互聯(lián)網(wǎng)+智慧礦山發(fā)展方向

任鑫

摘 要：文章討論了互聯(lián)網(wǎng)+智慧煤礦的建設內容，并介紹了以陜西彬煤公司為示范工程的智慧礦山建設成效及下一步的發(fā)展方向。

關鍵詞：智慧礦山;互聯(lián)網(wǎng);發(fā)展

1.智慧礦山建設的必要性

1.1國家政策導向

國家的政策導向有力地推動了我國智慧礦山建設的發(fā)展進程。2016 年《全國礦產資源規(guī)劃（2016-2020年）》明確提出加快建數(shù)字化、智能化、信息化、自動化礦山;2017年《安全生產“十三五”規(guī)劃》要求礦山領域實施“機械化換人，自動化減人”;2018 年出臺智慧礦山信息系統(tǒng)技術規(guī)范，規(guī)定智慧礦山信息系統(tǒng)通用技術要求，我國智慧礦山建設已開始真正落地;2020 年 3 月 《關于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》提出到 2021 年，建成多種類型、不同模式的智能化示范煤礦。

1.2煤炭行業(yè)轉型升級需要

國民經濟步入新常態(tài)，煤炭行業(yè)處于需求增速放緩、過剩產能和庫存消化、環(huán)境制約強化、結構調整攻堅“四期并存”的發(fā)展階段，煤炭行業(yè)必須緊抓時機變化革命進行轉型升級。以云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)為代表的新一代信息技術與傳統(tǒng)

煤炭行業(yè)融合創(chuàng)新，將對煤炭行業(yè)全面提升產業(yè)層次、形成產業(yè)競爭新優(yōu)勢、提高經營質量起到積極推動作用。同時，智慧礦山建設將推動煤炭行業(yè)發(fā)展步入新常態(tài)，促進其高質量、高效益發(fā)展。

1.3用工“荒”問題的需要

我國近幾年出現(xiàn)了“用工荒”問題，尤其是礦業(yè)企業(yè)。煤礦是勞動密集型行業(yè)，事故多發(fā)，勞動強度大，工作環(huán)境差;煤礦開采年限長;用工制度改革出現(xiàn)真空。

隨著人口老齡化加劇，加上勞動力結構性失衡，這種情況也會愈發(fā)嚴重。只有盡早加快煤炭行業(yè)的轉型升級，擺脫傳統(tǒng)煤炭產業(yè)低端發(fā)展模式“用工荒”問題才能得以緩解。

1.4企業(yè)自身發(fā)展的需要

蔣家河礦雖然具備了一定的信息化基礎，但離國家政策倡導的智慧礦山還存在較大差距，需要積極通過信息化、自動化和智能化升級來補齊短板，借助智能化手段保障企業(yè)長期的健康安全運轉。同時，隨著智慧礦山建設的推進，也可以優(yōu)化蔣家河礦的管理，將生產和經營數(shù)據(jù)有效融合，讓企業(yè)更高效、更穩(wěn)健的運行。

2.蔣家河礦互聯(lián)網(wǎng)+智慧礦山建設內容

蔣家河礦智慧礦山建設目標是在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術的基礎上，引入數(shù)據(jù)標準化、網(wǎng)絡協(xié)同化、系統(tǒng)一體化和技術智能化的建設理念，完成對礦山“人、機、料、法、環(huán)”數(shù)據(jù)進行精準化采集、網(wǎng)絡化傳輸、規(guī)范化集成，從而成為可視化展現(xiàn)、自動化操作和智能化服務的礦山智慧體。

智慧礦山頂層架構體系建設過程中涉及到的智能控制技術、5G 通信網(wǎng)絡技術、可視化技術、空間信息技術、大數(shù)據(jù)分析與挖掘技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、機器學習理論方法等關鍵智能技術。按照相關智慧礦山建設標準，以“無人則安、少人則安”為出發(fā)點，從頂層設計煤礦智慧大腦“彬煤云”，采用云、邊、端技術架構，通過多維度、多角度數(shù)據(jù)融合和分析，為蔣家河礦提供安全生產作業(yè)在線監(jiān)管服務，為安全生產和經營提供決策支持，并結合現(xiàn)場實際情況進行 5G 網(wǎng)絡試點建設、萬兆環(huán)網(wǎng)升級以及工作面智能化改造，從業(yè)務分析、技術實現(xiàn)和數(shù)據(jù)流轉的不同角度，綜合、全面的構建智慧礦山。

3.互聯(lián)網(wǎng)+智慧礦山建設

3.1綜采工作面智慧感知

綜采工作面智能化控制圍繞綜采設備姿態(tài)定位、綜采設備安全感知、工作面直線度控制、視頻圖像處理等關鍵問題，用傳感、通信、自動化、信息化等一系列技術高度集成，實現(xiàn)具有主動感知、自主決策、自動執(zhí)行、三機聯(lián)動、環(huán)境實時監(jiān)測與控制等功能，滿足就地、集中、遠程三級網(wǎng)絡管理控制、設備故障自診斷系統(tǒng)，逐步實現(xiàn)綜采工作面的自動化、少人化、無人化的智能開采。

煤礦智慧開采推進煤炭行業(yè)技術創(chuàng)新發(fā)展，實現(xiàn)勞動密集型向人才技術密集型轉變，智慧化高端綜采裝備必然是未來工作面的主流設備。

3.2三維實景智慧綜合管理平臺

數(shù)字煤礦三維實景可視化平臺是一種全新的礦山管理手段，將礦山地形地貌、地表設施、井巷工程、礦山地質等空間構造在三維實景平臺中真實再現(xiàn)，同時接入礦山采掘工作面、監(jiān)測監(jiān)控、生產自動化、風險預控、經營管理等各類專業(yè)子系統(tǒng)，并在該平臺植入實時動態(tài)監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)、生產數(shù)據(jù)、設備信息、人員信息、管理信息，從而構建成能真實反映煤礦復雜生產環(huán)境狀態(tài)的三維實景智慧煤礦;實現(xiàn)安全監(jiān)測數(shù)據(jù)預警分析和風險信息跟蹤，對礦山企業(yè)危險源、隱患、事故等信息的定位記錄和管理;并在突發(fā)事件時為決策者提供全面的應急決策信息支持，最大程度降低發(fā)生事故的概率和減少事故所造成的損失，是礦山安全生產管理與應急指揮的新手段。

3.3 智慧礦山數(shù)據(jù)挖掘及增值利用

數(shù)據(jù)挖掘是利用各種分析工具在海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)模型和數(shù)據(jù)間關系，使用這些模型和關系可以實時預測，并利用大數(shù)據(jù)技術對傳統(tǒng)系統(tǒng)的不足之處加以修正，尋找數(shù)據(jù)間潛在關聯(lián)，發(fā)現(xiàn)被忽略的因素。將數(shù)據(jù)挖掘分析結果加載到三維實景綜合管理平臺，在三維實景中實時顯示對參數(shù)重組和計算得出的評價結果，結合現(xiàn)有其他系統(tǒng)（如采掘設備傳感系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)、安全風險預控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)等）區(qū)域狀態(tài)的綜合評定，實時準確地判斷井下系統(tǒng)運行狀態(tài)及事故隱患，起到對礦井安全多層防護的作用。傳統(tǒng)的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)只是在檢測量超出標準水平后發(fā)出故障報警，并不能在出現(xiàn)危險趨勢時發(fā)出預報，智慧礦山數(shù)據(jù)挖掘可以加快安全事故隱患排查效率，達到事前預警，從而提高礦井災害預防能力。

3.4互聯(lián)網(wǎng)+智慧礦山

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的智慧礦山是指將互聯(lián)網(wǎng)技術和互聯(lián)網(wǎng)思維應用到煤礦領域，使得煤礦安全生產及管理運作與互聯(lián)網(wǎng)結合起來，與“互聯(lián)網(wǎng)+”的加值形成聚合效應?；ヂ?lián)網(wǎng)+智慧煤礦將重點促進以云計算、大數(shù)據(jù)為代表的新一代信息技術與煤礦安全生產經營的融合發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)+智慧礦山的建設先期選擇具備智慧礦山建設條件好的煤礦進行，至少需要完成以下 4 個方面的內容。

1）建立煤礦安全生產和經營管理實時基礎數(shù)據(jù)中心庫，利用云計算、大數(shù)據(jù)并結合專家預測模型進行集中分析，實現(xiàn)煤礦安全生產環(huán)境全過程透明展示。

2）建立實時判斷煤礦井下安全生產狀況、災害早期發(fā)現(xiàn)與預警、專家遠程事故診斷、區(qū)域安全形勢專項預測評估等的功能平臺。

3）建立不同層級、不同區(qū)域的煤礦安全生產技術遠程服務平臺，形成煤礦企業(yè)、煤礦集團、全國煤礦的時空多維數(shù)據(jù)共享機制，實現(xiàn)煤礦安全生產信息的跨區(qū)域、實時遠程監(jiān)測及診斷的共享服務。

4）建立煤礦安全產業(yè)鏈協(xié)同數(shù)據(jù)交換服務中心，實現(xiàn)監(jiān)察、執(zhí)法、隱患排查治理及應急救援等政府監(jiān)管工作，促進傳統(tǒng)煤炭工業(yè)向智慧能源的轉型升級。

4.互聯(lián)網(wǎng)+智慧礦山展望

4.1以傳感技術、數(shù)字化、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算 、“互聯(lián)網(wǎng)+”等高科技為支撐的智慧礦山，在數(shù)字礦山的基礎上對信息實時精準采集、遠程網(wǎng)絡傳輸、數(shù)據(jù)規(guī)范集成、三維實景展現(xiàn)，具有透徹的感知、全面的互聯(lián)互通、深入的智能管控，實現(xiàn)從井上到井下、從整個礦區(qū)到具體設備、從現(xiàn)場到遠程、從生產到安全到決策的多層次立體有序銜接。

4.2 隨著大數(shù)據(jù) 、“互聯(lián)網(wǎng)+”技術在各行各業(yè)的推廣增值應用，加快推進建設基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的高效智能化安全生產管控、調度指揮、風險追蹤和預測預警功能的智慧礦山，最終實現(xiàn)災害預警、安全生產、少人或無人開采的智慧礦山模式。

參考文獻：

[1]智慧礦山建設架構體系及其關鍵技術探討[J].李憲英.中國金屬通報.2019（12）

[2]智慧礦山建設的研究[J].徐榮強，張林，肖宇評，張宇，崔榮國.世界有色金屬.2019（05）