摘 要：煤炭是我國主流能源，在今后很長一段時間內(nèi)煤炭仍然是重要戰(zhàn)略資源。當前國內(nèi)有50多處千萬噸煤礦，在滿足大眾需求方面仍然存在不足，提高科學技術(shù)水平已經(jīng)成為必然。文章研究分析中先簡單總結(jié)了信息化礦山建設(shè)的作用與現(xiàn)狀，進而重點分析信息化礦山建設(shè)原則與建設(shè)內(nèi)容，并提出了創(chuàng)新點，希望為煤礦生產(chǎn)管理提供參考。

關(guān)鍵詞：信息化礦山；建設(shè)原則；可視化；關(guān)鍵技術(shù)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，信息化礦山隨之出現(xiàn)。信息化礦山原型為礦山系統(tǒng)，以信息技術(shù)、計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，嵌入礦山信息，并對信息進行整合，實現(xiàn)礦山開采數(shù)字化。[1]信息化礦山以網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)為支撐技術(shù)，在建設(shè)中，充分體現(xiàn)礦山信息的動態(tài)性和多維性，最大限度發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用，下面分析信息化礦山建設(shè)與創(chuàng)新。

1 信息化礦山建設(shè)的作用與現(xiàn)狀

信息化礦山系統(tǒng)主要應(yīng)用到地質(zhì)勘查、資源評估、采礦中，也能夠幫助制定生產(chǎn)計劃，提高生產(chǎn)效率。信息化礦山的應(yīng)用能夠?qū)⒌V山與其他資源結(jié)合在一起，實現(xiàn)數(shù)據(jù)對接和交換，與其他數(shù)據(jù)建模計算礦產(chǎn)量計算，同時能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)管理和驗收。[2]信息化礦山系統(tǒng)中設(shè)計了數(shù)據(jù)快速成圖系統(tǒng)、設(shè)計系統(tǒng)、生產(chǎn)計劃編制系統(tǒng)等，能夠?qū)崿F(xiàn)開采順序優(yōu)化，并能夠快速生成各種工程圖表。[2]信息化礦山建設(shè)中能夠合理規(guī)劃，綜合考慮總體設(shè)計、單位設(shè)計以及施工等環(huán)節(jié)，同時考慮到了開采對地下水的影響，能夠提前制定出相應(yīng)的防治辦法，確定合理的工藝參數(shù)，最大程度減少礦山開采對周邊的影響，即使出現(xiàn)事故，也能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定的措施進行處理，將影響降到最低。[3]

信息化礦山是國家戰(zhàn)略資源重要組成部分，需要大量的技術(shù)支持，信息化礦山建設(shè)對于自動控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能化技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等都有很高的要求，這些技術(shù)也是建設(shè)信息化礦山的基礎(chǔ)技術(shù)。最近幾年國內(nèi)外校企合作為信息化礦山發(fā)展提供了大量的專業(yè)應(yīng)用軟件，信息化礦山除了原有功能之外，還增加了其他內(nèi)容，這也是信息化礦山發(fā)展必然趨勢。在國外研究方面，國外很多發(fā)達國家基本都已經(jīng)建設(shè)了信息化礦山，重點在自動化采礦和遙控方面，減少了井下作業(yè)量和強度，也大大提高了工作效率，在預(yù)防各類災(zāi)害方面發(fā)揮重要作用。[4]國內(nèi)方面我國部分礦井已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動化，但是信息化礦山建設(shè)時間較短，仍然處于初期階段，雖然能夠獲取大量數(shù)據(jù)，但是這些數(shù)據(jù)沒有得到充分使用。全國的煤炭企業(yè)信息化水平都不高，僅僅少數(shù)企業(yè)信息化系統(tǒng)能夠整合日常業(yè)務(wù)。

2 信息化礦山建設(shè)

2.1 建設(shè)原則

信息化礦山在建設(shè)中應(yīng)遵循可靠性，這個是信息化礦山建設(shè)的前提。煤礦生產(chǎn)對于安全要求很高，因此信息化礦山要求有較高的可靠性。信息化礦山所涉及到的硬件設(shè)備都需要符合不同環(huán)境下的需求。

信息化礦山建設(shè)中應(yīng)遵循可控性原則。煤礦生產(chǎn)過程中，每個環(huán)節(jié)都需要進行嚴格控制，降低井下安全事故，提高生產(chǎn)效率，遠程控制系統(tǒng)設(shè)計中，需要嚴格控制每個人員的操作權(quán)限。

信息化礦山建設(shè)中應(yīng)遵循先進性原則。在建設(shè)信息化礦山中，所涉及到的軟件以及硬件設(shè)備等，都需要保證先進性，選擇可靠的軟件和硬件，全面提升信息化礦山的性能，也方便后期改進。

最后信息化礦山建設(shè)中應(yīng)遵循可操作性原則。信息化礦山建設(shè)中，需要能夠提供友好人機界面，建立必要的信息共享、交流、查詢等工具，方便日常業(yè)務(wù)需求。

2.2 信息化礦山建設(shè)方法

信息化礦山的建設(shè)需要能夠?qū)崿F(xiàn)自動化、管理科學化、礦山資源與環(huán)境數(shù)字化，并且能夠滿足不同專業(yè)、不同級別人員的各類需求，能夠全面提高礦井安全預(yù)測能力和生產(chǎn)效率。

信息化礦山系統(tǒng)本身非常龐大，在尋找信息時非常困難。因此在建設(shè)中應(yīng)對應(yīng)用責任進行劃分，保證每個平臺均能夠發(fā)揮自己的作用。

信息化礦山建設(shè)在選擇設(shè)備問題方面，井下作業(yè)現(xiàn)場的傳感器應(yīng)充分考慮當?shù)貙嶋H環(huán)境，這類傳感器智能化程度并不是很高，井下環(huán)境復(fù)雜，因此會影響到數(shù)據(jù)真實性，而且當前的遠程控制仍然在研究階段，因此傳感器的選擇應(yīng)充分結(jié)合當?shù)丨h(huán)境。

2.3 信息化礦山建設(shè)內(nèi)容

信息化礦山建設(shè)中應(yīng)用到技術(shù)主要是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計算機技術(shù)等，實現(xiàn)無人化和自動化，調(diào)度室能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息掌握礦山實際情況。在實際建設(shè)中所涉及到的內(nèi)容主要有以下幾個方面。

應(yīng)用礦山實體管理和建模方法來實現(xiàn)三維可視化建設(shè)，提高監(jiān)測效率，縮短認知時間。也能夠再現(xiàn)災(zāi)情，進行模擬分析。信息化礦山系統(tǒng)控制層建設(shè)中，應(yīng)結(jié)合作業(yè)實際情況，合理選擇設(shè)備，并設(shè)計子系統(tǒng)。應(yīng)用國內(nèi)外先進的傳感器，并對現(xiàn)有設(shè)備進行升級改造，保證設(shè)備感知的真實性和可靠性。同時應(yīng)充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備之間的智能化識別接入。

網(wǎng)絡(luò)平臺是必要的建設(shè)的內(nèi)容，在工業(yè)中，網(wǎng)絡(luò)平臺都有著重要作用。信息化礦山建設(shè)中可以結(jié)合其他工業(yè)建設(shè)情況，充分利用以太網(wǎng)寬帶，提高數(shù)據(jù)的安全性和實時性，發(fā)展方向主要是實現(xiàn)三網(wǎng)合一，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)慕y(tǒng)一性。網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)中應(yīng)涵蓋綜合管理控制平臺，能夠協(xié)同控制工藝流程與生產(chǎn)優(yōu)化，改變傳統(tǒng)單一控制方式，配備遠程圖像診斷，實現(xiàn)集中監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)是保證信息化礦山安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)，這個系統(tǒng)對數(shù)據(jù)有較高的要求，因此需要全面獲取生產(chǎn)各類信息。同時增加人工檢驗，保證數(shù)據(jù)的真實性和有效性。

信息化礦山的信息系統(tǒng)主要是完整的地理信息系統(tǒng)，綜合利用數(shù)字地面模型、三維模型、二維地圖等，明確地理位置與其他信息，方便管理。

安全管理系統(tǒng)以四維地理信息為基礎(chǔ)，融合其他信息，有效識別安全隱患，并及時消除，保證礦山安全生產(chǎn)。安全系統(tǒng)設(shè)計中涵蓋設(shè)備故障自動檢測與危險源的識別，充分利用在線監(jiān)測技術(shù)與管理技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備的動靜態(tài)檢測，提醒管理人員設(shè)備故障，提高維修管理準確性。應(yīng)用多源數(shù)據(jù)來建立災(zāi)害危險性評價體系，實現(xiàn)分級預(yù)警災(zāi)害危險性，有效預(yù)防災(zāi)害。

自動化系統(tǒng)集成了各類系統(tǒng)，有效整合運行界面，能夠自動采集和分析數(shù)據(jù)，當前這個系統(tǒng)還存在很大改進空間。除了這些之外，還有資源計劃系統(tǒng)，資源計劃系統(tǒng)主要涵蓋財務(wù)管理、設(shè)備管理、人力資源管理等，主要提高資源的合理配置與利用率。

3 信息化礦山關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點

3.1 信息化礦山關(guān)鍵技術(shù)

信息化礦山建設(shè)中，一站式門戶技術(shù)、云計算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息分析技術(shù)都是關(guān)鍵技術(shù)。一站式門戶技術(shù)的使用能夠為信息化礦山系統(tǒng)提供單一的認證通道，方便資源統(tǒng)一管理。借助其他認證技術(shù)能夠展示應(yīng)用集成、相關(guān)業(yè)務(wù)、個體化界面等，滿足不同權(quán)限角色的需求。對內(nèi)實現(xiàn)日常生產(chǎn)業(yè)務(wù)，對外則是展示各類公告信息、會議記錄等。

云計算技術(shù)的應(yīng)用主要為經(jīng)營管理、過程管理服務(wù)，采用云計算技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)安全生產(chǎn)與管理的整合，構(gòu)建面向全網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)部署和資源調(diào)度，更加高效利用網(wǎng)絡(luò)資源，同時能夠為建立可靠數(shù)據(jù)中心提供支持。

礦山物聯(lián)網(wǎng)涉及到掘進機、液壓支架、壓風機、提升機、輸送機、采煤機、液壓泵等，建設(shè)遙感信息系統(tǒng)交換平臺能夠?qū)踩a(chǎn)、設(shè)備等組合在一起，實現(xiàn)多傳感器的聯(lián)動。

智能移動技術(shù)在礦山建設(shè)中也會應(yīng)用到，主要能夠?qū)崿F(xiàn)智能終端設(shè)備與礦山系統(tǒng)的連接，解決智能終端應(yīng)用管理、統(tǒng)一配置、文檔分發(fā)等問題。通過調(diào)用移動監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)安全隱患檢測、預(yù)警報警、人員定位以及學習等業(yè)務(wù)。

3.2 信息化礦山建設(shè)創(chuàng)新點

信息化礦山建設(shè)中可以考慮逐漸實現(xiàn)數(shù)字高度集成，在現(xiàn)有礦山系統(tǒng)建設(shè)基礎(chǔ)上，開發(fā)集成數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)綜合自動化，并能夠?qū)崿F(xiàn)員工虛擬培訓與可視化。可以采用的技術(shù)主要是礦井多協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)，通過該結(jié)構(gòu)集成生產(chǎn)安全數(shù)據(jù)，并在可視化平臺進行動態(tài)傳輸和監(jiān)控。

信息化礦山可以對三維可視化進行創(chuàng)新，結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)，動態(tài)展示平臺，保證三維場景與真實情況相符合，實現(xiàn)自動生成煤礦工作場景，實時觀察煤礦生產(chǎn)情況。

信息化礦山系統(tǒng)建設(shè)中可以對虛擬現(xiàn)實生產(chǎn)與安全培訓創(chuàng)新，三維再現(xiàn)真實煤礦生產(chǎn)，提供生產(chǎn)系統(tǒng)操作，實現(xiàn)多場景多功能培訓與考核。當前梧桐莊礦已經(jīng)做出了表率，在信息化礦山建設(shè)中建立了安全培訓示范中心，采用3D投影設(shè)備，搭建雙通道弧幕，學員可以體驗三維立體下的采礦實景。

4 結(jié)語

綜上所述，文章重點分析了信息化礦山建設(shè)與創(chuàng)新。信息化礦山建設(shè)有助于實現(xiàn)礦井全面感知，方便集中控制和管理，也能夠?qū)崿F(xiàn)安全生產(chǎn)過程優(yōu)化，對促進礦井建設(shè)、提高生產(chǎn)管理水平都有重要意義。需要指出的是信息化礦山在當前還沒有實現(xiàn)無人化、自動化，仍然需要進一步研究分析。

參考文獻：

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[3]唐峰.數(shù)字化礦山在鋁土礦礦山建設(shè)方面的應(yīng)用以及發(fā)展前景[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（6）：57-58.

[4]韓安.數(shù)字化礦山建設(shè)創(chuàng)新與實踐[J].電子世界，2016（22）：39-40.

作者簡介：第一作者馬昊瑋（1991-），男，本科，助教。