李首濱，劉道園

(天地科技股份有限公司，北京市朝陽(yáng)區(qū)，100013)

當(dāng)前，全球礦業(yè)發(fā)展進(jìn)入全新歷史階段，在生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率、作業(yè)安全、創(chuàng)新能力等方面面臨多種挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在效率低下、創(chuàng)新能力不足、資源配置單一、成本難以控制等問(wèn)題，這些問(wèn)題是建設(shè)智能礦山亟需突破的瓶頸。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的提出使智能礦山建設(shè)遇到前所未有的機(jī)遇。將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于煤礦，使其成為與煤炭行業(yè)緊密相關(guān)的一個(gè)全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈的互聯(lián)體系，將數(shù)字化全面連接煤炭生產(chǎn)、選煤加工、運(yùn)輸、銷(xiāo)售、使用以及安全監(jiān)管、企業(yè)決策、生態(tài)影響等方面；推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造提升，推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”，促進(jìn)智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、機(jī)器人、智能裝備等與現(xiàn)代煤炭開(kāi)發(fā)利用深度融合，對(duì)推進(jìn)煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、促進(jìn)煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

1 我國(guó)智能礦山發(fā)展現(xiàn)狀

從我國(guó)國(guó)情出發(fā)，目前以及未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，煤炭都會(huì)是我國(guó)的重要能源。煤炭開(kāi)采存在條件復(fù)雜、災(zāi)害威脅嚴(yán)重等問(wèn)題，為了提高煤炭開(kāi)采效率、減少煤炭行業(yè)從業(yè)人員的傷亡率、保證煤礦安全生產(chǎn)，我國(guó)一直致力于智能礦山建設(shè)，不斷加大數(shù)字礦山、智能礦山建設(shè)的投入力度。但從目前來(lái)看，煤炭智能化發(fā)展還存在較多的制約性因素：一是當(dāng)前井下互通、井下與地面通訊網(wǎng)絡(luò)帶寬、速率、實(shí)時(shí)性等能力建設(shè)相對(duì)滯后導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸能力不足；二是缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口和標(biāo)準(zhǔn),致使各信息系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)無(wú)法關(guān)聯(lián)與融合，導(dǎo)致數(shù)據(jù)匯聚不足,存在信息孤島問(wèn)題；三是災(zāi)害監(jiān)測(cè)缺乏有效的預(yù)警機(jī)制導(dǎo)致應(yīng)急響應(yīng)被動(dòng)滯后等。傳統(tǒng)煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展目前處在瓶頸期，主要體現(xiàn)在創(chuàng)新能力不足、資源配置單一以及成本難以控制3個(gè)方面。

2019年3月，政府工作報(bào)告提出，推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造提升，打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，拓展“智能+”以及促進(jìn)新興產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展，推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”，推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與新興產(chǎn)業(yè)融合創(chuàng)新[1]。2020年3月，8部委聯(lián)合發(fā)布《推動(dòng)煤炭行業(yè)智能礦山建設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)》指出，到2021年，建成多種類(lèi)型、不同模式的智能化示范煤礦；到2025年，大型煤礦和災(zāi)害嚴(yán)重煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化；到2035年，各類(lèi)煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化，構(gòu)建多產(chǎn)業(yè)鏈、多系統(tǒng)集成的煤礦智能化系統(tǒng)，建成智能感知、智能決策、自動(dòng)執(zhí)行的煤礦智能化體系[2]。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的重要載體，也是新一代信息通信技術(shù)與現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，已經(jīng)成為全球新一輪產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)[3]。將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與人工智能、新一代通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、邊緣計(jì)算、精確定位與導(dǎo)航、虛擬現(xiàn)實(shí)等智能技術(shù)和信息化技術(shù)相結(jié)合，深化改造并重塑礦山各核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)礦山全鏈條的智能化與協(xié)同化，從而達(dá)到礦山經(jīng)營(yíng)處于高效、安全、綠色、和諧及經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)的目標(biāo)[4]。

2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)意義與目標(biāo)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)其本質(zhì)是在傳統(tǒng)云平臺(tái)的基礎(chǔ)上疊加物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)，構(gòu)建更精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)、高效的數(shù)據(jù)采集體系，建設(shè)包括存儲(chǔ)、集成、訪問(wèn)、分析、管理功能的智能平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的模型化、軟件化、復(fù)用化，以工業(yè)APP的形式為企業(yè)各類(lèi)創(chuàng)新應(yīng)用，最終形成資源富集、多方參與、合作共贏、協(xié)同演進(jìn)的工業(yè)生態(tài)[5]。

建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以匯聚與重構(gòu)礦山全要素全過(guò)程全產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)據(jù)、算法、模型、組件、技術(shù)、產(chǎn)品、專(zhuān)業(yè)解決方案等創(chuàng)新資源，打造煤炭工業(yè)“智慧大腦”，突破一批具有國(guó)際領(lǐng)先水平的煤礦智能化基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)和工業(yè)軟件，形成一體化綜合解決方案和行業(yè)智慧礦山賦能生態(tài)體系，引領(lǐng)煤炭工業(yè)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展。

打造煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使煤炭產(chǎn)業(yè)(煤礦+電廠+煤化工+選煤+現(xiàn)代物流)進(jìn)行有機(jī)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的真正融合，最終實(shí)現(xiàn)基于“共生、共創(chuàng)、共贏”的數(shù)字生態(tài)共同體，打造礦山的“五化”：煤機(jī)智能化、“安管營(yíng)”決策化、產(chǎn)銷(xiāo)一體化、地企和諧化、環(huán)境綠色化，協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)亮礦山新型數(shù)字生態(tài)，助力整個(gè)煤炭行業(yè)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。

3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)具體內(nèi)容

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是煤炭產(chǎn)業(yè)向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的重要支撐，本節(jié)結(jié)合智能礦山的最終形態(tài)對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的具體建設(shè)內(nèi)容進(jìn)行了積極探索。通過(guò)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)定義的智能礦山的整體架構(gòu)、業(yè)務(wù)架構(gòu)和技術(shù)架構(gòu)給出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)的具體內(nèi)容。

3.1 智能礦山網(wǎng)絡(luò)體系及其架構(gòu)

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的智能礦山網(wǎng)絡(luò)體系及智能化架構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的智能礦山網(wǎng)絡(luò)體系及智能化架構(gòu)

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的智能礦山網(wǎng)絡(luò)體系及智能化架構(gòu)是基于“云、霧、邊”三級(jí)彈性體系架構(gòu)。其中，邊緣端通過(guò)井下各種傳感器設(shè)備實(shí)時(shí)采集井下環(huán)境和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過(guò)5G基站向霧端傳遞，未來(lái)邊緣端會(huì)加入邊緣算力控制器和顯示屏(安裝組態(tài)軟件、前端識(shí)別或者判別軟件)，從5G基站到前端的各種傳感器構(gòu)成一套自運(yùn)行智能化的控制體系，可以做到有人巡檢、無(wú)人值守；霧端會(huì)在采、掘、運(yùn)等每一個(gè)基站加入MEC(移動(dòng)邊緣計(jì)算)形成霧運(yùn)算中心；云端是一個(gè)整體數(shù)據(jù)計(jì)算、管理中心，包括租戶(hù)管理、平臺(tái)管理、云霧邊管理等。打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，可以形成自頂向下全面賦能、自底向上多點(diǎn)支撐的雙向循環(huán)體系，具體建設(shè)內(nèi)容如下。

(1)建設(shè)數(shù)據(jù)中臺(tái)。需要對(duì)井下各設(shè)備數(shù)據(jù)實(shí)行統(tǒng)一接入、統(tǒng)一存儲(chǔ)并進(jìn)行數(shù)據(jù)建模，將數(shù)據(jù)模型服務(wù)化，形成數(shù)據(jù)中臺(tái)。該數(shù)據(jù)中臺(tái)將各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一分析和處理，解決傳統(tǒng)煤礦系統(tǒng)容易形成的數(shù)據(jù)孤島等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、安全、運(yùn)營(yíng)等多個(gè)系統(tǒng)的信息聯(lián)動(dòng)和自動(dòng)化協(xié)同運(yùn)行，具備數(shù)據(jù)采集、匯聚、融合、治理、評(píng)價(jià)的平臺(tái)能力，即可以縱向打通井上、井下數(shù)據(jù)鏈。

(2)建設(shè)云網(wǎng)融合平臺(tái)。一是將云平臺(tái)和5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合，對(duì)AI智能化設(shè)備、霧端、電源等統(tǒng)一控制，達(dá)到聯(lián)動(dòng)控制的目的；二是根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景需要，通過(guò)開(kāi)發(fā)平臺(tái)開(kāi)發(fā)軟件應(yīng)用形成一套應(yīng)用超市，并對(duì)前端設(shè)備進(jìn)行賦能；三是對(duì)礦山總體生產(chǎn)安全概況以及相關(guān)信息提供綜合展示，使相關(guān)負(fù)責(zé)人員實(shí)時(shí)了解到第一手信息；四是基于接入設(shè)備形成統(tǒng)一融合調(diào)度。

(3)建設(shè)AI核心平臺(tái)?；谠凭W(wǎng)融合平臺(tái)和數(shù)據(jù)中臺(tái)對(duì)各過(guò)程采集的各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等技術(shù)為單個(gè)設(shè)備賦能，提供輔助決策分析，使其具備智能化，進(jìn)一步保障安全、節(jié)能降耗、綠色高效，即實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)”的智能化。

(4)建設(shè)業(yè)務(wù)中臺(tái)?；跀?shù)據(jù)中臺(tái)和AI核心平臺(tái)，通過(guò)BPM(企業(yè)業(yè)務(wù)流程總線)將采、掘、運(yùn)聯(lián)動(dòng)形成業(yè)務(wù)中臺(tái)?；跇I(yè)務(wù)中臺(tái)的眾多模型，開(kāi)發(fā)移動(dòng)應(yīng)用程序APP。搭建業(yè)務(wù)中臺(tái)，可以橫向打通礦山系統(tǒng)與系統(tǒng)之間聯(lián)動(dòng)服務(wù)，即實(shí)現(xiàn)“線”的智能化。

將業(yè)務(wù)中臺(tái)的不同控制模型做成組件，n個(gè)組件、n個(gè)算法、數(shù)據(jù)中臺(tái)、業(yè)務(wù)中臺(tái)、AI核心平臺(tái)、云網(wǎng)融合平臺(tái)等形成最終的組件和算法的集合，向下接入各種智能設(shè)備、傳感器、系統(tǒng)等，向上提供開(kāi)發(fā)平臺(tái)和工具，最終形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，即形成“面”的智能化。

3.2 業(yè)務(wù)架構(gòu)

以“9統(tǒng)一”“3中臺(tái)”為基礎(chǔ)，將礦山大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、礦山機(jī)理模型、礦山智能裝備、經(jīng)營(yíng)管控、感知網(wǎng)絡(luò)等有機(jī)地結(jié)合在一起，形成新型的煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)?；诠I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的智能礦山業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的智能礦山總體業(yè)務(wù)架構(gòu)

其中，統(tǒng)一頂層設(shè)計(jì)可以提出一體化解決方案，上下游協(xié)調(diào)達(dá)成一致，避免系統(tǒng)間功能重復(fù)和數(shù)據(jù)不一致，避免產(chǎn)生新的信息孤島；統(tǒng)一數(shù)據(jù)、統(tǒng)一接口規(guī)范可實(shí)現(xiàn)煤炭工業(yè)智能化系統(tǒng)基于“數(shù)據(jù)”層面的相互理解，系統(tǒng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫互連，滿(mǎn)足應(yīng)用即插即用；統(tǒng)一開(kāi)發(fā)框架，可以實(shí)現(xiàn)智能化礦山APP應(yīng)用在不同軟硬件環(huán)境進(jìn)行移植，賦能智能礦山建設(shè)全系統(tǒng)、全要素等。“9統(tǒng)一”也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)的重要內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)“9統(tǒng)一”可以使整個(gè)系統(tǒng)具有兼容、開(kāi)放、共享、互連、協(xié)同、智能等特點(diǎn)，同時(shí)增加系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性，有效規(guī)避信息孤島等問(wèn)題，使整個(gè)煤炭開(kāi)采更高效。

3.3 技術(shù)架構(gòu)

以智能礦山業(yè)務(wù)架構(gòu)為導(dǎo)向，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的智能礦山技術(shù)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能礦山總體技術(shù)架構(gòu)

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)定義的智能礦山技術(shù)架構(gòu)分為邊緣層設(shè)備感知層、IaaS基礎(chǔ)設(shè)施層、PaaS數(shù)據(jù)服務(wù)層、SaaS應(yīng)用層。邊緣層設(shè)備感知層通過(guò)井下系列傳感器、控制器、智能終端等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤礦環(huán)境、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、管控等數(shù)據(jù)，向上傳輸給laaS層；laaS基礎(chǔ)設(shè)施層可以提供硬件平臺(tái)，用戶(hù)可以部署和應(yīng)用任意操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件；PaaS數(shù)據(jù)服務(wù)層提供數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用開(kāi)發(fā)框架；SaaS應(yīng)用層可根據(jù)不同需求提供相應(yīng)軟件服務(wù)。

(1)邊緣層設(shè)備感知層。該層是整體架構(gòu)的最底層，承擔(dān)信息采集的角色，是最基礎(chǔ)也是最核心的部分。建設(shè)邊緣層對(duì)井下設(shè)備進(jìn)行改造升級(jí)，增加各種傳感器，可實(shí)時(shí)獲取井下生產(chǎn)、管控、安全環(huán)境監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)和分析；增加控制器可實(shí)現(xiàn)對(duì)井下設(shè)備的遠(yuǎn)程控制；設(shè)備終端和控制器端應(yīng)用5G技術(shù)，利用其低延時(shí)、大帶寬等特性實(shí)現(xiàn)井下海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，為后續(xù)工作提供有利支撐。

(2)IaaS基礎(chǔ)設(shè)施層。該層提供所有計(jì)算需要的基礎(chǔ)設(shè)施，包括處理CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和其他基本的計(jì)算資源，根據(jù)PaaS層的運(yùn)算需要部署和運(yùn)行相應(yīng)的軟件，包括操作系統(tǒng)軟件和應(yīng)用程序軟件等[6]。煤炭企業(yè)使用laaS基礎(chǔ)設(shè)施層時(shí)，可以直接部署運(yùn)行相關(guān)系統(tǒng)和軟件，不需要考慮底層的硬件等基礎(chǔ)設(shè)施。

(3)PaaS數(shù)據(jù)服務(wù)層。該層具備多類(lèi)型數(shù)據(jù)采集，大數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、檢索和交互控制，實(shí)現(xiàn)全礦井?dāng)?shù)據(jù)資源的統(tǒng)一管理、維護(hù)和調(diào)配，為SaaS應(yīng)用層提供統(tǒng)一應(yīng)用服務(wù)接口和應(yīng)用支撐[7]。煤炭企業(yè)利用PaaS數(shù)據(jù)服務(wù)層對(duì)井下的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、管控?cái)?shù)據(jù)等統(tǒng)一匯總、統(tǒng)一存儲(chǔ)，各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)融合可以有效解決信息孤島等問(wèn)題。

(4)SaaS應(yīng)用層。該層可以為煤礦各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的不同需求以及各類(lèi)業(yè)務(wù)提供相應(yīng)軟件服務(wù)。利用SaaS應(yīng)用層搭建智能礦山的綜合管控平臺(tái)，對(duì)下層數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析、處理，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)閉環(huán)管理，包括安全預(yù)警、故障診斷在內(nèi)智慧決策支持以及對(duì)礦山統(tǒng)一調(diào)度管理等功能。

4 基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能礦山建設(shè)

4.1 智能礦山基本建設(shè)思路

真正意義上的智能礦山建設(shè)本質(zhì)上是將數(shù)據(jù)、算力、算法賦能設(shè)備和企業(yè)推動(dòng)整個(gè)智能礦山的工具革命和決策革命。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為建設(shè)智能礦山的關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)整個(gè)煤炭產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)有機(jī)的聯(lián)動(dòng)、優(yōu)化資源配置效率，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)字生態(tài)共同體以及產(chǎn)業(yè)鏈的真正融合。智能礦山的建設(shè)思路主要分為5步。

(1)第一步是算力及容災(zāi)體系建設(shè)。通過(guò)礦端私有云結(jié)合公有云服務(wù)，建設(shè)混合云平臺(tái)，打造較全面的數(shù)據(jù)級(jí)容災(zāi)和基本的應(yīng)用級(jí)容災(zāi)體系，并且向體系內(nèi)相關(guān)應(yīng)用提供彈性的算力支撐。每個(gè)礦一套CPS核心控制網(wǎng)絡(luò)、一套智慧大腦。管控所有煤礦采、掘、機(jī)、運(yùn)、通、給排水、供電、網(wǎng)絡(luò)、地測(cè)、水文、儲(chǔ)量、安全、機(jī)電、人事、生產(chǎn)、技術(shù)、營(yíng)銷(xiāo)。

(2)第二步是網(wǎng)絡(luò)體系搭建。通過(guò)運(yùn)用5G+工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的能力，搭建礦山的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)三級(jí)彈性體系架構(gòu)，形成一套“云、霧、邊”體系。

(3)第三步是中臺(tái)搭建。搭建數(shù)據(jù)中臺(tái)業(yè)務(wù)，橫向打通礦山各業(yè)務(wù)應(yīng)用、縱向打通數(shù)據(jù)層面，實(shí)現(xiàn)橫到邊、縱到底的貫通。構(gòu)建業(yè)務(wù)中臺(tái)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)隱患報(bào)警處理、分析、上報(bào)，形成業(yè)務(wù)閉環(huán)，輔助監(jiān)管人員、提升監(jiān)管效率、減少事故的發(fā)生。數(shù)據(jù)中臺(tái)戰(zhàn)略的執(zhí)行將直接對(duì)組織數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)帶來(lái)更為直接的推動(dòng)作用。數(shù)據(jù)中臺(tái)將幫助礦山加深對(duì)“數(shù)據(jù)服務(wù)化”的深入理解，并在深度和廣度上幫助礦山提升數(shù)據(jù)價(jià)值獲取能力以及數(shù)據(jù)服務(wù)能力。

(4)第四步是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè)?；谥信_(tái)建設(shè)AI核心平臺(tái)(智慧大腦)，根據(jù)生產(chǎn)、安全、經(jīng)營(yíng)管控業(yè)務(wù)場(chǎng)景搭建基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)智能礦山各要素之間的有效關(guān)聯(lián)和分析，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、安全、人員、環(huán)境四維一體智能聯(lián)動(dòng)效應(yīng)。

(5)第五步是整體架構(gòu)升級(jí)。基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)慢慢推動(dòng)礦山應(yīng)用從傳統(tǒng)的B/S或C/S架構(gòu)向SaaS架構(gòu)去轉(zhuǎn)型，最終實(shí)現(xiàn)終端應(yīng)用向微觸點(diǎn)和移動(dòng)端應(yīng)用的關(guān)鍵轉(zhuǎn)型。

4.2 智能礦山建設(shè)發(fā)展階段

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能礦山建設(shè)可分為以下4個(gè)發(fā)展階段。

(1)第一階段。該階段構(gòu)建初步智能礦山系統(tǒng)框架，實(shí)現(xiàn)智能綜采系統(tǒng)、快速掘進(jìn)系統(tǒng)、AI主煤流管控系統(tǒng)等單個(gè)系統(tǒng)或單項(xiàng)技術(shù)的“點(diǎn)”智能化決策和運(yùn)行。目前我國(guó)一些先進(jìn)煤炭企業(yè)已實(shí)現(xiàn)智能礦山建設(shè)的初級(jí)目標(biāo)。

(2)第二階段。該階段構(gòu)建多系統(tǒng)信息融合的智能礦山綜合架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)智能綜采系統(tǒng)、智能掘進(jìn)系統(tǒng)及智能運(yùn)輸系統(tǒng)的區(qū)域智能化聯(lián)動(dòng)控制，通過(guò)多種智能化技術(shù)組合，形成智能化技術(shù)群。我國(guó)大部分煤礦對(duì)智能礦山的認(rèn)知及建設(shè)目標(biāo)正處于此階段。

(3)第三階段。該階段僅有少數(shù)煤炭企業(yè)認(rèn)知到的智能礦山建設(shè)高級(jí)目標(biāo)，基于智能生產(chǎn)、智能安全、智能管控及礦山智慧大腦，形成的“人、機(jī)、環(huán)、管”四維一體的高效、安全、綠色的礦山。

(4)第四階段。該階段真正意義上的智能礦山，即構(gòu)建整個(gè)煤礦及全礦區(qū)、多產(chǎn)業(yè)鏈、多系統(tǒng)集成的智能礦山體系，將煤礦、電廠、煤化工、選煤、現(xiàn)代物流等煤炭上下游產(chǎn)業(yè)通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)、5G技術(shù)、AI技術(shù)等科技創(chuàng)新，把產(chǎn)業(yè)與技術(shù)融合并有機(jī)聯(lián)動(dòng)。

4.3 智能礦山建設(shè)保障措施

智能化礦山建設(shè)是一個(gè)科技創(chuàng)新和不斷進(jìn)步的過(guò)程，因此在建設(shè)過(guò)程中要根據(jù)礦井條件的不同、技術(shù)水平的不同制定不同的方案。

(1)注重頂層設(shè)計(jì)、規(guī)劃先行，按照“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、分步實(shí)施”的原則，首先明確智能礦山的最終形態(tài)，確定智能礦山建設(shè)的總體規(guī)劃，制定智能礦山建設(shè)實(shí)施路線，注意上下游協(xié)調(diào)互通，避免系統(tǒng)間功能重復(fù)和數(shù)據(jù)不一致，避免產(chǎn)生新的信息孤島。

(2)傳承與創(chuàng)新并重，充分集成已有建設(shè)成果，積累數(shù)據(jù)和知識(shí)資產(chǎn)，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，拉動(dòng)并滿(mǎn)足各層級(jí)、各板塊用戶(hù)需求，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用擴(kuò)展、創(chuàng)新和構(gòu)建，全面實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與新興技術(shù)的深度融合。

(3)基礎(chǔ)平臺(tái)、局部場(chǎng)景智能化建設(shè)并行，在礦山原有的業(yè)務(wù)及技術(shù)平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行建設(shè)并且要注重平臺(tái)與局部協(xié)調(diào)一同建設(shè)。

(4)初級(jí)礦山到智能礦山的迭代升級(jí)，建設(shè)重點(diǎn)以生產(chǎn)、安全、經(jīng)營(yíng)管控為核心。

(5)要注重局部與整體協(xié)調(diào)統(tǒng)一共同建設(shè)，注意期間步驟。

(6)注重智能化技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)以云網(wǎng)融合為基礎(chǔ)，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為核心進(jìn)行跨領(lǐng)域、跨行業(yè)、跨專(zhuān)業(yè)的綜合建設(shè)，跳出傳統(tǒng)思維定式，重新梳理，強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)編制近期、中期、遠(yuǎn)期的建設(shè)規(guī)劃和實(shí)施方案，最終達(dá)到以科技創(chuàng)新、服務(wù)創(chuàng)新為基礎(chǔ)，讓技術(shù)服務(wù)目標(biāo)，讓目標(biāo)服務(wù)時(shí)代。

5 結(jié)論與展望

目前，推動(dòng)煤炭產(chǎn)業(yè)改造升級(jí)、調(diào)整資源配置、深化改革刻不容緩，科技創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)煤炭高質(zhì)量發(fā)展的必然途徑。搭建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，促進(jìn)新興技術(shù)與傳統(tǒng)行業(yè)的融合與創(chuàng)新，是建設(shè)智能礦山的基礎(chǔ)，也是目前及未來(lái)發(fā)展的必要趨勢(shì)。基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)和應(yīng)用互聯(lián)，突破傳統(tǒng)系統(tǒng)建設(shè)導(dǎo)致的信息孤島、數(shù)據(jù)鴻溝和應(yīng)用壁壘，開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的工業(yè)APP，包括數(shù)據(jù)、算法、模型、知識(shí)庫(kù)等資源的無(wú)縫調(diào)用和自由流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用，助力煤礦企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，實(shí)現(xiàn)礦山快速數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)字生態(tài)共同體。