淺談國內數字化礦山現狀與發(fā)展

■高慧

（內蒙古煤礦設計研究院有限責任公司 內蒙古呼和浩特 010010）

淺談國內數字化礦山現狀與發(fā)展

■高慧

（內蒙古煤礦設計研究院有限責任公司 內蒙古呼和浩特 010010）

本文總結了國內數字化礦山的現狀與存在的問題，并根據個人見解提出了數字化礦山的發(fā)展方向與思路，應用數字化礦山能夠減少企業(yè)在礦山的投入，為企業(yè)減少成本。希望本文對同行業(yè)工作人員有所幫助。

數字化礦山發(fā)展方向現狀節(jié)能高效和綠色生產

1 國內外數字化礦山現狀分析

煤炭工業(yè)安全健康可持續(xù)發(fā)展離不開煤礦自動化與信息化，數字化礦山的發(fā)展經歷了單參數監(jiān)測、單系統(tǒng)自動化、全礦井綜合自動化、數字化礦山等階段，是煤礦安全生產的重要保障。

國內數字化礦山現狀分析：

隨著我國煤炭工業(yè)整體快速發(fā)展，國內礦山自動化、信息化建設也取得了一定的成效，煤礦井下安全避險“六大系統(tǒng)”已經初步建成，各類自動化、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產管理過程中正發(fā)揮著重要作用。但是涵蓋煤礦安全、生產、運營全過程的數字化礦山整體解決方案還處于起步階段，存在的主要問題包括以下幾個方面。

（1）數字化礦山的建設理念多樣，如煤礦數字化技術的主要任務是通過開發(fā)各種接口，將自動化項目集合于地理信息數據系統(tǒng)與總調度室，從而實現煤礦可視化集中監(jiān)控［2］。構建以礦山空間信息描述為主框架，整合煤礦安全生產信息和管理信息的數字化礦山基礎信息平臺通過數字化礦山管理平臺提供的企業(yè)真實生產環(huán)境和狀態(tài)，建立全息化應急管理系統(tǒng)。數字化礦山就是一個礦山范圍內的以三維坐標信息及其相互關系為基礎的信息框架，并在該框架內簽入所獲得的信息總稱。

（2）數字化資源管理和利用不到位，如投入不合理，重技術，輕管理。各種生產系統(tǒng)中采集了大量數據，但沒有得到有效利用。

（3）數字化礦山建設存在以下關鍵技術問題，如核心數據庫使用關系數據庫還是實時數據庫的技術問題，異構數據集成的方法問題等。

（4）數字化礦山系統(tǒng)建設缺乏整體性與系統(tǒng)性，尤其缺少標準與規(guī)范體系的支撐，使得礦業(yè)集團在進行類似項目建設時缺乏上層規(guī)劃與總體設計，導致在實際建設過程中，系統(tǒng)零散、重復投資、信息孤島等問題突出。

（5）煤礦地質條件復雜，環(huán)境惡劣，瓦斯、粉塵、水害、頂板事故、火災隱患難以探測和辨識，大型事故時有發(fā)生，目前的數字化礦山解決方案中缺乏安全保障體系，沒有實現地面井下所有對象的透明管理，也沒有兼顧工藝的先進性、設備的可靠性、環(huán)境的安全性，抗災能力較弱，無法發(fā)揮數字化礦山總體預警的作用。

總體來說，國內數字化礦山建設經過10多年研究應用，目前還處于初級階段，沒有成熟和成功的數字化礦山的整體解決方案，也沒有建立真正意義上的煤礦數字化礦山工程?，F有數字化礦山平臺主要實現自動化系統(tǒng)的有機集成，數據集中展示。系統(tǒng)主要實現了生產、安全、業(yè)務數據的集中存儲，但未考慮對數據的深度融合，在智能決策支持方面成功應用案例較少。主要實現了集中監(jiān)測，在災害預測預報方面所做工作較少，在優(yōu)化生產過程控制、節(jié)能降耗管理和故障跟蹤定位方面未見相關應用，沒有達到人本安全、節(jié)能降耗、減人提效的目的。

2 數字化礦山發(fā)展展望

從上述國內和國外的相關領域現狀分析來看，由于數字化礦山在概念上還不統(tǒng)一，完全無人化采礦技術的可行性又存在爭議，因此我國許多礦山參與數字化礦山建設積極性不高。事實上，在目前的數字化礦山建設中已逐步引入生態(tài)礦業(yè)工程的概念，正從煤礦整體安全預警、高效生產和優(yōu)化能源消耗等方面進行設計和實施，數字化礦山體系正對煤礦實現安全、高效和綠色開采的目標起到越來越重要的作用。在以后的數字化礦山建設中，無論是發(fā)展感知礦山，還是智能礦山、智慧礦山，均要不斷深入研究和應用礦井數字化、智能化技術，筆者認為數字化礦山將從以下3個方向發(fā)展。

（1）智能安全。采用動態(tài)安全管理的方式，通過崗位安全知識培訓，下井違章執(zhí)法監(jiān)察，特種崗位跟班巡檢、崗位對標實現人員本質安全；通過設備定期點檢，保障在線設備正常運行，以實現機器設備的本質安全；通過危險源辨識、風險評估環(huán)境監(jiān)測及預警，實現環(huán)境的本質安全，構建煤礦災害預警應用系統(tǒng)；通過質量標準化管理、安全綜合評價、應急救災輔助管理實現管理本質安全。

（2）智能生產。通過流程協(xié)同優(yōu)化控制解決生產子系統(tǒng)各自獨立、在生產過程中銜接不順暢的問題；通過安全監(jiān)控、人員定位、工業(yè)電視等系統(tǒng)為生產過程中的子系統(tǒng)提供聯(lián)動保障；通過電力監(jiān)控系統(tǒng)提供動力保障；通過信息引導、數字廣播等系統(tǒng)解決井上下信息不對稱的問題。采用生產執(zhí)行系統(tǒng)，將礦建、掘進、生產、維護檢修、及時調度等業(yè)務過程貫穿起來，同時，通過監(jiān)測自動化、物流自動化和巡檢智能化等手段，提供出生產過程中水、電、氣、材料、折舊費、人工費等生產基礎數據，依據這些信息達到崗位、班組及全員績效考核的精確化，實現節(jié)約生產成本的目的。

（3）智能物流。隨著物聯(lián)網技術的發(fā)展，智能物流體系從入庫開始，使用電子標簽、精確定位、智能移動終端等技術，實現領用申請、出庫、裝車、運輸、收料全過程的閉環(huán)管理。智能物流在實施時需要基于物資的統(tǒng)一編碼，將倉儲管理、物資配送、物資中轉、物資回收等全過程統(tǒng)一管理，可以提高物資使用、流轉和利用效率，降低煤礦企業(yè)運營維護成本。

3 結語

目前煤礦高速傳輸網絡已基本建成，安全生產環(huán)節(jié)數據基本覆蓋，展示平臺和數據存儲基礎設施也已建成，自動化技術實現部分固定崗位無人、移動崗位少人，實現了礦井三維可視化和管理流程信息化，在煤礦安全生產工作中發(fā)揮重要作用；但仍存在缺少標準與規(guī)范體系、缺乏數字化礦山整體安全保障體系、數字化平臺運行不夠可靠和信息融合方面水平較低等問題。今后，要建立統(tǒng)一的數字化礦山標準和規(guī)范，加強數字化礦山安全保障和預警、高效生產以及新型傳感技術與智能化高可靠裝備的關鍵技術研究，將海量異質的礦山信息資源進行全面、高效和有序的管理和整合，在數字化礦山建設新思路的指導和新技術的保障下，使煤礦資源、生產、安全、經營、管理、效益和環(huán)境等環(huán)節(jié)實現高效的整體協(xié)調優(yōu)化，提高煤礦整體效益、市場競爭力和適應能力，最終實現煤礦企業(yè)安全、高效、節(jié)能的綠色生產。

［1］吳立新，汪云甲，丁恩杰，等.三論數字礦山：借力物聯(lián)網保障礦山安全與智能采礦 ［J］.煤炭學報，2012，37(3)：357-365.

［2］尹玉杰.互聯(lián)網系統(tǒng)中的煤礦數字化應用研究 ［J］.煤炭技術，2013，32(9)：13-15.

F416.1[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-26-1