闪耀在黑色矿山上的智慧之光——记全国五一劳动奖章获得者、山东科技大学博士生导师卢新明教授


作者:      时间:2018-07-16     点击量:
闪耀在黑色矿山上的智慧之光——记全国五一劳动奖章获得者、山东科技大学博士生导师卢新明教授


卢新明是山东科技大学信息科学与工程学院教授、博士生导师,泰山学者攀登计划专家,山东蓝光软件有限公司董事长兼总工程师,享受国务院政府特殊津贴,是我国智慧矿山的开拓者。

志存高远,梦想在求知中悄悄萌芽

1978年,卢新明怀着成为社会有用之才的梦想开始了在山东矿业学院(现山东科技大学)计算数学专业的学习。入学伊始,他就对自己的专业产生了浓厚的兴趣。他不断思考自己所学的专业:数学与哲学一样都是方法论,只有与其他学科相结合,才能真正实现其价值;计算机是一种工具,计算数学就是用计算机解决数学问题。采矿及其相关专业是山东矿业学院的特色专业,如果把它们很好地结合在一起,就可以用计算数学解决矿业开采中尚未解决和不能解决的难题。豁然开朗的卢新明从此对自己的未来有了更加清晰的规划。也就是从那时起,立足计算数学,解决黑色矿山开采难题的梦想,悄悄的在年轻的卢新明心里播下了种子。从大二开始,他在认真钻研本专业课程的同时,利用业余时间或旁听、或自学其他专业的课程。他立志通过自己的努力实现计算数学与矿山开采研究的完美结合。

1982年7月,即将毕业的卢新明放弃了第一次报考研究生的机会,留校任教。因师资缺乏,他刚参加工作便被推上“前线”。不少人看他整天忙忙碌碌,好心劝他抽时间复习考研究生。系里的领导十分关心他,几次提出让他进修外语出国,都被他谢绝了。理由是:“学校需要我,工作离不开,我首先要服从大局,立足本职,努力工作!”

留校任教成了他潜心教学和研究,继续学习的大好机会。扎根高校这片沃土,年轻的卢新明如饥似渴地汲取着知识的养料,努力为自己梦想之花的绽放浇水施肥。在坚守工作岗位的前提下,卢新明继续坚持业余学习。1985年,应用数学与软件工程系开办了系统工程研究生班,他为该班担任《线性规划》课主讲,同时又以学生的身份选修了7门主要课程,都取得了相应的学分。他为本科生、研究生开设的《线性规划》、《矩阵计算与稀疏技术》、《矿井通风网络图论》等课程,也都是通过自修而开出的。他说“时间是挤出来的,脑子是用不坏的。作为一名教育工作者,永远不能停止追求知识、追求真理的步伐。”

敢为人先,挑战在追求中被不断超越

卢新明谦虚好学却不迷信专家、不迷信权威,敢为人先,敢于向问题挑战。当年,在准备《线性规划》课程时,他发现翻译过来的教材上有一个关键性错误,他查阅相关资料并多次找人请教均无所获,在查阅英文教科书后获知:原来都存在同一错误。为此,他结合自己的研究成果,吸收了译著的优点,亲自编写了《国内线性规划流行教材中的错误与纠正》等教学参考资料,收到良好效果。

1982年年底,卢新明参加了在北京召开的全国矿井通风学术会议。会上,他最大的收获是听取了三位学者关于矿井通风最优化调节问题的争论。当时的情形是:七嘴八舌,各陈其优,互相不让。交流会几乎成了三位学者的辩论会,坐在一旁的卢新明在听完辩论后大胆直言:“这些方法无一最优!”接着,他一一举出反证,并郑重宣布:“我们也在进行这方面的研究,很快就会拿出结果来!”会场上先是窃窃私语,继而鸦雀无声。稍稍冷静下来,他才意识到自己口出了“狂言”。怎么办?担子压下了,也只好自己挑起来!

从北京回到学校,卢新明在完成每天的教学任务后,有空便跑图书馆查资料。几个月后,他终于建立起一个求解矿井通风系统最优调节问题的非线性规划模型,提出了单纯形交替计算方法,并编制出相应的计算机程序。接着,他的模型和方法在华丰煤矿初试成功,又通过现场考察进行了修改完善。1983年10 月,卢新明在第二届煤炭系统工程学术会议上公布了自己的成果,据此写成的论文发表在《煤炭学报》1985年第一期上。

之后的数年里,卢新明坚持从实用的角度出发,对矿井通风理论进行了更加深入的研究,解决了一系列理论难题,提出了通风网络测定平差的新方法,形成了一个优化体系,达到了国际先进水平。国际权威、美国西弗吉亚大学的Y.J.Wang 教授给予了高度评价,并亲自签发了邀请信,请卢新明参加美国第五届国际矿井通风学术会议。

1991年,卢新明考入中国科学院应用数学研究所攻读运筹学与控制论专业,1994 年 4 月获博士学位。期间,他选择运筹学界和经济学界所关注的线性规划作为主攻目标,完成和发表了 10 余篇学术论文,提出了一系列有效的新算法。其中以他为主完成的《线性规划有效算法》一文由《数值计算与计算机应用》杂志发表后,又被选入美国《Chinese Journal of Numerical Mathematics and Applications》杂志。

1999 年10 月,卢新明组建成立泰安蓝光计算机技术研究所,2006年更名为山东蓝光软件有限公司,其宗旨就是给用户提供一个专家型的工具软件,搭建完全可行化的平台,以信息化带动工业化,以信息技术改造传统产业。在卢新明的带领下,山东蓝光软件有限公司已建成一支以年轻的博导、教授、博士、硕士为骨干的中青年结合的科技队伍。多年来,在国家科技部、信息产业部以及山东省科技厅和信息产业厅的大力支持下,山东蓝光软件有限公司对采矿行业中的地质、测量、水文、通风、瓦斯、采掘、供电、矿压、运输、排水、设备管理等各个专业的理论和技术进行了深入研究,结合现代数学理论、计算机技术和互联网平台的最新成果,解决了采矿领域诸多的理论难题,成为目前采矿行业内领先的信息化解决方案提供商。公司率先提出了完整的“数字矿山”解决方案,设计并形成了一套完整的矿山数字化系统平台,可以为客户提供全方位的咨询、方案设计、培训、产品实施和技术支持,在采矿行业享有极高的信誉。

勇攀高峰,智慧之光在黑色矿山上闪耀

2008年,国家科技部启动了“十一五”863重点项目“数字化采矿关键技术与软件开发”。该项目是自1986年以来唯一一个数字化采矿方向的重点软件项目。项目涉及采矿领域几十个专业,包括矿山数据仓库和可视化集成平台、精细储量评价系统、采矿设计、生产计划编制和指挥调度等多个方面,该项目的立项与研究代表了当时采矿业发展的方向。一直在黑色矿山上耕耘多年的卢新明教授敏锐地意识到,自己期盼已久的机遇终于降临了。在学校和学院的大力支持下,他立即组建了以年轻教授和博士为主的山东科技大学项目申报团队。作为项目申报的总设计师,凭借其在“数字矿山”领域二十多年辛勤耕耘积累的大量研究和应用成果,以及对“数字矿山”领域发展独特而深入的理解和认识,他带领团队夜以继日的工作,经过几个月的艰苦努力,通过多轮严格的评审,终于在强手如林的竞争中脱颖而出。项目实施期间,卢新明作为项目负责人,带领项目团队深入招金集团的夏店、大尹格庄金矿,西部矿业的获各琦铜矿、锡铁山铅锌矿以及神华宁煤集团等大型、特大型企业现场,成功攻克了众多技术难关,解决了矿山企业生产与发展的大量难题,取得了良好的社会和经济效益。基于该项目获得发明专利3项、软件著作权13项;出版著作1部;发表论文40余篇,其中SCI、EI索引26篇。

2012年,卢新明带领团队又成功申报并承担了国家“十二五”863主题项目课题“数字矿山模拟与控制软件系统”的研究工作。经过3年的创新与实践,解决了数字矿山模拟与控制领域中的难题,实现了核心关键技术的突破。创建了矿井通风网络分析和调控算法,实现了“信息遥测-状态识别-需风计算-方案优化-远程遥控-信息遥测”矿井通风的按时按需供风调控;创建了模型的增量更新、间隙缝合和纹理自动映射算法,实现了矿山真三维模型的自动更新;设计了采场及周围环境采矿设备的最佳交互式控制方式,实现了井下作业设备的远程交互式操作和自动控制。获得了《矿井通风智能调控系统》、《矿山真三维模型实时更新系统》、《生产过程模拟与控制系统》、《灾害预警与应急指挥系统》、《分布式异构数据共享的元数据管理中间件》等软件著作权登记8项,《一种矿井通风系统的状态识别方法》、《一种矿井通风系统风道参数的多态自动识别方法》、《一种矿井通风系统全局自动调控装置及方法》、《基于初始轮廓预测模型的并行图像分割方法》等4项发明专利,编制并发布了《智慧矿山建设规范》1个。2015年,课题组形成的“智慧矿山”研究团队入选首届山东科技大学领军人才团队,卢新明教授入选山东省泰山学者攀登计划专家同时享受国务院政府特殊津贴。

谈起“数字矿山”,卢新明教授滔滔不绝。他说,数字矿山是数字地球的一部分,但数字矿山不同于数字城市、数字海洋和数字农业等,数字矿山是综合利用网络技术、计算机技术、软件技术、虚拟现实技术、科学计算可视化技术、运筹学与控制论技术、自动化技术、现代管理学技术、矿山生产技术、矿山安全技术、危险源辨识和应急指挥技术等构成的技术集成体。数字矿山是根据矿山生产的时空特点,基于四维空间框架、以宽带网络为载体、以数字化为形式表达和管理矿山井上下所有自然、地质、工程与设施的信息高度集成和信息高效利用的数字化系统。一旦一个矿区的数字化建设完成后,一个逼真的、可视的、透明的和可控的数字矿山就会展现在人们面前,对着大屏幕就能了解矿区地面和地下任何地点、任何时间和任何方面的信息,并提供必要的智能决策,使整个矿区的生产和管理真正实现“运筹于帷幄之中,决胜于千里之外”的宏大目标。

通过三十多年执着的追求和探索,卢新明教授带领团队解决了采矿三维CAD/GIS平台设计、矿山全息建模、完备的空间分析与三维可视化、自适应自动圈矿、按时按需精确供风、地上地下三维远程透明时态管控、采矿生产模拟与控制、灾害预警与安全保障等众多国际难题,实现了智慧矿山软件自主核心技术上的重大创新与突破,研发出了具有完全自主知识产权、不依赖于任何第三方软件的三维CAD/GIS一体化双功能平台和成套智慧矿山软件产品,创建了我国智慧矿山的整体解决方案和技术规范体系,首次使智慧矿山在国内成为了现实,结束了我国采矿软件长期依赖国外核心技术的历史,改变了国内外圈矿长期依赖人工经验且误差很大的状况,在世界上首次使采矿设计从二维走向三维、从单一走向协同、从经验走向智能。研发的科研成果已经在山东能源、兖矿集团、神华集团、中煤集团、平煤集团、淮北矿业集团、淮南矿业集团、攀煤集团和山东招金集团有限公司、西部矿业股份公司等400多个矿山企业进行了应用,创造直接经济效益超过20亿元,间接经济效益超过100亿元,取得了显著的经济和社会效益,极大地推动了我国采矿行业的安全、高效、节能和绿色开采,提升了矿产资源的合理开发与利用,促进了矿山行业的技术升级和改造,为我国智慧矿山建设工作做出了突出贡献。

一份耕耘,一份收获。在黑色矿山上耕耘多年,卢新明教授可谓硕果累累。多年来,他主持了国家“十一五”863重点项目、“十二五”863主题项目课题、国家创新基金重点项目、国家自然科学基金、山东省“十一五”、“十二五”自主创新重大专项等26项国家、省部级大项目,纵向科研经费超过5000万元;负责上百项企业委托大型项目,横向科研经费超过1亿元;获得发明专利4项、软件著作权25项,发表文章近百篇,编制了全国首个《智慧矿山建设规范》;获得国家科技进步二等奖1项,山东省科技进步一等奖2项和其他省部级科技奖5项。

老牛亦解韶光贵,不待扬鞭自奋蹄。虽已年过半百,但卢新明仍然葆有一颗激情四射的年轻的心。他深有感触地说:“古人云,生命不息,奋斗不止。对我来说,就是教学和科研的脚步永不停止。只研究不教学,无法把自己的研究成果传授给别人;只教学不研究,知识就无法转化为生产力。”生命不息,对科学的追求就不会停止,卢新明教授的教学与科技成果产业化之路就会更长。在卢新明看来,他的生活就是在一个目标的实现和对下一个目标的追求间不断循环的,而且他要一直走下去,并努力做得更好。

 



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