基于知識圖譜的智能露天礦山研究進(jìn)展及趨勢

趙紅澤，郭衛(wèi)洪，陸俊宇，鄭 雯

（中國礦業(yè)大學(xué)（北京）能源與礦業(yè)學(xué)院，北京 100083）

智能化，是指通過利用已有技術(shù)，比如網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，使作用對象具有靈敏感知、正確判斷、自我學(xué)習(xí)、有效執(zhí)行等功能的過程，是人類文明及社會發(fā)展的必然趨勢。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，越來越多行業(yè)進(jìn)入了智能化時代，煤炭行業(yè)也不例外。近年來，煤炭行業(yè)提出“智能提效、無人則安”的安全生產(chǎn)理念，依靠“機(jī)械化換人、自動化減人、信息化管人、智能化無人”等科技手段[1]，使得智能化礦山逐漸進(jìn)入各學(xué)者的視野中。

相較于井工煤礦，露天礦山開采因其工藝設(shè)備多、各環(huán)節(jié)作業(yè)場所關(guān)聯(lián)度高，場景開放[2]，一直是智能化研究的重要領(lǐng)域之一。趙紅澤等[3]構(gòu)建了露天礦設(shè)備及工藝智慧化系統(tǒng)；王忠鑫等[4]提出基于BIM的智慧露天礦協(xié)同工作平臺架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)；Ahangaran D K 等[5]實(shí)現(xiàn)了露天礦不同運(yùn)力卡車的實(shí)時調(diào)度建模；Ercelebi S G 等[6]對卡車分配鏟車數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化；Shahbazi M 等[7]開發(fā)基于精確三維環(huán)境建模的無人機(jī)攝影測量系統(tǒng)；Winkelmaier G 等[8]利用無人機(jī)圖像來識別露天礦張力裂縫地形；曲業(yè)明等[9]通過對智能視頻識別流程及關(guān)鍵技術(shù)研究，構(gòu)建露天礦山智能視頻識別系統(tǒng)；顧清華等[10－11]通過對算法改進(jìn)與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)露天礦邊坡裂隙智能檢測、道路智能識別；程瑋[12]開發(fā)了露天礦電鏟高程智能引導(dǎo)系統(tǒng)；Battulwar R 等[13]針對無人機(jī)飛行路徑進(jìn)行規(guī)劃和優(yōu)化，生成露天礦邊坡高分辨率三維模型。

由于露天礦山國內(nèi)數(shù)量少、推廣市場有限、投資規(guī)模偏小等原因，智能化建設(shè)進(jìn)程相較于井工礦山有所滯后，在建設(shè)領(lǐng)域及關(guān)鍵技術(shù)也有所區(qū)別。為清楚了解智能露天礦山發(fā)展趨勢，需全面梳理國內(nèi)外智能露天礦的發(fā)展歷程、研究前沿、熱點(diǎn)領(lǐng)域和關(guān)鍵技術(shù)，為我國露天礦山智能化建設(shè)提供引導(dǎo)。

1 智能露天礦山發(fā)展歷程

在礦山智能化發(fā)展戰(zhàn)略上，國外礦山以設(shè)備制造商、大型礦業(yè)公司為主體進(jìn)行推進(jìn)；我國智能礦山則是從國家戰(zhàn)略與發(fā)展規(guī)劃上進(jìn)行宏觀布局[14]。

1.1 國外發(fā)展歷程

智能化是全球露天礦山的發(fā)展趨勢，國外依靠巨頭設(shè)備公司推動露天礦的智能化發(fā)展。目前，多數(shù)礦業(yè)巨頭公司都致力于無人駕駛車輛的研究和應(yīng)用。自動化運(yùn)輸系統(tǒng)（Autonomous Haulage System，簡稱AHS）是采礦行業(yè)最先進(jìn)的自動駕駛汽車系統(tǒng)[15]。小松的無人駕駛卡車于2005 年開始使用，主要通過AHS，利用控制裝置、GPS 衛(wèi)星、無線通信等技術(shù)以達(dá)到無人駕駛的目的，可實(shí)現(xiàn)人工操作設(shè)備與無人駕駛卡車無縫交互；目前，已在澳大利亞和智利運(yùn)行多年，累計(jì)運(yùn)輸?shù)V巖量超過40 億t?？ㄌ乇死展緦τ跓o人駕駛的研究始于20 世紀(jì)80 年代，1994 年在美國投入使用2 臺無人駕駛礦卡，2013 年與FMG簽訂全自動793F 礦用卡車協(xié)議；其研發(fā)的CatMineStarTM（礦山之星TM）系統(tǒng)[16]，得到海外客戶的高度評價；目前卡特彼勒的無人礦卡在澳大利亞、北美、南美等地方廣泛使用。BELAZ 與VIST 集團(tuán)合作，在俄羅斯露天礦進(jìn)行自動駕駛礦卡試驗(yàn)，已完成超5 000 km 的運(yùn)輸測試，但目前還沒有進(jìn)行大規(guī)模部署。日立、利勃海爾和別拉斯的無人駕駛技術(shù)測試也緊隨其后[17]。

國外著名的礦業(yè)公司，如力拓集團(tuán)、FMG 集團(tuán)、必和必拓集團(tuán)等，都在實(shí)施礦山智能化建設(shè)，在無人駕駛、三維礦業(yè)軟件、裝備智能化等方面達(dá)到了較高的發(fā)展水平。

1.2 國內(nèi)發(fā)展歷程

受國外露天礦山智能化發(fā)展影響，我國不斷出臺智能礦山相關(guān)政策，以推進(jìn)礦山智能化建設(shè)，縮小與發(fā)達(dá)礦業(yè)國家之間的差距。2015 年以來，國家高度重視工業(yè)智能化轉(zhuǎn)型，出臺“中國制造2025”[18]、《煤炭工業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》[19]、“新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃”[20]、《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》[21]等一系列政策，推動了露天礦山深化改革，促進(jìn)我國露天礦山智能化建設(shè)發(fā)展進(jìn)程。

山西、內(nèi)蒙、河南、貴州等產(chǎn)煤大省積極響應(yīng)國家號召，也紛紛制定政策，明確本省智能礦山發(fā)展方案，如《河南省煤礦智能化建設(shè)實(shí)施方案》[22]、《貴州省煤礦智能化發(fā)展實(shí)施方案（2020－2025 年）》、《2022 年度全省深入推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)工作方案》[23]等。

在這種背景下，國內(nèi)各大型礦業(yè)集團(tuán)也逐漸重視露天礦山智能化建設(shè)，紛紛聯(lián)合科研院所、設(shè)備制造商以及高校等，開始了智能裝備、系統(tǒng)、技術(shù)的研制與改造。在地質(zhì)測繪方面，已熟練運(yùn)用激光掃描儀、無人機(jī)傾斜攝影等，提高了測繪計(jì)量的智能化水平，實(shí)現(xiàn)全面采集與數(shù)據(jù)智能[24]。

在經(jīng)營管理方面，已出現(xiàn)由OA 系統(tǒng)、班組經(jīng)濟(jì)核算系統(tǒng)、法務(wù)系統(tǒng)、SAP 系統(tǒng)、機(jī)電設(shè)備全生命周期管理、一體化聯(lián)動大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等多系統(tǒng)構(gòu)成的信息化系統(tǒng)群。盡管已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)集成，但仍存在多系統(tǒng)聯(lián)動不足的問題。

在生產(chǎn)管理方面，目前多數(shù)礦井已建成智能爆破設(shè)計(jì)系統(tǒng)、卡車智能調(diào)度系統(tǒng)、炸藥混裝車智能裝藥系統(tǒng)、露天礦三維點(diǎn)云一體化綜合管理平臺、邊坡遠(yuǎn)程智能監(jiān)測系統(tǒng)、露天礦用自卸車無人駕駛系統(tǒng)、智能選煤廠、固定崗位無人值守等；并且，在車輛預(yù)警系統(tǒng)、速度監(jiān)控系統(tǒng)、車輛防碰撞系統(tǒng)、防疲勞報警系統(tǒng)、炮孔智能測量機(jī)器人、邊坡雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)、GNSS 邊坡監(jiān)測系統(tǒng)等相對獨(dú)立的系統(tǒng)，已實(shí)現(xiàn)成熟運(yùn)用，但整體系統(tǒng)并未達(dá)到真正意義上的智能化[25]。

各大設(shè)備制造商作為露天礦山裝備智能化的主力軍，做出了巨大貢獻(xiàn)。踏歌智行是國內(nèi)最早開始露天礦無人駕駛技術(shù)研究的企業(yè)，其推出的“車－地－云”的智慧礦山整體系統(tǒng)已在多家礦山成功運(yùn)用；慧拓的“愚公YUGONG”無人礦山整體解決方案包括云端智能調(diào)度與管理系統(tǒng)、車路協(xié)同感知系統(tǒng)、礦車無人駕駛系統(tǒng)等6 大系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)礦山全流程無人化作業(yè)[26]；伯鐳科技于2018 年首次進(jìn)入露天礦無人駕駛領(lǐng)域，3 年時間建立了國內(nèi)最大規(guī)模的單體礦山無人礦車車隊(duì)項(xiàng)目，該企業(yè)在云端鏟運(yùn)、遠(yuǎn)程遙控駕駛、無人機(jī)建模等方面也有較深的研究；易控智駕的四位一體礦用無人駕駛運(yùn)輸運(yùn)營體系已在國家能源集團(tuán)、特變電工等大型露天礦區(qū)投入運(yùn)行；三一集團(tuán)主攻露天礦無人駕駛機(jī)械設(shè)備、云智能調(diào)度平臺等，其無人駕駛寬體車可實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知、循跡行駛、遠(yuǎn)程調(diào)度、采運(yùn)排連續(xù)作業(yè)等功能。

此外，高新企業(yè)也意識到礦業(yè)市場的重要性，積極將其在其他行業(yè)內(nèi)取得的成果運(yùn)用到智能露天礦建設(shè)中，為露天礦山智能建設(shè)注入新鮮血液，加速了露天礦山數(shù)字化轉(zhuǎn)型腳步。例如，華為利用智能云控、高性能網(wǎng)絡(luò)等，實(shí)現(xiàn)露天礦卡多車集群管理、無人化運(yùn)輸作業(yè)；推出礦鴻操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的互通互聯(lián)，為智能露天礦山建設(shè)奠定基礎(chǔ)[27]。百度Apollo 打造的自動駕駛礦用卡車，已達(dá)人工作業(yè)水準(zhǔn)，成功向露天礦山無人化建設(shè)邁出一大步[28]。

2 智能露天礦山研究前沿

2.1 研究方法和數(shù)據(jù)來源

借助CiteSpace 軟件對智能露天礦山文獻(xiàn)進(jìn)行主題、前沿內(nèi)容的分析。

為全面分析與研究智能露天礦山的發(fā)展，選擇中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫和Web of Science（WOS）核心合集作為本文數(shù)據(jù)來源。CNKI 中文總庫選擇學(xué)術(shù)期刊、學(xué)位論文以及學(xué)術(shù)輯刊文獻(xiàn)作為數(shù)據(jù)源，以“AB＝‘露天礦’AND SU＝（‘智能’＋‘智慧’＋‘自動化’＋‘無人’＋‘?dāng)?shù)字化’＋‘遠(yuǎn)程’＋‘管控一體化’＋‘GPS’＋‘卡車調(diào)度’＋‘機(jī)器人’）”為檢索內(nèi)容，檢索得到370 篇文獻(xiàn)，經(jīng)剔除重復(fù)及無關(guān)文獻(xiàn)后，最終得到364 篇樣本數(shù)據(jù)。WOS 核心合集以“TS ＝（intelligent OR unmanned OR automation OR truck dispatching OR robot）AND TS ＝（open pit mine OR surface）”為主題詞，檢索得到446 篇文獻(xiàn)，經(jīng)剔除無關(guān)文獻(xiàn)后，最終得到173 篇樣本數(shù)據(jù)。

2.2 研究主題分析

為了解智能露天礦山領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與核心，利用CiteSpace 對該研究領(lǐng)域相關(guān)論文進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，CNKI 文獻(xiàn)關(guān)鍵詞共現(xiàn)分布圖譜如圖1，WOS 文獻(xiàn)關(guān)鍵詞共現(xiàn)分布圖如圖2。智能露天礦山研究高頻關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì)排名（前10 名）見表1。

表1 智能露天礦山研究高頻關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì)（前10 名）

圖1 CNKI 文獻(xiàn)關(guān)鍵詞共現(xiàn)分布圖譜

圖2 WOS 文獻(xiàn)關(guān)鍵詞共現(xiàn)分布圖譜

中英文排名前10 的關(guān)鍵詞中，均出現(xiàn)了“露天礦（open－pit mine）”、“無人機(jī)（uav）”，可看出中英文露天礦山智能化研究主題中都有無人機(jī)。CNKI 中“卡車調(diào)度”、“三維模型”、“巖性識別”“智能鉆機(jī)”的詞頻均超過30，說明中文智能露天礦研究熱點(diǎn)內(nèi)容還有設(shè)備、邊坡監(jiān)測與采礦軟件；而WOS 排名前10 高頻關(guān)鍵詞中比較偏向系統(tǒng)（system）、遙感（remote sensing）、模 型（model）、算 法（machine learning）等技術(shù)方面研究。

2.3 研究前沿分析

中文文獻(xiàn)智能露天礦領(lǐng)域關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜如圖3，英文文獻(xiàn)智能露天礦領(lǐng)域關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜如圖4。

圖3 中文文獻(xiàn)智能露天礦領(lǐng)域關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜

圖4 英文文獻(xiàn)智能露天礦領(lǐng)域關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜

從突現(xiàn)強(qiáng)度率來看，中文關(guān)鍵詞中“無人駕駛”、“邊坡裂隙”、“裂隙檢測”、“gp”的突現(xiàn)強(qiáng)度位居前列，這說明在智能露天礦山的研究中，邊坡監(jiān)測、定位導(dǎo)航技術(shù)、卡車智能化是該領(lǐng)域的前沿主題。而英文關(guān)鍵詞中突現(xiàn)強(qiáng)度排名前三的是“remote sensing”、“prediction”、“impact”，其 中“remote sensing”這一關(guān)鍵詞突現(xiàn)率高達(dá)3.97，表明遙感技術(shù)在國際智能露天礦山研究中是極為重要的，“prediction”突現(xiàn)時間持續(xù)至今，說明英文中持續(xù)進(jìn)行預(yù)測方面的研究。

從突現(xiàn)時間看，中文關(guān)鍵詞中“邊坡裂隙”、“調(diào)度模型”、“電動卡車”等都是較早出現(xiàn)的突現(xiàn)詞，而英文關(guān)鍵詞中較早出現(xiàn)的是“iron”、“decisionsupportsy－stem”、“management”等。這表明，一開始中文智能露天礦山研究主要聚焦在邊坡、卡車中，此外，還對智能鉆機(jī)進(jìn)行了研究。在早期智能露天礦山英文文獻(xiàn)研究中，主要是對系統(tǒng)、煤礦開采、經(jīng)營等方面的智能化進(jìn)行研究。

3 智能露天礦山建設(shè)熱點(diǎn)領(lǐng)域及關(guān)鍵技術(shù)

3.1 熱點(diǎn)領(lǐng)域

1）無人駕駛系統(tǒng)。在智能露天礦山發(fā)展過程中，無人駕駛系統(tǒng)是加快礦山現(xiàn)代化進(jìn)程，促進(jìn)露天礦山無人化、安全化、智能化、高質(zhì)量發(fā)展的必要手段[29]。目前，全球技術(shù)較領(lǐng)先的礦用車供應(yīng)商、大型采礦企業(yè)、科研院所以及智能駕駛公司都在進(jìn)行車輛無人駕駛系統(tǒng)的研究。無人駕駛系統(tǒng)可代替駕駛員，降低人工成本，能有效提高運(yùn)輸安全性，減少輪胎油耗成本，實(shí)現(xiàn)車隊(duì)智能化管理[29]。其需要非結(jié)構(gòu)化道路無人駕駛感知融合技術(shù)、規(guī)?；\(yùn)營智能調(diào)度技術(shù)、智能協(xié)同控制技術(shù)等支持[30]。

2）智能卡車調(diào)度系統(tǒng)。露天礦智能卡車調(diào)度是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，它是多學(xué)科、多領(lǐng)域、多技術(shù)相融合的工程。目前，卡車調(diào)度系統(tǒng)的主要功能包括車輛實(shí)時定位、車輛防碰撞、生產(chǎn)調(diào)度、智能配礦、自動計(jì)量及報表、高精度挖機(jī)控制、斷電報警、異常作業(yè)實(shí)時報警等[31]。運(yùn)輸調(diào)度作為智能露天礦山關(guān)鍵部分之一，只有增大其智能調(diào)度優(yōu)化力度，才能推動全礦整體協(xié)調(diào)、聯(lián)動發(fā)展。

3）無人機(jī)。在露天開采的穿孔、爆破、采裝、運(yùn)輸、排棄等生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，均離不開無人機(jī)。無人機(jī)技術(shù)可與露天礦的生產(chǎn)計(jì)劃、地質(zhì)模型、綜合管理等模塊密切關(guān)聯(lián)，并發(fā)揮重要作用。目前國內(nèi)外正在推動智能露天礦山建設(shè)，在露天礦設(shè)備運(yùn)行的安全巡檢、礦山工程測繪、邊坡工程動態(tài)監(jiān)測及控制、生產(chǎn)調(diào)度管理、生態(tài)修復(fù)與復(fù)墾等方面，無人機(jī)技術(shù)都會成為減人提效、安全可持續(xù)發(fā)展的重要手段。

4）邊坡智能監(jiān)測技術(shù)。邊坡監(jiān)測是保障露天礦山安全生產(chǎn)的核心內(nèi)容之一。露天礦山地表形態(tài)日益復(fù)雜、巖性多變、易受天氣影響，所以迫切需要多技術(shù)聯(lián)合的邊坡智能監(jiān)測技術(shù)。其需要GNSS、DlnSAR、光學(xué)衛(wèi)星高分影像監(jiān)測技術(shù)、TLS、地基紅外熱像監(jiān)測技術(shù)、測量機(jī)器人、多終端顯示等關(guān)鍵技術(shù)的支撐[32]。邊坡智能監(jiān)測技術(shù)可達(dá)到多傳感器間協(xié)同工作、多源數(shù)據(jù)智能分析，實(shí)現(xiàn)實(shí)時、高精度監(jiān)測和風(fēng)險預(yù)警預(yù)報，滿足露天礦山智能化建設(shè)需求。

3.2 亟需突破關(guān)鍵技術(shù)

1）空天地一體化定位技術(shù)。空天地是一種集衛(wèi)星系統(tǒng)、空中網(wǎng)絡(luò)和地面通信一體的新興體系結(jié)構(gòu)[33]?？仗斓匾惑w化定位技術(shù)以GPS 為基礎(chǔ)，利用衛(wèi)星、無人機(jī)、地面站以及地面通信系統(tǒng)等設(shè)備與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從深空到地面統(tǒng)一協(xié)同監(jiān)測管理，具有“精準(zhǔn)、融合、統(tǒng)一、智能”等特征。空天地一體化定位技術(shù)可實(shí)現(xiàn)露天礦山整個生產(chǎn)流程中的設(shè)備、人員精準(zhǔn)定位與通信交互，推動露天礦山向著安全化、協(xié)同化、智能化建設(shè)。

2）高可靠性通訊技術(shù)。通訊技術(shù)是整個露天礦山能否正常運(yùn)行的重要保障，其數(shù)據(jù)傳輸速率、靈活性、可靠性、安全性等將直接影響各設(shè)備、系統(tǒng)、人員等能否及時精準(zhǔn)執(zhí)行各項(xiàng)操作。隨著露天礦山智能化建設(shè)，對于通訊技術(shù)的高傳輸速率、大帶寬、低延遲、高可靠性等方面提出更高要求。5G 等高可靠性通訊技術(shù)可滿足信息互通傳輸快、高清視頻回傳、生產(chǎn)設(shè)備遠(yuǎn)程操作、無人駕駛等方面的業(yè)務(wù)需求，為智能露天礦山建設(shè)提供基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)保障。

3）全場景大數(shù)據(jù)分析及智能調(diào)度技術(shù)。隨著智能露天礦山建設(shè)的廣泛開展，調(diào)度關(guān)聯(lián)系統(tǒng)與日劇增，且關(guān)聯(lián)性逐漸增強(qiáng)，加之?dāng)?shù)據(jù)也愈來愈多，這使得數(shù)據(jù)的存儲、管理及分析等工作量日益增加。為滿足露天礦山智能調(diào)度的需求，需要將露天礦各生產(chǎn)環(huán)節(jié)及系統(tǒng)等全場景大數(shù)據(jù)與智能調(diào)度業(yè)務(wù)深度結(jié)合，提升在設(shè)備監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集、調(diào)度決策、數(shù)據(jù)分析等多方面的智能化水平，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率與相互間的協(xié)調(diào)性，達(dá)到設(shè)備數(shù)據(jù)動態(tài)分析、精準(zhǔn)生產(chǎn)與智能調(diào)度。

4）實(shí)時更新三維地圖及數(shù)字孿生技術(shù)。三維地圖的實(shí)時更新對于整個露天礦山作業(yè)、提供關(guān)鍵地理信息具有重要意義[34]。而數(shù)字孿生被認(rèn)為是企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型快速有效的通用技術(shù)[35]。結(jié)合實(shí)時更新的三維地圖及數(shù)字孿生技術(shù)，能實(shí)時動態(tài)展示露天礦山地表、采礦設(shè)備和作業(yè)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)礦山測繪、卡車調(diào)度、運(yùn)輸?shù)缆?、邊坡及環(huán)境監(jiān)測等數(shù)據(jù)集成管理、實(shí)時分析、智能管控，為創(chuàng)造透明、安全、高效的智能露天礦山保駕護(hù)航。

4 智能露天礦山發(fā)展趨勢

伴隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、5G 等新一代技術(shù)的發(fā)展，智能化是露天礦山發(fā)展的必然趨勢，也將對礦山生產(chǎn)運(yùn)作及管理方式帶來翻天覆地的變化。就目前露天礦山的發(fā)展形勢來看，在進(jìn)行智能露天礦山建設(shè)時需要重視以下幾方面的發(fā)展：

1）加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型。某些企業(yè)只是在生產(chǎn)全流程的某個節(jié)點(diǎn)上采用先進(jìn)技術(shù)，而非全業(yè)務(wù)流程的數(shù)字化，形成了信息孤島，這是不利于智能露天礦山建設(shè)的，需運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等一系列技術(shù)，加快推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，構(gòu)建全感知、全場景、全聯(lián)接、全智能的數(shù)字世界，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型為推動力，推進(jìn)智能露天礦山建設(shè)。

2）智能化露天礦山頂層架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)化研究。當(dāng)前對于智能露天礦山體系架構(gòu)研究較少，且處于起步階段，雖可參照較為成熟的井工煤礦智能化建設(shè)，但因露天礦山開采場景的特殊性，需針對露天礦的頂層架構(gòu)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)做好提前設(shè)計(jì)與規(guī)范，包括智能化層次模型、底層操作系統(tǒng)、通訊標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)融合標(biāo)準(zhǔn)、工藝設(shè)備作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)等等。

3）無人駕駛的研發(fā)和重點(diǎn)應(yīng)用?？ㄜ囀锹短斓V山開采過程中不可缺少的設(shè)備之一，其無人駕駛技術(shù)發(fā)展較快，已經(jīng)開展長時間的實(shí)驗(yàn)與測試工作，部分投入實(shí)際應(yīng)用。由于露天礦山的環(huán)境特征不明顯、粉塵過多，應(yīng)增加基礎(chǔ)設(shè)施以輔助駕駛，采用車路協(xié)同模式，加大卡車系統(tǒng)零件及技術(shù)方案的研究力度，進(jìn)一步降低系統(tǒng)難度，保障安全。

4）加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研用的合作。目前，國內(nèi)外智能露天礦的研究主要聚焦于無人機(jī)、鉆機(jī)等，在智能化裝備及系統(tǒng)中投入大量研發(fā)工作。設(shè)備智能化在一定程度上代表了礦山建設(shè)的智能化，有條件的企業(yè)將會加大與高校、研究院合作，不斷探索、完善、突破現(xiàn)有研究，從而實(shí)現(xiàn)露天礦山的智能化建設(shè)。

5）注重企業(yè)運(yùn)營管理模式的轉(zhuǎn)變。目前，智能露天礦山對于“5G＋工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的運(yùn)用尚處于探索階段，逐漸向“端－邊－云”建設(shè)模式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了多平臺與領(lǐng)域的融合。深入應(yīng)用后，將全面改變露天礦山傳統(tǒng)的運(yùn)作模式，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營體系以及業(yè)務(wù)管控的實(shí)時、精準(zhǔn)、高效。

6）綠色低碳綜合效益與技術(shù)融合發(fā)展。21 世紀(jì)是以環(huán)境保護(hù)為前提的工業(yè)發(fā)展新時期，國內(nèi)外智能露天礦山對于綠色、環(huán)保方面結(jié)合研究少之又少，為落實(shí)國家提出的2060 雙碳目標(biāo)，在保證智能露天礦山能在高經(jīng)濟(jì)效益條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的同時，更應(yīng)重視低碳環(huán)保技術(shù)的研究和成果運(yùn)用，最終實(shí)現(xiàn)露天礦山安全、高效、智能、綠色開采。

5 結(jié)語

1）近年來，結(jié)合信息技術(shù)發(fā)展以及國家政策支持，我國露天礦山智能化建設(shè)迅速發(fā)展，在礦山設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管控、工藝裝備、無人駕駛等方面發(fā)展尤為突現(xiàn)，露天礦山智能化建設(shè)具有良好的發(fā)展前景。

2）通過無人機(jī)、無人駕駛、邊坡智能監(jiān)測等研究，利用GPS、5G、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生等技術(shù)，達(dá)到對露天礦山各環(huán)節(jié)、系統(tǒng)的協(xié)同操作，減輕信息孤島現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)露天礦山智能、安全、高效建設(shè)。

3）智能化露天礦山發(fā)展不僅要注重各種技術(shù)與裝備研究，還應(yīng)重視在頂層架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)化、加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型、“5G＋工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的深化應(yīng)用、綜合效益與技術(shù)融合發(fā)展等諸多方面的進(jìn)一步發(fā)展。