摘 要：智慧礦山是在數(shù)字礦山的基礎(chǔ)上發(fā)展的，本文首先對(duì)發(fā)展智慧礦山的必要性進(jìn)行介紹，然后對(duì)智慧礦山關(guān)鍵技術(shù)以及智慧礦山建設(shè)要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探究，以期促進(jìn)礦山行業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智慧礦山；關(guān)鍵技術(shù)；建設(shè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD67 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）33-0214-02

1 引 言

現(xiàn)如今，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)發(fā)展迅速，具有感知透徹、智能應(yīng)用的特征。礦山地質(zhì)條件復(fù)雜，生產(chǎn)體系龐大，管理工作復(fù)雜，亟需創(chuàng)新管理模式。智慧礦山具有綠色、智能特征，通過(guò)將其應(yīng)用于礦山生產(chǎn)管理中，能夠提升礦山管理工作水平。因此，對(duì)智慧礦山建設(shè)以及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)探究迫在眉睫。

2 智慧礦山發(fā)展的必要性

礦山企業(yè)遠(yuǎn)離集團(tuán)總部，主要技術(shù)管理人員上班遠(yuǎn)，管理不方便。礦區(qū)偏遠(yuǎn)，難于吸引高端人才。國(guó)內(nèi)人工成本逐年增加，且大多數(shù)人員對(duì)工作環(huán)境的要求提高，礦山今后招收專(zhuān)業(yè)化操作人員的難度也加大。有些礦山礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量大，規(guī)模大，可供生產(chǎn)時(shí)間還很長(zhǎng)。因此，礦山企業(yè)必然要走向高度自動(dòng)化、信息化、智能化的發(fā)展方向。發(fā)展智慧礦山的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：①礦山服務(wù)期長(zhǎng)。開(kāi)采礦山儲(chǔ)量大，礦山規(guī)模大，服務(wù)周期長(zhǎng)，投資服務(wù)期長(zhǎng)。②礦山投入智慧礦山建設(shè)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)好。智慧化礦山建設(shè)可總體規(guī)劃，分步實(shí)施，避免許多項(xiàng)目的重復(fù)建設(shè)。而且，可避免各個(gè)系統(tǒng)相互割裂，形成信息孤島，不便整合。礦山行業(yè)已進(jìn)行過(guò)相關(guān)系統(tǒng)的研發(fā)和試驗(yàn)，可借鑒經(jīng)驗(yàn)，避免彎路和投資的浪費(fèi)。

3 智慧礦山建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 物聯(lián)化技術(shù)

有些礦山數(shù)據(jù)收集成本比較高，數(shù)據(jù)利用難度比較大，對(duì)此，通過(guò)應(yīng)用傳感器，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到礦山系統(tǒng)中，可以提供上述數(shù)據(jù)源。物聯(lián)化層是由傳感器、邏輯控制器、致動(dòng)器等所組成的，需要建設(shè)很多實(shí)體基礎(chǔ)設(shè)施，并以控制引擎為基礎(chǔ)。通過(guò)應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)，不需要采用物理布線的方式即可將傳感器以及致動(dòng)器放置在同一個(gè)空間中。

3.2 空間信息技術(shù)

現(xiàn)如今，信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通信技術(shù)發(fā)展迅速，并逐漸被應(yīng)用于傳感網(wǎng)建設(shè)中，同時(shí)還能夠與全球信息網(wǎng)格進(jìn)行集成應(yīng)用，進(jìn)而形成智能化、自動(dòng)化、全球化的礦山信息采集和處理機(jī)制。

3.3 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

在智慧礦山的建設(shè)和應(yīng)用中，所有數(shù)據(jù)的收集都需要圍繞智慧礦山，而礦山數(shù)據(jù)中的知識(shí)有限，往往無(wú)法滿足智能化服務(wù)需要。對(duì)此，需要聯(lián)合應(yīng)用圖像處理技術(shù)、預(yù)測(cè)分析技術(shù)、分類(lèi)識(shí)別技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的滲透，同時(shí)從大量數(shù)據(jù)中篩選出有效信息，是構(gòu)建智慧礦山的關(guān)鍵技術(shù)類(lèi)型。

3.4 智能化技術(shù)

智能化技術(shù)是對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)學(xué)算法以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方式的擴(kuò)展，在智慧應(yīng)用軟件和設(shè)備的支持下，智能化曾能夠完成結(jié)果預(yù)測(cè)、場(chǎng)景模擬分析，提升決策工作的科學(xué)性。

4 智慧礦山建設(shè)要點(diǎn)

4.1 數(shù)據(jù)采集層建設(shè)

數(shù)據(jù)采集層能夠?qū)π畔⑵鸬礁兄筒杉淖饔茫ㄟ^(guò)應(yīng)用讀卡器、傳感器、攝像頭等設(shè)備，可采集到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的各類(lèi)數(shù)據(jù)，同時(shí)還具有設(shè)備控制的功能。對(duì)于所采集到的數(shù)據(jù)信息，首先對(duì)其進(jìn)行篩選、修復(fù)以及編碼處理，選擇有用信息再穿書(shū)，對(duì)于重復(fù)的信息，可直接屏蔽或者刪除，這樣能夠有效降低網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力，同時(shí)還能夠提升傳輸速度。在礦山生產(chǎn)中，無(wú)論是井下設(shè)備還是地面設(shè)備，運(yùn)行環(huán)境均比較惡劣，容易受到各類(lèi)因素的影響，因此，在數(shù)據(jù)層采集建設(shè)過(guò)程中，要求數(shù)據(jù)采集設(shè)備具有較高的靈敏度以及抗干擾能力，進(jìn)而保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和可靠性，同時(shí)還能夠獨(dú)立的對(duì)采集所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。比如，在井下數(shù)據(jù)采集中，可采用高頻無(wú)線讀卡技術(shù)，讀卡器在某一個(gè)區(qū)域讀到信息時(shí)，即可屏蔽重復(fù)信息，地面人員在查看時(shí)可查看到所顯示的唯一數(shù)據(jù)。

4.2 工業(yè)環(huán)網(wǎng)和辦公信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

在智慧礦山系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于地測(cè)、礦山生產(chǎn)、礦山設(shè)備運(yùn)行等多個(gè)方面的數(shù)據(jù)，都需要進(jìn)行綜合分析，同時(shí)對(duì)于各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一利用，加強(qiáng)礦山生產(chǎn)設(shè)備控制，因此，在智慧礦山建設(shè)中，需要注意構(gòu)建運(yùn)行高速、大寬帶以及具有雙向通信功能的工業(yè)環(huán)網(wǎng)。在工業(yè)環(huán)網(wǎng)建設(shè)中，可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻的傳輸，其建設(shè)運(yùn)行基礎(chǔ)是以太網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)環(huán)網(wǎng)運(yùn)輸，能夠?qū)⒌V山生產(chǎn)中的各類(lèi)信息傳遞到一體化監(jiān)控系統(tǒng)中。現(xiàn)如今，在礦山生產(chǎn)中，環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式有三種：①通過(guò)應(yīng)用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)所構(gòu)建的井下環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)；②通過(guò)應(yīng)用GEP0N技術(shù)所構(gòu)建的井下環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)；③通過(guò)應(yīng)用MCTP技術(shù)所構(gòu)建的井下環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。通過(guò)應(yīng)用上述三種技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一，將礦山生產(chǎn)中的各個(gè)監(jiān)控子系統(tǒng)集成應(yīng)用于統(tǒng)一的傳輸平臺(tái)中。由于上述三種技術(shù)所構(gòu)建的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)都有特點(diǎn)，因此，礦山企業(yè)應(yīng)該結(jié)合自身發(fā)展實(shí)際需要，選擇所需工業(yè)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

礦山生產(chǎn)中的辦公信息網(wǎng)是面向礦山生產(chǎn)中人力資源、生產(chǎn)成本以及各類(lèi)設(shè)備的管理系統(tǒng)，其是應(yīng)用Intarellt結(jié)構(gòu)所構(gòu)建的企業(yè)辦公網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)連接，通過(guò)應(yīng)用這一辦公網(wǎng)絡(luò)，能夠保證智慧礦山系統(tǒng)獲得外部支持，在此過(guò)程中，應(yīng)注意加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)，具體需注意以下兩點(diǎn)：①保證工業(yè)環(huán)網(wǎng)與辦公網(wǎng)絡(luò)之間的安全，在工業(yè)環(huán)網(wǎng)應(yīng)用中，需要對(duì)礦山生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有效控制，對(duì)于安全級(jí)別的要求比較高，在其與辦公網(wǎng)之間，需做好隔離管理，同時(shí)還應(yīng)該保證兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間數(shù)據(jù)的正常交換。②保證辦公信息網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)之間的安全，互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行中的危險(xiǎn)因素比較多，比如黑客入侵，這樣就會(huì)對(duì)礦山辦公信息網(wǎng)造成不良影響，因此，必須做好智慧礦山系統(tǒng)辦公信息網(wǎng)的安全管理，為系統(tǒng)正常運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

4.3 一體化監(jiān)控系統(tǒng)和辦公信息系統(tǒng)建設(shè)

礦山生產(chǎn)對(duì)于安全性和實(shí)時(shí)性的要求比較高，因此，必須保證礦山生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)的安全運(yùn)行，這就要求在礦山地下生產(chǎn)和地面生產(chǎn)中，都必須為監(jiān)控系統(tǒng)提供良好的運(yùn)行環(huán)境。礦山生產(chǎn)一體化監(jiān)控系統(tǒng)是由與礦山生產(chǎn)密切相關(guān)的各個(gè)系統(tǒng)所組成的，包括通風(fēng)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等等，各個(gè)系統(tǒng)相互銜接、共同運(yùn)行，有利于保證礦山安全生產(chǎn)。在一體化監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，可以對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，對(duì)于各個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行交換和共享使用，同時(shí)還能夠?qū)Ω黝?lèi)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯總分析，根據(jù)各類(lèi)數(shù)據(jù)產(chǎn)生控制命令，進(jìn)而對(duì)礦山生產(chǎn)進(jìn)行智能化監(jiān)控管理。

4.4 智能決策支持系統(tǒng)建設(shè)

智能決策支持系統(tǒng)能夠提升智慧礦山系統(tǒng)的智慧特征，是智慧礦山系統(tǒng)中級(jí)別最高的智能化系統(tǒng)，能夠提升智能生產(chǎn)、監(jiān)控和管理水平。在智能決策支持系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于不同數(shù)據(jù)層面的信息，可進(jìn)行互通共享，同時(shí)通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)以及數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，還可以對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，構(gòu)建數(shù)據(jù)分析模型，保證數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。通過(guò)應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)，可以對(duì)礦山監(jiān)控系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)中所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，同時(shí)還能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，找出影響礦山生產(chǎn)和發(fā)展的影響因素，為礦山企業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

5 結(jié) 語(yǔ)

近年來(lái)，很多行業(yè)都加快推進(jìn)智慧化建設(shè)進(jìn)程，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，礦山信息化建設(shè)水平不斷提升，為避免出現(xiàn)少人采礦、無(wú)人采礦等問(wèn)題，可加快建設(shè)智慧礦山。在此過(guò)程中，應(yīng)該合理利用物聯(lián)化技術(shù)、空間信息技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及智能化技術(shù)，構(gòu)建完善的智慧礦山結(jié)構(gòu)形式，促進(jìn)礦山管理水平的提升，推進(jìn)礦山開(kāi)采企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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收稿日期：2018-10-16