智慧礦山建設(shè)的探討王家行

栗會明

摘要：智慧礦山是在數(shù)字礦山的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，是未來礦山的發(fā)展方向。文章簡單從智慧礦山的提出、定義、發(fā)展、存在的問題以及智慧礦山建設(shè)規(guī)劃內(nèi)容等方面分析，以期為我國未來的礦山發(fā)展盡綿薄之力。

關(guān)鍵詞：智慧礦山；建設(shè)；探討

1 智慧礦山的提出

2008年11月IBM提出“智慧地球”的概念，2009年1月，美國總統(tǒng)奧巴馬公開肯定了IBM“智慧地球”的思路。2009年8月，IBM又發(fā)布了《智慧地球贏在中國》計(jì)劃書，正式揭開了“智慧地球”的序幕。正是在這一大背景下，2010年11月，國家安全總局和煤監(jiān)局通過了感知礦山的物聯(lián)網(wǎng)示范工程的技術(shù)方案，由此提出了智慧礦山這一概念。

2 智慧礦山的定義

筆者對于智慧礦山的定義：智慧礦山是基于空間信息、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智慧、數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)通信、真三維地質(zhì)模型、虛擬現(xiàn)實(shí)、智慧采煤等技術(shù)，集成應(yīng)用各類傳感器、自動控制系統(tǒng)、組件式軟件，具備自動運(yùn)行、智慧決策、自學(xué)習(xí)功能的礦山。

3 智慧礦山的發(fā)展

礦山生產(chǎn)模式大致經(jīng)歷了四個(gè)階段：

一是原始階段，即采礦活動主要通過手工和簡單的采礦工具進(jìn)行，沒有規(guī)劃、效率低、資源浪費(fèi)大。二是機(jī)械化階段，即大量機(jī)械設(shè)備用于礦產(chǎn)生產(chǎn)活動，機(jī)械化程度高，但仍無規(guī)劃，生產(chǎn)粗放，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。第三，在數(shù)字化礦山階段，自動化生產(chǎn)設(shè)備用于作業(yè)生產(chǎn)，信息系統(tǒng)作為管理工具，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化集成、數(shù)據(jù)共享和互操作性。然而，它仍然面臨著許多復(fù)雜的問題，如系統(tǒng)集成、信息集成、數(shù)據(jù)存儲和分析等。此外，其核心仍然是擴(kuò)大采礦量，對綠色采礦、人文關(guān)懷、可持續(xù)發(fā)展等關(guān)注不夠。第四，在智慧礦山階段，通過智慧信息技術(shù)的應(yīng)用，礦山具備了人性化的思維、反應(yīng)和行動能力，實(shí)現(xiàn)物物、物人、人人的全面信息集成和響應(yīng)能力，并對礦山系統(tǒng)進(jìn)行主動感知、分析和快速做出正確處理。人為因素會降低最小化程度，礦山企業(yè)的人財(cái)物產(chǎn)銷存等能協(xié)同、自動運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)礦山企業(yè)的集約、高效、可持續(xù)發(fā)展。新一代互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、智慧傳感、通信、遙感、衛(wèi)星定位、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)成熟集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智慧化管理和反饋機(jī)制，為智慧礦山的發(fā)展提供技術(shù)基礎(chǔ)。在芬蘭、加拿大、瑞典等發(fā)達(dá)國家，這一目標(biāo)已經(jīng)發(fā)展了20多年，我國還處于起步階段。

4 智慧礦山建設(shè)存在的問題

中國礦山信息化建設(shè)雖然取得了舉世矚目的成績，但仍存在不少問題。

嚴(yán)重缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于一開始就缺乏頂層設(shè)計(jì)與規(guī)劃，中國礦山在進(jìn)行信息化建設(shè)時(shí)，缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)與約束，促使了系統(tǒng)廠商的無序競爭，導(dǎo)致建設(shè)的大量系統(tǒng)互聯(lián)互通性極差。

缺乏多學(xué)科交叉應(yīng)用。礦山面臨的許多問題都需要結(jié)合多學(xué)科的知識才能得到有效解決，將多學(xué)科的知識軟件進(jìn)行集成應(yīng)用是其解決途徑。然而目前缺乏一個(gè)統(tǒng)一、開放的公共平臺，無法為多學(xué)科知識的融合分析提供渠道。

重硬件輕軟件。中國大量礦山在進(jìn)行信息化建設(shè)時(shí)，往往非常重視硬件設(shè)備的投入，而對軟件則吝之又吝。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，煤炭行業(yè)在應(yīng)用軟件上的投入僅占信息化投入的20%左右，導(dǎo)致獲取的大量信息資源沒有得到合理有效的利用，不僅造成了嚴(yán)重的信息資源浪費(fèi)，而且沒有更好地服務(wù)于礦井的生產(chǎn)運(yùn)營。

“信息孤島”現(xiàn)象嚴(yán)重。中國礦山信息化建設(shè)發(fā)展到今天，各類子系統(tǒng)已基本實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化集成，但是各系統(tǒng)獲取的海量數(shù)據(jù)卻無法得到有效共享，更談不上進(jìn)行融合分析。這種各系統(tǒng)單兵作戰(zhàn)的模式，使得“信息孤島”現(xiàn)象在礦山行業(yè)異常突出，現(xiàn)代信息技術(shù)的強(qiáng)大優(yōu)勢還有待深入挖掘。

5 智慧礦山建設(shè)規(guī)劃內(nèi)容分析

5.1煤礦的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)

智慧礦山的建設(shè)是在數(shù)字礦山的基礎(chǔ)上完成的，信息化建設(shè)應(yīng)在煤礦生產(chǎn)過程、安全監(jiān)控、經(jīng)營管理、煤炭銷售等領(lǐng)域進(jìn)行，這些領(lǐng)域的信息化建設(shè)可以逐步實(shí)施。煤礦在智慧礦山建設(shè)過程中不進(jìn)行總體規(guī)劃設(shè)計(jì)，也不對這些領(lǐng)域的智慧礦井系統(tǒng)提出技術(shù)要求和功能要求，這些信息系統(tǒng)建成后，它們可能成為“信息孤島”，無法接收智慧地雷系統(tǒng)。智慧礦山系統(tǒng)不能對各種信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，共享與綜合利用分析。這將增加智慧礦山系統(tǒng)和各種信息系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換鏈接，實(shí)時(shí)性差、更新時(shí)間長的問題就會使得智慧礦山系統(tǒng)無法提供準(zhǔn)確的決策信息和解決方案。近年來，國內(nèi)許多煤礦進(jìn)行了數(shù)字化礦山建設(shè)，許多系統(tǒng)經(jīng)歷了信息化改造。然而，雖然許多部門已經(jīng)建立了自己的信息系統(tǒng)，但是這些系統(tǒng)只限于自己的應(yīng)用程序，當(dāng)進(jìn)行綜合自動化系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，礦井各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的設(shè)備監(jiān)控人員不足，需要進(jìn)行信息化改造，增加了資金投入。因此，煤礦在建設(shè)智慧礦山前必須進(jìn)行總體規(guī)劃設(shè)計(jì)，減少整個(gè)礦井的資金投入，提高各系統(tǒng)的集成水平，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的統(tǒng)一控制，從而實(shí)現(xiàn)智慧礦山系統(tǒng)對各種數(shù)據(jù)的統(tǒng)一分析。

5.2人才培養(yǎng)

智慧礦山系統(tǒng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，要保證好的建設(shè)效果和運(yùn)行效果，必須對我國煤炭企業(yè)進(jìn)行人才培養(yǎng)。一是要培養(yǎng)現(xiàn)代信息化企業(yè)的管理干部隊(duì)伍，讓他們從根本轉(zhuǎn)變觀念，探索出信息化、智慧化下的煤礦管理新制度；二是專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，煤礦實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)智慧化、監(jiān)控智慧化、管理智慧化，這就要求從事煤礦生產(chǎn)的工人必須有較高的技術(shù)水平，可以適應(yīng)新的裝備，同時(shí)可以維護(hù)智慧系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

5.3制定相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)

建設(shè)未動，標(biāo)準(zhǔn)先行。在智慧礦山建設(shè)廣泛開展之前，必須制定必要的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)優(yōu)先考慮一些頂層設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，主要包括智慧礦山指標(biāo)體系和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、智慧礦山架構(gòu)和數(shù)據(jù)交互規(guī)范、智慧礦山?jīng)Q策平臺和架構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、智慧礦山綜合通信技術(shù)要求、數(shù)字礦山工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)、智慧礦山元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)要求、數(shù)據(jù)融合規(guī)范、數(shù)據(jù)庫技術(shù)要求、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)要求、云計(jì)算技術(shù)要求和大數(shù)據(jù)技術(shù)要求。

6 結(jié)語

只有重視以上幾個(gè)方面，才能保證智慧礦山建設(shè)的成功，充分發(fā)揮智慧礦山的作用。然而，我國智慧礦山建設(shè)剛剛起步，要想取得良好的建設(shè)成果，實(shí)現(xiàn)我國煤炭企業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。國家、煤炭企業(yè)和信息技術(shù)相關(guān)企業(yè)必須密切合作。

參考文獻(xiàn)：

[1]王莉.智慧礦山概念及關(guān)鍵技術(shù)探討[J].工礦自動化，2014，40（06）：37-41.

[2]張斌.淺談智慧礦山總體規(guī)劃[J].礦業(yè)工程，2018，16（03）：51-53.

[3]李小四，馬建民.智慧礦山建設(shè)規(guī)范解讀及其定位分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（31）：140-141.

（作者單位：山東唐口煤業(yè)有限公司）