康勇

摘 要：智慧礦山是在智能化礦山開采和感知礦山開采的基礎上，進一步運用云計算技術、互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)、人工智能技術等優(yōu)秀科研開發(fā)出來的，以深入感知、深層互連、智能化運用為主要特點的礦山開采信息化規(guī)劃新階段。依據(jù)煤炭工程自身特性和信息化建設規(guī)定，從宏觀經(jīng)濟設計視角考慮，從整體上明確提出了建設智慧礦山各階段的指導方針和現(xiàn)階段要提升的核心技術。

關鍵詞：智慧礦山;規(guī)范性理論;核心技術;信息化規(guī)劃

為融入煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢、新規(guī)定，大力推動智能化系統(tǒng)煤礦建設。智慧礦山建設必須在具體指導理論和核心技術上取得進步。系統(tǒng)健全的思想體系可以為智慧礦山整體規(guī)劃、設計方案給予理論創(chuàng)新，核心技術的提升是智慧礦山落地式的基礎。

1智慧礦山研究

煤炭是我國最大的電力能源支撐點，對全部產(chǎn)業(yè)發(fā)展起著關鍵功效。作為國家能源部基礎行業(yè)，煤炭工程在全球經(jīng)濟新趨勢和我國戰(zhàn)略布局的需求下，大力推動“兩化”結(jié)合?，F(xiàn)階段，因為地質(zhì)構造繁雜，煤巷成藏標準多變，巖石結(jié)構力學特性難解及瓦斯涌出等問題，現(xiàn)階段煤礦采掘仍無法很好地解決生產(chǎn)安全問題、職工職業(yè)壓力問題、工作面環(huán)境防護問題與成本管理問題，這些問題是全領域普遍遭遇的。為高效安全的完成采掘，煤炭工程通過長期性努力，已由純?nèi)斯どa(chǎn)制造逐漸向機械自動化發(fā)展。自動化技術和初步智能化采掘轉(zhuǎn)變，同時也完成了以數(shù)字礦山為基礎的感知礦山開采地提升。伴隨著新的需求和云計算技術.互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù).物聯(lián)網(wǎng)技術.現(xiàn)代通信技術日趨完善和應用，煤礦智能化將人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、機器人、智能裝備等與現(xiàn)代煤炭開發(fā)利用深度融合，形成全面感知、實時互聯(lián)、分析決策、自主學習、動態(tài)預測、協(xié)同控制的智能系統(tǒng)，實現(xiàn)煤礦開拓、采掘（剝）、運輸、通風、洗選、安全保障、經(jīng)營管理等過程的智能化運行。

2智能化礦區(qū)的組成及特性

對智慧礦山的正確對待是科學研究與實踐活動的前提條件。以機械自動化替代人力工作的目標是拓展人身體不同的作用，而“智慧煤礦”則拓寬了人的大腦作用。雖然迄今我們都還沒徹底揭露人類大腦智能化的產(chǎn)生體制，可是早已就記憶力、表述、邏輯推理、想到和學習培訓等人腦智能化的基本要素達成了的共識。因此，建設智慧礦山的總體目標便是嘗試根據(jù)機械設備以及技術性工程項目，使礦山開采系統(tǒng)可以得到對開采及使用相關專業(yè)知識的記憶力、表述、聯(lián)想、邏輯推理和學習培訓作用。如果這一能力徹底由非人載重，那么稱作智慧礦山的完美智慧礦山，完美的智慧礦山可以當作總體目標來追求完美，可是實際難以做到。

3智能化礦山開采核心技術研究

3.1智能化礦山開采管理機制

智慧礦山實體模型從以上的參考模型中可以看得出，煤炭行業(yè)的組織、運營和活動應當依照三個層級鏈開展生產(chǎn)制造操作。在運行過程中，針對與不同組織等級有關的各項業(yè)務流程機構，流程與系統(tǒng)均應開展合理地控制。所以，要依據(jù)公司的實際要求，對管控過程中的每一個階段，如投資管理、人力資源、安全生產(chǎn)、設備維護這些，都需要創(chuàng)建相應的管理機制。它根據(jù)具體地完成業(yè)務流程和過程的技術性方式和具體指導理論，創(chuàng)建了不同類別的管理機制，使各單位、管理人員都參加了責、權、利的統(tǒng)一，表明了管理方法運作中所涉及到的資源、時間、室內(nèi)空間等特點。智能化煤礦的基本特性是認知透徹、深層互聯(lián)、智能化系統(tǒng)運用，旨在獲得更深入的感知、更深層次的互聯(lián)、更廣的智能應用。根據(jù)智慧礦山的基本特點，需要建立可視化管理模式，對其進行指導。

3.2智能礦山數(shù)據(jù)模型

物質(zhì)世界中包括了大批量的主體、機器設備、原材料等數(shù)以千計的管控和運作目標（例如采煤機、工作臺面、液壓支架等），每一個物件都包括基礎特性，描述其特點（例如型號規(guī)格、輸出功率、長短、預緊力等）;物件和特性一起構成數(shù)千個數(shù)據(jù)單位。針對繁雜、大量、異質(zhì)、異構體、時變、隨機性、多態(tài)性數(shù)據(jù)信息，智慧礦山應當依據(jù)不同主題歸類創(chuàng)建不同的主題數(shù)據(jù)信息，并對數(shù)據(jù)庫管理所應給予的數(shù)據(jù)信息采用統(tǒng)一的規(guī)范和標準。這兩個數(shù)據(jù)信息模塊分散化地儲存在不同主題的數(shù)據(jù)庫管理中，但是，領域模型和專業(yè)技術性中不同數(shù)據(jù)庫查詢中的數(shù)據(jù)信息間依然存有關系。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要被用于清楚地說明對象間和特性間的關聯(lián)。如地質(zhì)環(huán)境材料、氣體資料、安全資料等，需要對資料建模分類，建立不同的資料庫，以有效地實現(xiàn)管理資料及大數(shù)據(jù)運算。

其目標是獲取包括在物理世界中的全部目標以及特性，創(chuàng)建特性間的邏輯順序，處理在礦山開采模型中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫的問題，為數(shù)據(jù)信息的儲存和組織給予了依據(jù)。在日常生產(chǎn)中主要是根據(jù)統(tǒng)一建模語言UML對業(yè)務流程過程開展研究，隨后將所包括的全部合理特性獲取出來，依據(jù)三大范式的基本原則對特性開展歸類和系統(tǒng)開發(fā)，創(chuàng)建了數(shù)值數(shù)據(jù)之間的關系方式，產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中各種各樣報表。在數(shù)據(jù)庫表間創(chuàng)建邏輯順序，以完成數(shù)據(jù)庫同步升級。資料模型就是指將各種各樣管理活動中生產(chǎn)制造活動的領域模型關聯(lián)，數(shù)據(jù)信息邏輯性等的邏輯梳理，并轉(zhuǎn)換為信息管理系統(tǒng)的業(yè)務流程流和數(shù)據(jù)流分析，產(chǎn)生對應的礦山開采管理模型和礦山開采數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，以便捷迅速、合理地研究與運用數(shù)據(jù)信息。到現(xiàn)在為止，煤炭行業(yè)并未創(chuàng)建一個完全的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，導致煤炭行業(yè)數(shù)據(jù)信息沒法分享，信息管理系統(tǒng)的功能完成受限制。為達到智慧礦山涉及到目標的紛繁復雜特點描述及特性關聯(lián)，對智能化系統(tǒng)處理的規(guī)定，煤礦數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的搭建是智慧礦山建設中不可或缺的前提和核心技術。

3.3建設地面環(huán)網(wǎng)終端

地面環(huán)網(wǎng)終端。對生活區(qū)和辦公區(qū)域附近分別安裝4個E3232型基站和通訊天線，每個基站可覆蓋5公里半徑，發(fā)送端和發(fā)送功率為4×20W，主要功能是對由地面基站發(fā)來的信號進行調(diào)制，在此基礎上，完成了信號的駐波監(jiān)控與放大，然后分析處理數(shù)據(jù)，并與萬兆光纖環(huán)網(wǎng)與礦區(qū)地面基站相連。同時，將遠程自動化控制系統(tǒng)、安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、礦山視頻監(jiān)控系統(tǒng)、地測GIS系統(tǒng)等系統(tǒng)通過劃分虛擬化分區(qū)集成于數(shù)據(jù)中心云服務器內(nèi)，從而對各個系統(tǒng)進行集中分類管理和故障查找，每個系統(tǒng)通過劃分的IP連接到不同系統(tǒng)的終端設備，最后由綜合管控平臺完成所有系統(tǒng)的操作配置、管理、維護等。

3.4煤炭工業(yè)設備數(shù)字化、智能化系統(tǒng)更新改造

我們國家是世界最大的煤炭和消費的國家，煤設備加工制造業(yè)發(fā)展快速，機械設備的市場需求日趨激烈?？墒牵覈涸O備中低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩，高端、可靠性高產(chǎn)品緊缺，核心競爭力和自主創(chuàng)新能力不足，一部分重要零部件還必須依靠進口。采煤隊工作面礦井開掘系統(tǒng)相對性繁雜，必須控制的動作許多，因此對部分動作的思維邏輯、精確性、響應時間等規(guī)定也非常高。當今煤設備大多數(shù)是單手模式，沒法與工作面其他機器設備開展協(xié)作操縱，沒法充分運用煤設備的特性，提升采煤隊工作面開掘效率。因此，必須建立一套集掘、支、運為一體的高效作業(yè)智能控制系統(tǒng)，完成各系統(tǒng)的協(xié)作控制，提升礦井工作面整體生產(chǎn)效率。應讓專業(yè)技術人員、煤礦機械制造企業(yè)與煤礦業(yè)采煤機隊互相融合，實現(xiàn)智能化改造。根據(jù)煤礦企業(yè)提出的要求，提供試驗場地，由行業(yè)科研機構有針對性地開展研究，形成包括有煤機制造企業(yè)、煤、礦、研等多方面機構的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟將促進網(wǎng)絡化、智能化轉(zhuǎn)型。

4結(jié)語

煤礦業(yè)智能化是時代趨勢，但要完成全方位智能化系統(tǒng)還普遍存在著差距，基本建設智慧礦山是一個由淺入深的過程。在信息化管理技術促進下，以互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)智能化實體模型、管理機制、物聯(lián)網(wǎng)和傳感器設備為借助的數(shù)字化礦山開采信息化發(fā)展的新環(huán)節(jié)，是礦山開采信息化發(fā)展的新環(huán)節(jié)。建設智慧礦山是將來礦山開采實踐活動和理論基礎研究的前端方向，針對建設綠色礦山，完成礦山開采可持續(xù)發(fā)展具備關鍵意義。

參考文獻：

[1] 湯海龍. 智慧礦山信息系統(tǒng)通用技術規(guī)范解讀及關鍵技術探討[J].煤炭科學技術，2018，46（S2）：157-160.

[2] 吳立新，朱旺喜，張瑞新.數(shù)字礦山與我國礦山未來發(fā)展[J].科技導報. 2004（7） ：29-31+28.

[3] 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].煤炭學報，2012，37（3）：357-365.

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