露天煤礦智慧化建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)及智能管控理念

何 帥，王海洋，趙 力

（1.煤科集團(tuán)沈陽(yáng)研究院有限公司，遼寧 撫順113122；2.煤礦安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 撫順113122）

我國(guó)露天煤礦具有產(chǎn)能大、設(shè)備大型化、勞動(dòng)密集、信息化程度低等特點(diǎn)。隨著國(guó)家政策的指導(dǎo)、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的激烈性及在安全生產(chǎn)、降本增效方面要求的提高[1]，跨行業(yè)引入先進(jìn)的通訊技術(shù)、智能控制技術(shù)，促使露天煤礦企業(yè)生產(chǎn)方式向無(wú)人化轉(zhuǎn)變，能有效的為露天煤礦減少人工成本、提高設(shè)備利用率、提升安全保障?？萍剂α康囊胧沟寐短烀旱V智慧化建設(shè)成為必然，但仍需從現(xiàn)有的初級(jí)階段逐步向目標(biāo)邁進(jìn)。

隨著科技的發(fā)展，我國(guó)露天煤礦行業(yè)經(jīng)歷了數(shù)字化基礎(chǔ)建設(shè)階段，目前正在往智能化、智慧化階段發(fā)展。數(shù)字礦山建設(shè)是由數(shù)字地球、數(shù)字城市發(fā)展而來(lái)[2]，礦山數(shù)字化是以計(jì)算機(jī)、多媒體技術(shù)、軟件技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)真實(shí)礦山整體及相關(guān)現(xiàn)象的統(tǒng)一認(rèn)識(shí)與數(shù)字化再現(xiàn)，是數(shù)字礦區(qū)和數(shù)字中國(guó)的一個(gè)重要組成部分。露天煤礦數(shù)字化是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了礦山各個(gè)環(huán)節(jié)的信息的采集存儲(chǔ)及處理。標(biāo)志著具備智慧礦山建設(shè)的基礎(chǔ)。近年來(lái)隨著互聯(lián)網(wǎng)+、人工智能和大數(shù)據(jù)等顛覆性技術(shù)的快速發(fā)展[3-4]，加速了傳統(tǒng)行業(yè)變革的進(jìn)程，2015 年《政府工作報(bào)告》首次提出實(shí)施“中國(guó)制造2025”，推進(jìn)智能制造，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造實(shí)現(xiàn)升級(jí)換代；2016 年國(guó)土資源部發(fā)布《全國(guó)礦產(chǎn)資源規(guī)劃》，明確提出要大力推進(jìn)礦業(yè)領(lǐng)域科技創(chuàng)新，加快建設(shè)數(shù)字化、智能化、信息化、自動(dòng)化礦山；2017 年國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《安全生產(chǎn)“十三五”規(guī)劃》要求在礦山領(lǐng)域?qū)嵤皺C(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”；2020 年8 部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確提出煤礦智能化發(fā)展的3 個(gè)階段目標(biāo)，2021 年建成多種類(lèi)型不同模式的智能化示范煤礦，2025 年大型煤礦和災(zāi)害嚴(yán)重煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化，2035 年煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化，建成煤礦智能化體系[5-6]。露天煤礦智能化、智慧化將成為未來(lái)幾年發(fā)展的核心，實(shí)現(xiàn)煤礦采、運(yùn)、排、選等生產(chǎn)過(guò)程、安全管理、經(jīng)營(yíng)管理等過(guò)程的智能化運(yùn)行，使露天煤礦從單項(xiàng)環(huán)節(jié)智能化應(yīng)用到企業(yè)內(nèi)跨部門(mén)跨環(huán)節(jié)綜合集成、實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同與發(fā)展模式創(chuàng)新，建設(shè)生產(chǎn)管理一體化綜合管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)、智能開(kāi)采、精細(xì)化管理、降本增效、綠色環(huán)保、自動(dòng)化減人的目標(biāo)。

1 目前我國(guó)露天煤礦智慧礦山建設(shè)存在的問(wèn)題

露天煤礦的智慧化是從生產(chǎn)、安全、經(jīng)營(yíng)等方面全方位的對(duì)整個(gè)礦山的正常運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行管控，所謂管控[7]，即管理與控制的意思，是從管理學(xué)、系統(tǒng)工程、控制理論等角度進(jìn)行研究并加以界定的，是企業(yè)管理的具體體現(xiàn)。而智能管控則是隨著科技的發(fā)展加入了人工智能的概念，利用計(jì)算與通信技術(shù)、軟件工程與信息工程等多學(xué)科、多技術(shù)相互結(jié)合、相互滲透來(lái)提高企業(yè)管控的智能水平, 是現(xiàn)代企業(yè)管理科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向。露天煤礦中的管控針對(duì)生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)知曉、管理與控制。分為智能生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管控、智能安全管理管控、智能經(jīng)營(yíng)決策管控。隨著我國(guó)眾多露天煤礦企業(yè)智慧礦山建設(shè)的推進(jìn)，目前在網(wǎng)絡(luò)通信建設(shè)、生產(chǎn)過(guò)程管控、無(wú)人駕駛等方面取得了進(jìn)展[8]，但是，也不可避免的認(rèn)識(shí)到同世界先進(jìn)的礦業(yè)國(guó)家的差距，還有很多亟待解決的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）露天煤礦設(shè)備自動(dòng)化程度不高且感知范圍不全面，露天煤礦設(shè)備包括采、運(yùn)、排過(guò)程中所有涉及的生產(chǎn)設(shè)備和輔助設(shè)備[9]，目前未能對(duì)所有設(shè)備的參數(shù)監(jiān)控、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、維修周期監(jiān)控進(jìn)行全面覆蓋。

2）基礎(chǔ)建設(shè)未有全局規(guī)劃、整體信息化水平不均衡。目前露天煤礦整體缺乏完善的信息化建設(shè)全局規(guī)劃，已經(jīng)開(kāi)發(fā)的信息化系統(tǒng)僅僅從局部解決個(gè)性問(wèn)題，卻又缺少專(zhuān)業(yè)的維護(hù)，多個(gè)系統(tǒng)間均獨(dú)立運(yùn)行，無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，導(dǎo)致露天煤礦未形成有效的管控體系。

3）露天煤礦未形成統(tǒng)一的綜合管控平臺(tái)[10]，生產(chǎn)過(guò)程中各環(huán)節(jié)的信息缺乏統(tǒng)一整合，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)無(wú)統(tǒng)一格式，重復(fù)度高，同時(shí)在數(shù)據(jù)挖掘?qū)用娴姆治鲚^少，缺乏整體指標(biāo)性、規(guī)律性的研究。

2 露天煤礦智慧化的定義和整體框架及建設(shè)規(guī)劃

2.1 露天煤礦智慧化的定義

露天煤礦智慧化建設(shè)以煤礦各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)字化為基礎(chǔ)，通過(guò)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和人工智能技術(shù)建立綜合智能管控平臺(tái)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程、安全管理、經(jīng)營(yíng)決策管理方面進(jìn)行智能感知、辨識(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，生產(chǎn)環(huán)節(jié)安全監(jiān)控，通過(guò)大數(shù)據(jù)手段，將露天煤礦人、設(shè)備、環(huán)境等環(huán)節(jié)的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行融合、分析、決策，解決經(jīng)營(yíng)管理過(guò)程中的復(fù)雜問(wèn)題，從而提高設(shè)備利用率、資源配置率，達(dá)到整個(gè)露天煤礦無(wú)人、少人化，實(shí)現(xiàn)智能綠色開(kāi)采。

露天煤礦的智慧化建設(shè)中數(shù)字化是基礎(chǔ)，主要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)工況的感知，數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)的數(shù)字化，在數(shù)字化過(guò)程中會(huì)面對(duì)多系統(tǒng)融合等復(fù)雜問(wèn)題，需要從全局考慮數(shù)據(jù)架構(gòu)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，為智能管控平臺(tái)的建立搭好基礎(chǔ)數(shù)據(jù)框架。

2.2 露天煤礦智慧化的整體框架

露天煤礦智慧化的整體框架如圖1。

露天煤礦智慧化建設(shè)整體框架是構(gòu)建在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上以綜合管控平臺(tái)等軟件架構(gòu)呈現(xiàn)[11-13]，能夠?qū)γ旱V的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行查看、聯(lián)動(dòng)、管控。整體框架包括設(shè)備感知層、融合通信網(wǎng)絡(luò)傳輸層、互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)層和軟件應(yīng)用層。設(shè)備感知層針對(duì)整個(gè)礦區(qū)進(jìn)行全方位數(shù)據(jù)信息采集，形成統(tǒng)一結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；融合通信網(wǎng)絡(luò)傳輸層是信息傳遞的橋梁，實(shí)時(shí)進(jìn)行通信傳輸；互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)層是各項(xiàng)軟件應(yīng)用的基礎(chǔ)，為所有信息化建設(shè)提供平臺(tái)基礎(chǔ)服務(wù)，軟件應(yīng)用層匯集各類(lèi)生產(chǎn)、安全、經(jīng)營(yíng)等全方面信息化管理需求的實(shí)現(xiàn)。

1）設(shè)備感知層。包括行為感知、工況感知、環(huán)節(jié)感知和設(shè)計(jì)感知。能夠全面感知人、機(jī)、環(huán)等的位置、狀態(tài)，并可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。從設(shè)計(jì)角度全局考慮，針對(duì)采礦過(guò)程中需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的所有環(huán)節(jié)統(tǒng)一進(jìn)行采礦設(shè)計(jì)。

“汽車(chē)產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈特別長(zhǎng)，因此，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)可以說(shuō)是助力國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的‘全能選手’：在研發(fā)制造環(huán)節(jié)，它涉及軟件、材料、機(jī)械、電子、裝備制造業(yè)等；在市場(chǎng)流通環(huán)節(jié)，它涉及物流、分銷(xiāo)與媒體廣告；在使用環(huán)節(jié)，它又涉及龐大的零部件及維修與保養(yǎng)行業(yè)；加之互聯(lián)網(wǎng)對(duì)全產(chǎn)業(yè)鏈的賦能以及新興的共享經(jīng)濟(jì)，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的邊界逐漸模糊，相關(guān)聯(lián)的行業(yè)就更廣了。所以說(shuō)，汽車(chē)全產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)于整個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)來(lái)說(shuō)，其作用至關(guān)重要。”中國(guó)機(jī)械國(guó)際合作股份有限公司總經(jīng)理趙立志先生談到。

圖1 露天煤礦智慧化的整體框架Fig.1 The overall framework of intelligent open-pit coal mine

2）融合通信網(wǎng)絡(luò)傳輸層。采用5G 先進(jìn)手段，所有系統(tǒng)均采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)融合組網(wǎng)模式，在網(wǎng)絡(luò)資源統(tǒng)一協(xié)議的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高效可靠的數(shù)據(jù)傳輸。礦區(qū)網(wǎng)絡(luò)按類(lèi)型可分為生產(chǎn)控制網(wǎng)、安全監(jiān)控網(wǎng)、視頻環(huán)網(wǎng)、辦公網(wǎng)絡(luò)等。在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕A(chǔ)上要利用防火墻、殺毒軟件等措施確保網(wǎng)絡(luò)信息安全。

3）互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)層。包含2 部分：一部分是數(shù)據(jù)中心，是基于云解決方案的開(kāi)放式的基礎(chǔ)服務(wù)中心，向下實(shí)現(xiàn)各種感知數(shù)據(jù)的接入，向上支撐管理服務(wù)信息化軟件體系，數(shù)據(jù)中心需要完成不同格式數(shù)據(jù)的接入，統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，建立接入準(zhǔn)則，數(shù)據(jù)共享體系實(shí)現(xiàn)格式化數(shù)據(jù)、半格式化數(shù)據(jù)及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接入，同時(shí)云數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一規(guī)劃與集約建設(shè); 另一部分是應(yīng)用平臺(tái)支撐，包括GIS 平臺(tái)、時(shí)空一張圖平臺(tái)、組態(tài)化平臺(tái)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)綜合服務(wù)平臺(tái)、設(shè)計(jì)協(xié)同平臺(tái)、后端即服務(wù)平臺(tái)、工作流引擎、BI 及報(bào)表工具、礦山大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。

4）軟件應(yīng)用層。從智慧生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、智慧安全管理、智慧經(jīng)營(yíng)管理3 個(gè)層面面向生產(chǎn)、安全、經(jīng)營(yíng)管理、決策分析實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和信息化融合應(yīng)用，同時(shí)可基于智能終端實(shí)現(xiàn)移動(dòng)互聯(lián)應(yīng)用與服務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)用資源的集成融合、智能聯(lián)動(dòng)與動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，真正做到用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)決策、用數(shù)據(jù)服務(wù)。露天煤礦智慧化的軟件應(yīng)用層如圖2。綜合管控平臺(tái)涵蓋智慧生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管控、智慧安全管理管控和智慧經(jīng)營(yíng)決策管控。智慧生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管控從生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)過(guò)程方面包含地測(cè)采等相關(guān)系統(tǒng)，如：地質(zhì)建模、無(wú)人機(jī)測(cè)量、三維激光掃描、卡車(chē)無(wú)人駕駛系統(tǒng)、鉆機(jī)遙控布孔系統(tǒng)、設(shè)備巡檢機(jī)器人等。智慧安全管理管控涵蓋邊坡安全預(yù)警系統(tǒng)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、車(chē)輛輔助駕駛系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、VR安全培訓(xùn)系統(tǒng)等。智慧經(jīng)營(yíng)決策管控包括協(xié)同辦公系統(tǒng)、財(cái)務(wù)共享系統(tǒng)、人力資源系統(tǒng)、銷(xiāo)售系統(tǒng)等。

圖2 露天煤礦智慧化的軟件應(yīng)用層Fig.2 Intelligent software application layer of open-pit coal mine

整體框架的建設(shè)是通過(guò)對(duì)露天煤礦各子系統(tǒng)從單一工作向協(xié)同工作，從手工錄入向自動(dòng)生成，從被動(dòng)查詢(xún)向主動(dòng)提醒的綜合集成，形成企業(yè)的生產(chǎn)、安全、經(jīng)營(yíng)管理的綜合性智慧綜合管控平臺(tái)。

2.3 露天煤礦智慧化的建設(shè)規(guī)劃

露天煤礦智慧化建設(shè)可分2 期規(guī)劃建設(shè)，露天煤礦智慧化建設(shè)分期規(guī)劃如圖3。

圖3 露天煤礦智慧化建設(shè)分期規(guī)劃Fig.3 Stage planning of intelligent construction of open-pit coal mine

1）基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面。整個(gè)一期規(guī)劃就要完成所有基礎(chǔ)搭建，為后期各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)全方位服務(wù)，保證數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)、應(yīng)用等工作。以5G網(wǎng)絡(luò)部署整個(gè)礦山，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)、安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、視頻環(huán)網(wǎng)、辦公網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋。同時(shí)從安全角度要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)隔離、行為管理、防火墻、殺毒軟件等設(shè)置，確保網(wǎng)絡(luò)使用的安全性。

2）數(shù)據(jù)中心建設(shè)方面。要在一期規(guī)劃中完成數(shù)據(jù)接入的準(zhǔn)則規(guī)范設(shè)計(jì)以及基礎(chǔ)服務(wù)的建設(shè)，包括存儲(chǔ)、計(jì)算機(jī)虛擬化，調(diào)度中心智能化，大屏幕智能展示等。在二期規(guī)劃中考慮云解決方案，包括私有云、混合云、災(zāi)備云等。

4）智慧安全管理建設(shè)方面。分2 期進(jìn)行：一期建設(shè)主要解決基礎(chǔ)安全監(jiān)控方面的必要系統(tǒng)建設(shè)，如邊坡安全、人員安全、設(shè)備安全、違章行為監(jiān)控等；二期建設(shè)主要從司機(jī)監(jiān)管、成本分析、動(dòng)態(tài)仿真等角度完善安全管理系統(tǒng)體系，如油耗監(jiān)控系統(tǒng)、VR安全培訓(xùn)系統(tǒng)等。

5）智慧經(jīng)營(yíng)管理建設(shè)方面。在一期建設(shè)要完成辦公系統(tǒng)的協(xié)同化、財(cái)務(wù)系統(tǒng)、人力系統(tǒng)、銷(xiāo)售管理系統(tǒng)等。

3 露天煤礦智慧化建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)

1）“5G”通訊技術(shù)。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)主要存在數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性差、準(zhǔn)確性低、可靠性低、使用率低等特點(diǎn)。對(duì)于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開(kāi)采或者無(wú)人開(kāi)采，對(duì)于所有核心設(shè)備的實(shí)時(shí)性控制更是至關(guān)重要，很多設(shè)備的控制響應(yīng)需要精確到毫秒級(jí)。網(wǎng)絡(luò)層作為智慧化建設(shè)的基礎(chǔ)層，“5G”通訊技術(shù)具備速率快、可靠性強(qiáng)、帶寬高等優(yōu)勢(shì)，為礦山在數(shù)據(jù)傳輸上提供了絕對(duì)的技術(shù)保障，解決了生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳、實(shí)時(shí)處理、實(shí)時(shí)決策的技術(shù)瓶頸。但是露天煤礦礦區(qū)道路不規(guī)則，轉(zhuǎn)彎多，坡道多所以盲區(qū)較大，采深大，造成俯仰角大，并且根據(jù)露天礦開(kāi)采工藝的影響，礦坑內(nèi)始終處于動(dòng)態(tài)變化中，5G 基站存在頻繁遷移，遷移后的選點(diǎn)都是直接影響5G 通訊覆蓋的關(guān)鍵問(wèn)題。包括采深的增加，5G 天線(xiàn)的俯仰角度范圍也影響信號(hào)覆蓋范圍。

2）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。目前，國(guó)內(nèi)煤炭行業(yè)大多數(shù)現(xiàn)代化露天礦在智慧化建設(shè)過(guò)程中都是根據(jù)自身的實(shí)際需要以及平臺(tái)職能，獨(dú)立建設(shè)各類(lèi)系統(tǒng)與平臺(tái)。這些信息系統(tǒng)，在長(zhǎng)期使用中積累了大量的核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，如果不對(duì)數(shù)據(jù)生命周期全過(guò)程加以管治，將可能帶來(lái)多方面問(wèn)題。露天煤礦各系統(tǒng)與平臺(tái)都具備獨(dú)立的數(shù)據(jù)架構(gòu)與數(shù)據(jù)格式，即使同一家建設(shè)單位的多個(gè)平臺(tái)也存在后續(xù)集成與聯(lián)動(dòng)升級(jí)的過(guò)程中由于數(shù)據(jù)架構(gòu)與數(shù)據(jù)格式的問(wèn)題導(dǎo)致無(wú)法集成，最終形成“數(shù)據(jù)孤島”，因此需要建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系。整個(gè)數(shù)據(jù)體系建設(shè)包括數(shù)據(jù)采集與傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)服務(wù)、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和數(shù)據(jù)信息安全等幾個(gè)部分，每個(gè)部分均應(yīng)形成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以指導(dǎo)和規(guī)范礦山的信息化建設(shè)。數(shù)據(jù)體系及其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是礦山智能化建設(shè)的基礎(chǔ)，將直接關(guān)系到整個(gè)智慧礦山數(shù)據(jù)共享、系統(tǒng)集成、信息融合與聯(lián)動(dòng)應(yīng)用的成功與否，關(guān)系到礦山智能化建設(shè)的持續(xù)接入與應(yīng)用擴(kuò)展。

3）數(shù)據(jù)挖掘及系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)挖掘，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析與處理，深層次挖掘各項(xiàng)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，尋找多系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)橋梁，使多系統(tǒng)建立且兼容的基礎(chǔ)。通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘?qū)ふ腋飨到y(tǒng)及需求的共性或數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系，便于多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)處理以及系統(tǒng)建立的整體性與統(tǒng)一性，使多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)更流暢。

4 露天煤礦智能管控平臺(tái)

隨著露天煤礦智慧礦山建設(shè)的逐步開(kāi)展，將圍繞生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、安全管理、經(jīng)營(yíng)管理等方面進(jìn)行展開(kāi)，智能管控平臺(tái)能夠解決各露天礦已建各分系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)資源共享，大數(shù)據(jù)沒(méi)有利用無(wú)法進(jìn)行聯(lián)動(dòng)和數(shù)據(jù)統(tǒng)一展示的問(wèn)題，同時(shí)將未來(lái)即將建設(shè)的子系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)約束，降低人為影響因素，使各系統(tǒng)設(shè)備等能協(xié)同、自動(dòng)運(yùn)作。

露天煤礦智能管控系統(tǒng)平臺(tái)利用統(tǒng)一用戶(hù)界面技術(shù)、GIS 技術(shù)、BI 報(bào)表技術(shù)、組態(tài)化技術(shù)等，構(gòu)建基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的、以空間地理位置為主線(xiàn)、以分圖層管理為組織形式、以打造礦山5D 數(shù)字孿生為目標(biāo)的礦山綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，為智慧礦山應(yīng)用提供二/三維一體化的位置服務(wù)、協(xié)同設(shè)計(jì)服務(wù)、組態(tài)化服務(wù)、三維可視化仿真模擬、礦山工程及設(shè)備的全生命周期管理等服務(wù)和工具，實(shí)現(xiàn)一張圖集成采運(yùn)排生產(chǎn)全過(guò)程、地質(zhì)災(zāi)害安全管理、設(shè)備智能控制等應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享服務(wù)。將生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)與安全管理環(huán)節(jié)有機(jī)聯(lián)動(dòng)起來(lái)，及時(shí)反饋生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中的安全問(wèn)題，也可根據(jù)安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。

1）智慧生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)礦山生產(chǎn)過(guò)程中的對(duì)象數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)等進(jìn)行綜合集成、融合和展示，為礦山生產(chǎn)人員提供人員管理、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等服務(wù)與應(yīng)用，通過(guò)2/3D 手段瀏覽整個(gè)露天礦山作業(yè)情況及生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的查詢(xún)分析，進(jìn)而形成生產(chǎn)信息與地質(zhì)、測(cè)量、采礦專(zhuān)業(yè)的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)和綜合管理，直接服務(wù)于礦山的生產(chǎn)指揮。

2）智慧安全管理管控系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)礦山生產(chǎn)場(chǎng)景、工業(yè)場(chǎng)景的安全監(jiān)測(cè)手段采集安全相關(guān)的實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合集成分析，為專(zhuān)業(yè)管理人員提供人員安全監(jiān)控、設(shè)備安全運(yùn)行、地質(zhì)安全監(jiān)測(cè)等服務(wù)與應(yīng)用，通過(guò)2/3D 手段瀏覽各安全子模塊的數(shù)據(jù)，以聲光方式進(jìn)行安全預(yù)警，并將各系統(tǒng)間進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，暴露安全隱患，指導(dǎo)安全疏散。

3）智慧經(jīng)營(yíng)決策管控系統(tǒng)。利用時(shí)空一張圖和大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，通過(guò)對(duì)露天礦山空間對(duì)象數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)屬性數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的全面集成、智能診斷分析，指出在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中短板，為企業(yè)降本提效提供科學(xué)依據(jù)和保障。

5 結(jié) 語(yǔ)

在露天煤礦信息化動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)上，研究了露天煤礦智慧化的定義、整體框架及建設(shè)規(guī)劃，規(guī)劃了各個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容及項(xiàng)目構(gòu)成，分析了智慧化建設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，討論了露天煤礦智能管控平臺(tái)的重要作用及分系統(tǒng)組成。

露天煤礦的智慧化建設(shè)與管控工作是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，整個(gè)過(guò)程投入龐大，周期漫長(zhǎng)。露天煤礦的智慧化建設(shè)，需要結(jié)合新技術(shù)新理論，實(shí)現(xiàn)整個(gè)露天煤礦的智慧感知、智慧生產(chǎn)、智慧決策，最終向無(wú)人化、綠色高效露天礦山目標(biāo)邁進(jìn)。在整個(gè)建設(shè)過(guò)程中要對(duì)整體建設(shè)過(guò)程進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，對(duì)各個(gè)分支的建設(shè)或升級(jí)要合理有序，避免出現(xiàn)重復(fù)建設(shè)、重復(fù)投入或者出現(xiàn)超前投入、滯后產(chǎn)出等情況。實(shí)現(xiàn)露天煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的資源優(yōu)化配置，建設(shè)成生產(chǎn)過(guò)程看得見(jiàn)、經(jīng)營(yíng)決策管控好的露天煤礦。