■高慧

（內(nèi)蒙古煤礦設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古呼和浩特 010010）

淺談國(guó)內(nèi)數(shù)字化礦山現(xiàn)狀與發(fā)展

■高慧

（內(nèi)蒙古煤礦設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古呼和浩特 010010）

本文總結(jié)了國(guó)內(nèi)數(shù)字化礦山的現(xiàn)狀與存在的問題，并根據(jù)個(gè)人見解提出了數(shù)字化礦山的發(fā)展方向與思路，應(yīng)用數(shù)字化礦山能夠減少企業(yè)在礦山的投入，為企業(yè)減少成本。希望本文對(duì)同行業(yè)工作人員有所幫助。

數(shù)字化礦山發(fā)展方向現(xiàn)狀節(jié)能高效和綠色生產(chǎn)

1 國(guó)內(nèi)外數(shù)字化礦山現(xiàn)狀分析

煤炭工業(yè)安全健康可持續(xù)發(fā)展離不開煤礦自動(dòng)化與信息化，數(shù)字化礦山的發(fā)展經(jīng)歷了單參數(shù)監(jiān)測(cè)、單系統(tǒng)自動(dòng)化、全礦井綜合自動(dòng)化、數(shù)字化礦山等階段，是煤礦安全生產(chǎn)的重要保障。

國(guó)內(nèi)數(shù)字化礦山現(xiàn)狀分析：

隨著我國(guó)煤炭工業(yè)整體快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)礦山自動(dòng)化、信息化建設(shè)也取得了一定的成效，煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”已經(jīng)初步建成，各類自動(dòng)化、監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)管理過程中正發(fā)揮著重要作用。但是涵蓋煤礦安全、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)全過程的數(shù)字化礦山整體解決方案還處于起步階段，存在的主要問題包括以下幾個(gè)方面。

（1）數(shù)字化礦山的建設(shè)理念多樣，如煤礦數(shù)字化技術(shù)的主要任務(wù)是通過開發(fā)各種接口，將自動(dòng)化項(xiàng)目集合于地理信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)與總調(diào)度室，從而實(shí)現(xiàn)煤礦可視化集中監(jiān)控［2］。構(gòu)建以礦山空間信息描述為主框架，整合煤礦安全生產(chǎn)信息和管理信息的數(shù)字化礦山基礎(chǔ)信息平臺(tái)通過數(shù)字化礦山管理平臺(tái)提供的企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境和狀態(tài)，建立全息化應(yīng)急管理系統(tǒng)。數(shù)字化礦山就是一個(gè)礦山范圍內(nèi)的以三維坐標(biāo)信息及其相互關(guān)系為基礎(chǔ)的信息框架，并在該框架內(nèi)簽入所獲得的信息總稱。

（2）數(shù)字化資源管理和利用不到位，如投入不合理，重技術(shù)，輕管理。各種生產(chǎn)系統(tǒng)中采集了大量數(shù)據(jù)，但沒有得到有效利用。

（3）數(shù)字化礦山建設(shè)存在以下關(guān)鍵技術(shù)問題，如核心數(shù)據(jù)庫(kù)使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)還是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)問題，異構(gòu)數(shù)據(jù)集成的方法問題等。

（4）數(shù)字化礦山系統(tǒng)建設(shè)缺乏整體性與系統(tǒng)性，尤其缺少標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范體系的支撐，使得礦業(yè)集團(tuán)在進(jìn)行類似項(xiàng)目建設(shè)時(shí)缺乏上層規(guī)劃與總體設(shè)計(jì)，導(dǎo)致在實(shí)際建設(shè)過程中，系統(tǒng)零散、重復(fù)投資、信息孤島等問題突出。

（5）煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，環(huán)境惡劣，瓦斯、粉塵、水害、頂板事故、火災(zāi)隱患難以探測(cè)和辨識(shí)，大型事故時(shí)有發(fā)生，目前的數(shù)字化礦山解決方案中缺乏安全保障體系，沒有實(shí)現(xiàn)地面井下所有對(duì)象的透明管理，也沒有兼顧工藝的先進(jìn)性、設(shè)備的可靠性、環(huán)境的安全性，抗災(zāi)能力較弱，無(wú)法發(fā)揮數(shù)字化礦山總體預(yù)警的作用。

總體來說，國(guó)內(nèi)數(shù)字化礦山建設(shè)經(jīng)過10多年研究應(yīng)用，目前還處于初級(jí)階段，沒有成熟和成功的數(shù)字化礦山的整體解決方案，也沒有建立真正意義上的煤礦數(shù)字化礦山工程?，F(xiàn)有數(shù)字化礦山平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)的有機(jī)集成，數(shù)據(jù)集中展示。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)、安全、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)，但未考慮對(duì)數(shù)據(jù)的深度融合，在智能決策支持方面成功應(yīng)用案例較少。主要實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)測(cè)，在災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方面所做工作較少，在優(yōu)化生產(chǎn)過程控制、節(jié)能降耗管理和故障跟蹤定位方面未見相關(guān)應(yīng)用，沒有達(dá)到人本安全、節(jié)能降耗、減人提效的目的。

2 數(shù)字化礦山發(fā)展展望

從上述國(guó)內(nèi)和國(guó)外的相關(guān)領(lǐng)域現(xiàn)狀分析來看，由于數(shù)字化礦山在概念上還不統(tǒng)一，完全無(wú)人化采礦技術(shù)的可行性又存在爭(zhēng)議，因此我國(guó)許多礦山參與數(shù)字化礦山建設(shè)積極性不高。事實(shí)上，在目前的數(shù)字化礦山建設(shè)中已逐步引入生態(tài)礦業(yè)工程的概念，正從煤礦整體安全預(yù)警、高效生產(chǎn)和優(yōu)化能源消耗等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施，數(shù)字化礦山體系正對(duì)煤礦實(shí)現(xiàn)安全、高效和綠色開采的目標(biāo)起到越來越重要的作用。在以后的數(shù)字化礦山建設(shè)中，無(wú)論是發(fā)展感知礦山，還是智能礦山、智慧礦山，均要不斷深入研究和應(yīng)用礦井?dāng)?shù)字化、智能化技術(shù)，筆者認(rèn)為數(shù)字化礦山將從以下3個(gè)方向發(fā)展。

（1）智能安全。采用動(dòng)態(tài)安全管理的方式，通過崗位安全知識(shí)培訓(xùn)，下井違章執(zhí)法監(jiān)察，特種崗位跟班巡檢、崗位對(duì)標(biāo)實(shí)現(xiàn)人員本質(zhì)安全；通過設(shè)備定期點(diǎn)檢，保障在線設(shè)備正常運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器設(shè)備的本質(zhì)安全；通過危險(xiǎn)源辨識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估環(huán)境監(jiān)測(cè)及預(yù)警，實(shí)現(xiàn)環(huán)境的本質(zhì)安全，構(gòu)建煤礦災(zāi)害預(yù)警應(yīng)用系統(tǒng)；通過質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理、安全綜合評(píng)價(jià)、應(yīng)急救災(zāi)輔助管理實(shí)現(xiàn)管理本質(zhì)安全。

（2）智能生產(chǎn)。通過流程協(xié)同優(yōu)化控制解決生產(chǎn)子系統(tǒng)各自獨(dú)立、在生產(chǎn)過程中銜接不順暢的問題；通過安全監(jiān)控、人員定位、工業(yè)電視等系統(tǒng)為生產(chǎn)過程中的子系統(tǒng)提供聯(lián)動(dòng)保障；通過電力監(jiān)控系統(tǒng)提供動(dòng)力保障；通過信息引導(dǎo)、數(shù)字廣播等系統(tǒng)解決井上下信息不對(duì)稱的問題。采用生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，將礦建、掘進(jìn)、生產(chǎn)、維護(hù)檢修、及時(shí)調(diào)度等業(yè)務(wù)過程貫穿起來，同時(shí)，通過監(jiān)測(cè)自動(dòng)化、物流自動(dòng)化和巡檢智能化等手段，提供出生產(chǎn)過程中水、電、氣、材料、折舊費(fèi)、人工費(fèi)等生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，依據(jù)這些信息達(dá)到崗位、班組及全員績(jī)效考核的精確化，實(shí)現(xiàn)節(jié)約生產(chǎn)成本的目的。

（3）智能物流。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能物流體系從入庫(kù)開始，使用電子標(biāo)簽、精確定位、智能移動(dòng)終端等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)領(lǐng)用申請(qǐng)、出庫(kù)、裝車、運(yùn)輸、收料全過程的閉環(huán)管理。智能物流在實(shí)施時(shí)需要基于物資的統(tǒng)一編碼，將倉(cāng)儲(chǔ)管理、物資配送、物資中轉(zhuǎn)、物資回收等全過程統(tǒng)一管理，可以提高物資使用、流轉(zhuǎn)和利用效率，降低煤礦企業(yè)運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。

3 結(jié)語(yǔ)

目前煤礦高速傳輸網(wǎng)絡(luò)已基本建成，安全生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)基本覆蓋，展示平臺(tái)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施也已建成，自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)部分固定崗位無(wú)人、移動(dòng)崗位少人，實(shí)現(xiàn)了礦井三維可視化和管理流程信息化，在煤礦安全生產(chǎn)工作中發(fā)揮重要作用；但仍存在缺少標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范體系、缺乏數(shù)字化礦山整體安全保障體系、數(shù)字化平臺(tái)運(yùn)行不夠可靠和信息融合方面水平較低等問題。今后，要建立統(tǒng)一的數(shù)字化礦山標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，加強(qiáng)數(shù)字化礦山安全保障和預(yù)警、高效生產(chǎn)以及新型傳感技術(shù)與智能化高可靠裝備的關(guān)鍵技術(shù)研究，將海量異質(zhì)的礦山信息資源進(jìn)行全面、高效和有序的管理和整合，在數(shù)字化礦山建設(shè)新思路的指導(dǎo)和新技術(shù)的保障下，使煤礦資源、生產(chǎn)、安全、經(jīng)營(yíng)、管理、效益和環(huán)境等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)高效的整體協(xié)調(diào)優(yōu)化，提高煤礦整體效益、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和適應(yīng)能力，最終實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)安全、高效、節(jié)能的綠色生產(chǎn)。

［1］吳立新，汪云甲，丁恩杰，等.三論數(shù)字礦山：借力物聯(lián)網(wǎng)保障礦山安全與智能采礦 ［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2012，37(3)：357-365.

［2］尹玉杰.互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的煤礦數(shù)字化應(yīng)用研究 ［J］.煤炭技術(shù)，2013，32(9)：13-15.

F416.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-26-1