?？低暼诤瞎庾V煤質(zhì)快檢技術(shù)

10月24日，“AI智測·炭索未來”融合光譜煤質(zhì)快速檢測技術(shù)發(fā)布會(huì)在北京舉行，國家能源集團(tuán)與?？低暵?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。該技術(shù)是自煤炭大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用以來的重大突破，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，構(gòu)建起高效、透明的在線檢測模式，并在煤炭生產(chǎn)、電力、運(yùn)輸、化工等全產(chǎn)業(yè)鏈成功示范應(yīng)用，推動(dòng)解決長期制約煤炭產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈綠色安全發(fā)展的痛點(diǎn)問題。

歷時(shí)3年

聯(lián)合攻克煤質(zhì)檢測技術(shù)難題

煤炭是國家能源的基石，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)。長久以來，依賴化學(xué)手段的傳統(tǒng)煤質(zhì)檢測技術(shù)，存在效率低、風(fēng)險(xiǎn)大、成本高等痛點(diǎn)問題，嚴(yán)重制約了煤炭清潔高效利用。  

為紓解行業(yè)之困，2021年起，國家能源集團(tuán)與?？低曢_啟聯(lián)合創(chuàng)新之路，充分發(fā)揮雙方在技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、人才等領(lǐng)域的優(yōu)勢，逐步確定了融合光譜煤質(zhì)快速檢測的技術(shù)路線，通過多維感知、雙模態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、AI模型等一系列自主核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大批量煤樣的實(shí)時(shí)、在線、無損檢測，為煤炭質(zhì)量檢測帶來重大技術(shù)突破。

該技術(shù)可在線檢測6毫米煤樣的發(fā)熱量、全硫、灰分、全水等指標(biāo)，僅需2分鐘即可獲取采樣煤炭的檢測結(jié)果，相較于傳統(tǒng)至少8小時(shí)的檢測周期，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)煤質(zhì)信息的精準(zhǔn)獲??；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；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)建起了高效、透明的在線檢測模式。

三大關(guān)鍵突破

煤質(zhì)管控走向“全、真、準(zhǔn)、快、透”

發(fā)布會(huì)上，進(jìn)行了融合光譜煤質(zhì)快檢技術(shù)發(fā)布及“煤炭數(shù)質(zhì)量管控平臺(tái)”展示，重磅發(fā)布了煤質(zhì)快檢AI模型、融合光譜煤質(zhì)快檢核心裝置等系列創(chuàng)新成果。融合煤質(zhì)快檢技術(shù)形成了核心裝置高穩(wěn)定性、高一致性， AI 模型高準(zhǔn)確性、高泛化性四項(xiàng)優(yōu)勢， 助推實(shí)現(xiàn)煤炭質(zhì)量“全景、真實(shí)、準(zhǔn)確、快速、透明”的管控目標(biāo)。

“融合光譜煤質(zhì)快速檢測技術(shù)” 能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、可靠運(yùn)行，其中關(guān)鍵的三大要素是感知、算法和數(shù)據(jù)。

?多維感知技術(shù)：煤質(zhì)快檢技術(shù)的第一大核心技術(shù)。創(chuàng)新性利用近紅外光譜技術(shù)結(jié)合X射線熒光光譜技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤炭成分信息的全面感知，可對(duì)煤炭的發(fā)熱量、全硫、灰分、全水等指標(biāo)反應(yīng)的光譜信號(hào)及相關(guān)信息進(jìn)行全面、準(zhǔn)確探測，有效解決統(tǒng)煤質(zhì)快檢技術(shù)檢測效率低、精度差的問題。

?基于人工智能的多模態(tài)信號(hào)處理技術(shù)： 針對(duì)近紅外光譜與 X 射線熒光光譜兩種不同物理信號(hào)所帶來的不同成分特征數(shù)據(jù)，開發(fā)雙模態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合算法、多模態(tài)光譜校正算法，可準(zhǔn)確、有效提取兩種光譜信號(hào)中與煤質(zhì)成分相關(guān)的特征，并進(jìn)一步將其轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)確的煤質(zhì)成分信息，實(shí)現(xiàn)在不同環(huán)境、不同設(shè)備狀態(tài)、不同煤流特性下，對(duì)煤樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確檢測。

?高質(zhì)量數(shù)據(jù)集：煤炭種類豐富、成分復(fù)雜，既有不同地質(zhì)年代，也有不同煤炭種類，還有不同應(yīng)用場景下的混配方式。如何利用同一個(gè)模型實(shí)現(xiàn)全煤種的準(zhǔn)確檢測，是橫亙在煤質(zhì)快檢技術(shù)面前的一道難題。

國家能源集團(tuán)與?？低暎M織上千人的煤質(zhì)快檢專項(xiàng)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，開發(fā)了一套高質(zhì)量數(shù)據(jù)采集體系，逐步形成一個(gè)超10萬組、涵蓋398個(gè)煤種的高質(zhì)量融合光譜數(shù)據(jù)集，實(shí)現(xiàn)了對(duì)300多萬條歷史煤種范圍99%以上的覆蓋。

通過持續(xù)的模型開發(fā)與數(shù)據(jù)擴(kuò)充，國家能源集團(tuán)與?？低暣罱嗣嘿|(zhì)快檢AI模型，實(shí)現(xiàn)檢測精度突破，對(duì)國內(nèi)外上百種煤種的檢測通過率都保持在95%以上，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。

全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉稇?yīng)用

助推能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

這項(xiàng)可貫穿應(yīng)用煤炭、電力、化工、運(yùn)輸?shù)热a(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)，將為煤炭產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈帶來巨大產(chǎn)業(yè)價(jià)值，如大幅縮短結(jié)算周期、提升配煤精準(zhǔn)度、增強(qiáng)入爐摻配的靈活性，以及提高港口生產(chǎn)的自動(dòng)化效率。該技術(shù)已在國家能源集團(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，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。2024年至今，檢測煤量超4億噸。

經(jīng)過三年來的不懈努力，融合光譜煤質(zhì)快檢技術(shù)催生的新質(zhì)生產(chǎn)力已初顯成效。國家能源集團(tuán)以煤質(zhì)快檢技術(shù)和數(shù)據(jù)平臺(tái)已實(shí)現(xiàn)對(duì)各外部用戶單位超1000萬噸的快速結(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；在寧夏煤業(yè)煤制油項(xiàng)目中，通過該技術(shù)實(shí)時(shí)指導(dǎo)配煤比例，配煤灰分合格率從81%提升至近100%，每年減少5臺(tái)爐大修，檢修工作量降低10%；黃驊港務(wù)三期卸車采樣間通過該技術(shù)，每年可節(jié)省成本上千萬元；國家能源集團(tuán)河北公司定州電廠通過實(shí)時(shí)輸出檢測的結(jié)果，不僅入爐摻配更合理靈活，節(jié)約廠用電方面也效果顯著。

下一步，國家能源集團(tuán)將聯(lián)手?？低?，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)模化、管控體系化發(fā)展，加快推動(dòng)煤質(zhì)快檢技術(shù)創(chuàng)新“成果”轉(zhuǎn)化為能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展“結(jié)果”。未來，煤質(zhì)快檢技術(shù)將進(jìn)一步促進(jìn)煤化學(xué)和人工智能計(jì)量學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)研究，革新煤炭貿(mào)易結(jié)算方式，支持全國統(tǒng)一煤炭大市場的建設(shè)，并在推動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈的煤炭清潔高效利用、服務(wù)能源產(chǎn)業(yè)的碳足跡管理以及“雙控”轉(zhuǎn)型中，持續(xù)發(fā)揮其新質(zhì)生產(chǎn)力的作用。