自產、外購等合計超過398種，檢測精度達到傳統化學方法水平，累計平均偏差趨于零，煤炭數量和質量具備“在線測量”基礎。
集團公司所屬電科院南環院作為技術研發的牽頭實施單位，發揮自身在煤質檢測領域的專業、技術、人才優勢，早在2019年就啟動煤質快檢技術領域的科技研發，2022年聯合海康威視確定了融合光譜煤質快速檢測的技術路線，先后完成試驗平臺、實驗室原理機研發；2022年至2023年，完成在線檢測產品的開發，成功研發出包括多維感知、雙模態神經網絡算法、高質量數據集、AI模型等一系列自主核心技術，探索實現了實體產業鏈與技術創新鏈的跨學科、跨行業融合，形成“央企聯合+技術融合”的新質生產力發展新范式。
同時，國家能源集團聚焦產業引領，提升一體化效能，依托區塊鏈技術實時采集接入煤電化運全產業鏈條，從煤礦、外購煤站臺、港口、電力、化工等297家單位、累計1134臺的軌道衡、汽車衡、煤質快檢等設備源頭實時采集數量和質量數據，形成了全環節、全流程完整的數據監控鏈條，打造“全景、真實、準確、快速、透明”的煤炭數質量管控平臺。歷經28次數據集擴充，3次迭代更新，搭建煤質快檢AI模型，實現檢測精度突破，對國內外上百種煤種的檢測通過率都保持在95%以上；以區塊鏈+數字化平臺管控，實現煤質檢測數據“實時、透明、共享”。截至10月21日，國家能源集團以煤質快檢技術和數據平臺實現對各外部用戶單位超1000萬噸的快速結算，其中勝利能源對華能、大唐、京能、蒙能、華潤等所有內外部客戶累計結算172天，結算煤量900余萬噸，累計偏差僅13大卡；與華能錫電結算5964噸，熱值偏差6大卡，遠低于行業標準，起到良好的示范效應。
華能北方聯合動力黨委書記、董事長陳炳華在發布會上表示，今年4月27日，華能北方公司成功實現基于勝利能源公司的煤質快檢與皮帶秤數據的首筆煤炭交易快速結算，做到煤炭數質量數據自動獲取、實時結算，實現無人化、少人化管控。截至10月21日，雙方通過煤質快檢已完成結算434萬噸，結算結果與我方人工化驗結果的差值全部符合國家標準要求。通過半年的應用，不僅驗證了該項技術的穩定性、高效性和可靠性，而且證明煤質快檢技術所重塑的購銷新模式具備很強的推廣價值。
目前，國家能源集團正聯手海康威視，加速煤質快檢技術的譜系化、產品系列化、應用規模化、管控體系化發展，按照“戰略管控+一體化運營”總體定位，構建起全集團“體系化、網絡化、標準化”的煤炭數質量管控體系，并通過標準的研制和推廣，為行業內的技術交流等提供共同的語言和基準，推動煤質快檢技術不斷向更高水平發展，加速行業認可和產業化進程。計劃到年底，國家能源集團將在新疆、寧夏、晉陜蒙核心區、蒙東四大產煤區相關礦點、外購煤站臺和部分電力、煤化工企業部署應用80多臺煤質快檢裝置，將實現對“煤炭、電力、港口、化工”等上下游的煤質快檢覆蓋。
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