煤礦智慧礦山建設(shè)策略研究

武奎

摘要：隨著信息化和工業(yè)化的進(jìn)一步深入融合，特別是人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)都在向著智能化的新方向發(fā)展。智慧化礦山是以互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)為主要載體的現(xiàn)代化礦山建設(shè)的總稱，旨在通過智能信息技術(shù)的應(yīng)用，使礦山具有人類般的思考、反應(yīng)和行動(dòng)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，加強(qiáng)智慧礦山建設(shè)是煤炭行業(yè)實(shí)現(xiàn)安全、高效、智能、綠色生產(chǎn)的必然要求?；诖?，本文將對煤礦智慧礦山建設(shè)策略進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：煤礦;智慧礦山;建設(shè)策略

1 智慧煤礦建設(shè)的目標(biāo)

建設(shè)煤炭智慧礦山是國家重點(diǎn)支持的能源技術(shù)創(chuàng)新方向之一。自2016年開始，國家陸續(xù)出臺政策，從科技創(chuàng)新、裝備升級、信息化建設(shè)、金融支持等領(lǐng)域全方位支持煤礦智慧礦山建設(shè)。重點(diǎn)產(chǎn)煤省份也開始響應(yīng)國家號召，相繼出臺具體實(shí)施方案支持煤礦智能化開采，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G、機(jī)器人、大數(shù)據(jù)中心、人工智能成為煤礦智慧礦山建設(shè)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域，為智慧礦山建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，營造煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的良好氛圍，智慧煤礦就是要在煤礦數(shù)字化的基礎(chǔ)上，通過信息的精準(zhǔn)實(shí)時(shí)采集、網(wǎng)絡(luò)化高速傳輸、規(guī)范化集成，實(shí)現(xiàn)信息的可視化展現(xiàn)、設(shè)備的自動(dòng)化操作和生產(chǎn)的智能化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)煤礦的綠色、高效開采。隨著礦井綜合信息化和自動(dòng)化的不斷推進(jìn)，智慧煤礦的建設(shè)將使我國煤炭行業(yè)發(fā)生根本性變革，很多危險(xiǎn)的工作將由機(jī)器人代替人工去完成，不斷開創(chuàng)安全、高效、綠色和可持續(xù)的智慧煤礦發(fā)展新模式。

智慧煤礦建設(shè)第一階段的目標(biāo)是初步實(shí)現(xiàn)采、掘、運(yùn)主要環(huán)節(jié)的自動(dòng)化運(yùn)行和智能化決策。第二階段將多個(gè)子系統(tǒng)互聯(lián)起來，構(gòu)建多系統(tǒng)融合的智慧礦山架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)綜采、運(yùn)輸?shù)认到y(tǒng)的區(qū)域化自動(dòng)運(yùn)行和智能決策。第三階段將建成全礦區(qū)、多系統(tǒng)集成、多產(chǎn)業(yè)鏈的智慧礦山體系，全面實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)、各系統(tǒng)的數(shù)字化精準(zhǔn)實(shí)時(shí)采集、高速實(shí)時(shí)傳輸、數(shù)據(jù)虛擬化展現(xiàn)，采、掘、運(yùn)、通、選等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)運(yùn)行和智能決策。

2 煤礦智慧礦山建設(shè)現(xiàn)狀

2.1 缺乏頂層設(shè)計(jì)

一是缺乏統(tǒng)一規(guī)劃與示范工程。煤礦智能化相關(guān)企業(yè)各自為政，將智慧礦山看成是一個(gè)大干快上的信息化項(xiàng)目，只注重推廣應(yīng)用，信息集成化、虛實(shí)一體化、設(shè)備互聯(lián)化、網(wǎng)絡(luò)控制高科技的核心專業(yè)技術(shù)無系統(tǒng)性的實(shí)質(zhì)突破，整體共享互利性較差，容易出現(xiàn)一些技術(shù)堆積、重復(fù)建設(shè)、形象工程等問題，需要在智能化開采規(guī)劃理念、管理模式、專業(yè)隊(duì)伍建設(shè)、示范工程建設(shè)等方面進(jìn)一步提升。二是我國對于智慧礦山建設(shè)仍然缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。除了煤礦安全、瓦斯監(jiān)測外，智慧礦山建設(shè)還未形成統(tǒng)一的設(shè)計(jì)開發(fā)、實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致各礦井、各部門之間缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口和標(biāo)準(zhǔn)，各系統(tǒng)信息難以進(jìn)行集成，容易形成信息孤島。

2.2 智能管理決策輔助不足

一是受通訊帶寬、數(shù)據(jù)接口、傳輸時(shí)間、計(jì)算能力的限制，影響管理人員的決策;二是當(dāng)前一些煤礦僅僅依靠簡單的統(tǒng)計(jì)分析和經(jīng)驗(yàn)判斷進(jìn)行智能決策分析，缺乏對海量數(shù)據(jù)、多因素進(jìn)行實(shí)時(shí)智能分析的模型，難以對煤炭企業(yè)智能決策、運(yùn)營管理提供有效的支持;三是煤礦應(yīng)急響應(yīng)被動(dòng)滯后，災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警僅僅依據(jù)規(guī)程和制度約束，屬于被動(dòng)的、事后響應(yīng)式的、缺乏有效的預(yù)警機(jī)制。

3 煤礦智慧礦山建設(shè)策略

3.1 國家相關(guān)政策落實(shí)是重要保障

黨和政府對于智慧化礦山的建設(shè)明確了發(fā)展方向，是推動(dòng)礦山快速發(fā)展、提高經(jīng)濟(jì)效益、提高競爭力水平的重要手段，是推動(dòng)煤礦現(xiàn)代化建設(shè)的重要里程碑。首先，政府利用行政手段，強(qiáng)制要求智慧化礦山的建設(shè)嚴(yán)格按照信息標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，啟用國標(biāo);其次，政府在智慧化礦山建設(shè)上可以提供相關(guān)資金、技術(shù)支持，幫助企業(yè)建設(shè);2007年，我國提出“兩化融合、走新型工業(yè)化道路”的號召，2015年，《政府工作報(bào)告》中首次提出實(shí)施“中國制造2025”，這些都有力促進(jìn)了我國的智慧礦山信息化建設(shè)工作，推動(dòng)了智慧礦山信息化標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)運(yùn)行。國家多次出臺相關(guān)政策文件，明確支持智慧化礦山的建設(shè)工作。2016年11月，國土資源部發(fā)布了《全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃（2016—2020年）》;2016年12月，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布;《煤炭工業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》;2017年，國家發(fā)改委發(fā)布《安全生產(chǎn)“十三五”規(guī)劃》;2020年，《煤炭工業(yè)“十四五”科技創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》中也明確指出，重點(diǎn)研究煤系礦產(chǎn)資源精細(xì)勘查與生態(tài)地質(zhì)理論，時(shí)空變化條件下的礦井地質(zhì)精準(zhǔn)探測及建模理論，面向礦井復(fù)雜環(huán)境的自適應(yīng)感知理論，礦山多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合及信息動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)理論，復(fù)雜條件下采掘設(shè)備群的協(xié)同控制理論，面向復(fù)雜礦井環(huán)境的動(dòng)態(tài)協(xié)同控制與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策理論，黃河流域等重點(diǎn)區(qū)域煤炭開發(fā)生態(tài)大尺度演變規(guī)律與生態(tài)修復(fù)方法等，探索深部原位流態(tài)化開采的采動(dòng)巖體力學(xué)理論和采礦方法。

3.2 一張圖建設(shè)

運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)和數(shù)字化手段，建立一套基于網(wǎng)絡(luò)GIS服務(wù)平臺模式的在線協(xié)同生產(chǎn)技術(shù)管理信息系統(tǒng)。建立精準(zhǔn)地質(zhì)信息系統(tǒng)，構(gòu)建礦井三維精細(xì)地質(zhì)模型。實(shí)現(xiàn)各礦井生產(chǎn)技術(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化、安全化、流程化管理，搭建起生產(chǎn)技術(shù)的信息交流平臺，實(shí)現(xiàn)煤礦地質(zhì)、通風(fēng)、測量、生產(chǎn)、機(jī)電的圖形、文件、報(bào)表等專業(yè)資料的科學(xué)集成與充分共享，支持與現(xiàn)有文件格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，大大提高煤礦生產(chǎn)技術(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)管理的能力。

3.3 加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)

一是堅(jiān)持宏觀與微觀并重，推進(jìn)效率變革。煤炭企業(yè)要著力補(bǔ)短板，研究制定煤礦智能化發(fā)展的行動(dòng)方向、實(shí)施路徑和政策措施，科學(xué)引導(dǎo)煤礦智能化發(fā)展的進(jìn)度和規(guī)模，由重?cái)?shù)量、輕效率向重結(jié)構(gòu)和重效率轉(zhuǎn)變。同時(shí)，提高全要素生產(chǎn)率，加大科技創(chuàng)新力度，促進(jìn)成果有效轉(zhuǎn)化，提高煤礦智能化裝備穩(wěn)定性水平。二是投入與產(chǎn)出同步，推進(jìn)質(zhì)量變革。應(yīng)該加強(qiáng)規(guī)劃引領(lǐng)，進(jìn)一步優(yōu)化智慧礦山建設(shè)投資結(jié)構(gòu)，從建設(shè)理念、系統(tǒng)架構(gòu)、綜合管理、智能技術(shù)與裝備等方面出發(fā)，根據(jù)煤礦不同地質(zhì)條件，建成一批具有代表性的示范煤礦，凝練出可復(fù)制的智能化開采技術(shù)裝備、生產(chǎn)模式、管理經(jīng)驗(yàn)等，向其他煤礦進(jìn)行推廣。三是供給和需求并舉，推進(jìn)動(dòng)力變革。按照國家與地方煤炭行業(yè)長短期結(jié)合、供需雙側(cè)發(fā)力的思路，加快新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)、AI技術(shù)、5G技術(shù)等在煤炭工業(yè)領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用，發(fā)展智能煤礦裝備制造業(yè)，努力推進(jìn)動(dòng)力變革。

3.4 著力培養(yǎng)礦山高素質(zhì)人才

人才與創(chuàng)新是我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力，智慧礦山建設(shè)也需要優(yōu)秀的復(fù)合型人才。一方面鼓勵(lì)企校合作，不斷優(yōu)化煤礦管理型、知識型、技能型的人才體系，創(chuàng)新煤礦智能化人才培養(yǎng)模式，積極開展在職人員智能化與信息化培訓(xùn)活動(dòng)，為煤礦智能化發(fā)展提供智力支撐。另一方面支持和鼓勵(lì)煤炭類高等院校加快煤礦智能化相關(guān)專業(yè)學(xué)科的建設(shè)，培育一批具備礦業(yè)工程、信息工程、人工智能等不同技能的復(fù)合型人才。

4 結(jié)束語

智慧煤礦建設(shè)是一項(xiàng)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要經(jīng)過漫長的發(fā)展過程，需要各級部門和各單位達(dá)成共識，通力協(xié)作。智慧煤礦的發(fā)展必將改變現(xiàn)有的開采方式，不斷開創(chuàng)綠色、高效和可持續(xù)的煤炭發(fā)展新局面。智慧煤礦的建設(shè)，必須在制定相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，用好各種新技術(shù)，研發(fā)智能化裝備，構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺，探索智慧決策應(yīng)用模型。

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