張宏升

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

1 智慧化礦山開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀

我國(guó)大型能源集團(tuán)，其信息化發(fā)展歷程與全行業(yè)一樣，也是隨著國(guó)家科技的進(jìn)步而進(jìn)步的。

（1）綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、束管系統(tǒng)、礦壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、井下人員管理及定位系統(tǒng)、井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)、組態(tài)軟件等先進(jìn)技術(shù)逐步在煤礦得到推廣，為煤礦的安全生產(chǎn)起到了一定的保駕護(hù)航作用。

（2）隨著煤礦對(duì)信息化的進(jìn)一步需求，煤礦信息化從單純的制圖逐步轉(zhuǎn)向?yàn)槊旱V礦圖、數(shù)據(jù)的管理、更新等提供信息的共享和服務(wù)，同時(shí)也對(duì)煤礦通風(fēng)安全專(zhuān)業(yè)應(yīng)用和防治水管理等方面展開(kāi)研究。

（3）《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016-2030年）》提出：到2050年，“全面建成安全綠色、高效智能礦山技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)煤炭安全綠色、高效、智能生產(chǎn)?！?/p>

綜上所述，黨和政府高度重視煤礦的信息化建設(shè)，通過(guò)30多年的發(fā)展，煤炭工業(yè)也已經(jīng)取得了階段性的成果，為項(xiàng)目的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，但離智能礦山以及實(shí)現(xiàn)煤礦的完全信息化管理決策還有較遠(yuǎn)的距離。

2 智慧礦山建設(shè)目標(biāo)

以陜西華電榆橫煤電有限責(zé)任公司小紀(jì)汗煤礦智能礦山建設(shè)為例。按照公司礦山智能化建設(shè)重點(diǎn)工作目標(biāo)計(jì)劃，結(jié)合礦井自身的發(fā)展現(xiàn)狀，通過(guò)與國(guó)外內(nèi)領(lǐng)先廠商合作，采用5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等一系列先進(jìn)技術(shù)，從設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)以及上層應(yīng)用多角度進(jìn)行智能化的提升和改造，建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，搭建智能化的數(shù)字平臺(tái)，改造現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并逐步建設(shè)更多的智能化新系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)礦山智能感知、信息融合、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)、數(shù)據(jù)挖掘和決策支持，全面提升礦山安全生產(chǎn)與管理水平，改善工人井下作業(yè)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、生產(chǎn)、維護(hù)、安全等多環(huán)節(jié)少人化或無(wú)人化，最終達(dá)成礦山智能化的建設(shè)目標(biāo)。智能礦山的總體建設(shè)內(nèi)容如下。感知層：感知層的建設(shè)主要包括傳感器和相對(duì)應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)兩部分，用于獲取井下設(shè)備及環(huán)境的運(yùn)行參數(shù)，數(shù)據(jù)，狀態(tài)等信息，同時(shí)也負(fù)責(zé)對(duì)相關(guān)設(shè)備儀器進(jìn)行反向的開(kāi)停，運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整等控制。本次小紀(jì)汗礦感知層的建設(shè)內(nèi)容包括但不限于采掘、支護(hù)、通風(fēng)、安全、提升、運(yùn)輸、輔助生產(chǎn)、供配電等系統(tǒng)的傳感器及其信息化系統(tǒng)及附屬設(shè)備如PLC、自動(dòng)化設(shè)備、攝像頭等。網(wǎng)絡(luò)層：針對(duì)于小紀(jì)汗礦井下不同場(chǎng)景，將eLTE、5G以及WiFi6等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)井下移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，用于高清語(yǔ)音通話，視頻通話，井下高清視頻監(jiān)控，傳感器數(shù)據(jù)回傳，工業(yè)遠(yuǎn)程控制等任務(wù)。eLTE和5G網(wǎng)絡(luò)在井下的建設(shè)內(nèi)容主要包括井下防爆基站，工業(yè)環(huán)網(wǎng)和相關(guān)供電設(shè)備，井上部分主要包括核心網(wǎng)和MEC，WiFi6的建設(shè)內(nèi)容主要是井下防爆無(wú)線AP。計(jì)算資源層：計(jì)算資源層的主要建設(shè)任務(wù)是建設(shè)統(tǒng)一的云數(shù)據(jù)中心，包含云平臺(tái)服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施等相關(guān)核心硬件，以及IT機(jī)柜及相關(guān)配套如電氣設(shè)施、空調(diào)、防雷接地、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等附屬設(shè)施。主要用于實(shí)現(xiàn)感知層各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、接入、整合、存儲(chǔ)、交換、計(jì)算、輸出，向上直接服務(wù)于數(shù)字平臺(tái)層，向下通過(guò)傳輸層設(shè)備共同完成數(shù)據(jù)的上傳下達(dá)工作。平臺(tái)層：基于混合云方案，建設(shè)包括集成平臺(tái)、AI平臺(tái)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)、視頻云平臺(tái)、融合通信平臺(tái)、智能辦公平臺(tái)、二三維GIS平臺(tái)、以及IoT物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)等，做好智能礦山基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)工作，實(shí)現(xiàn)小紀(jì)汗礦系統(tǒng)交互、數(shù)據(jù)融合，給上層應(yīng)用提供AI、大數(shù)據(jù)、GIS、IoT等核心功能組件，使能礦山的智能化轉(zhuǎn)型與升級(jí)。應(yīng)用層：依據(jù)小紀(jì)汗礦目前需求與規(guī)劃，前期計(jì)劃建設(shè)小紀(jì)汗煤流智能監(jiān)控等智能化系統(tǒng)，解決礦井綜合信息集中展示、皮帶智能化控制、人員作業(yè)規(guī)范化監(jiān)控、IOC大屏BI展示等實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理問(wèn)題，提高小紀(jì)汗礦安全管理效率，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)井下少人、無(wú)人化。

表1 隴東學(xué)院采礦工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃進(jìn)程表（學(xué)科基礎(chǔ)課程）

表2 隴東學(xué)院采礦工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃進(jìn)程表（專(zhuān)業(yè)課程）

3 現(xiàn)有采礦工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案

目前，甘肅省內(nèi)開(kāi)設(shè)采礦工程或煤礦開(kāi)采技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)校有：隴東學(xué)院、蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院、甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院三所學(xué)校。各校該專(zhuān)業(yè)現(xiàn)有人才培養(yǎng)方案中對(duì)畢業(yè)生的要求基本是：通過(guò)基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)，能夠掌握采礦工程專(zhuān)業(yè)的基本理論和實(shí)踐操作技能，能夠用于分析、解決采礦工程中的工程問(wèn)題；能夠利用先進(jìn)技術(shù)方法進(jìn)行礦業(yè)工藝系統(tǒng)與過(guò)程設(shè)計(jì)；能夠通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)對(duì)采礦工程中的工程問(wèn)題進(jìn)行研究，進(jìn)而得到相關(guān)結(jié)論。從采礦工程專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)計(jì)劃進(jìn)程表可以看出，該專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的核心課程有：煤礦開(kāi)采學(xué)、井巷工程、礦井通風(fēng)與安全、礦山壓力與巖層控制、礦山機(jī)械等。可以看出，各校該專(zhuān)業(yè)現(xiàn)有人才培養(yǎng)方案（2018年制定，適用2021、2022屆畢業(yè)生）中對(duì)畢業(yè)生的要求、核心課程的設(shè)置基本是站在傳統(tǒng)采礦技術(shù)基礎(chǔ)上的，對(duì)智慧礦山建設(shè)很少涉及。

4 對(duì)現(xiàn)有人才培養(yǎng)方案調(diào)整的建議

（1）根據(jù)智慧礦山建設(shè)對(duì)人才的需求調(diào)整人才培養(yǎng)目標(biāo)。隨著煤炭行業(yè)智能化建設(shè)工作的持續(xù)推進(jìn)，傳統(tǒng)的管理模式已經(jīng)逐漸不能適應(yīng)井上下現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)組織要求。智慧礦山建設(shè)需要源源不斷的優(yōu)秀人才。神華各煤業(yè)集團(tuán)成立了自動(dòng)化部，山東臨沂魯西礦成立科技處，平煤集團(tuán)各礦成立信息化管理科，河南能源化工集團(tuán)、晉能控股集團(tuán)各智能化示范礦井成立智能化辦公室等部門(mén)或機(jī)構(gòu)招攬優(yōu)秀人才統(tǒng)籌監(jiān)管推進(jìn)自動(dòng)化、信息化和智能化建設(shè)、管理和運(yùn)維工作。

通過(guò)調(diào)研，礦山企業(yè)普遍認(rèn)為：采礦工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生應(yīng)能掌握現(xiàn)代化智能采礦技術(shù)，懂得智能化無(wú)人綜采工作面的現(xiàn)場(chǎng)管理，能夠?qū)ぷ髅嬷悄芑删蛟O(shè)備進(jìn)行基本操作。所以采礦工程專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)為培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，具有良好思想道德修養(yǎng)、健全人格和高度責(zé)任感，適應(yīng)智慧礦山建設(shè)需要，富有創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和一定創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，系統(tǒng)掌握煤礦開(kāi)采的基本理論和實(shí)踐操作技能，以及智能化開(kāi)采技術(shù)，能在采礦工程領(lǐng)域設(shè)計(jì)、建設(shè)、生產(chǎn)和科研單位，從事生產(chǎn)技術(shù)、技術(shù)管理、經(jīng)營(yíng)管理、科學(xué)研究等工作的高素質(zhì)應(yīng)用型工程技術(shù)人才。

（2）調(diào)整專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置。智慧化礦山建設(shè)不但需要具備原來(lái)采礦工程專(zhuān)業(yè)方面的知識(shí)，還需具備礦山機(jī)電技術(shù)、電氣自動(dòng)化、現(xiàn)代通信、傳感與信息技術(shù)、人工智能等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域。按現(xiàn)有采礦工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生畢業(yè)后很難勝任智慧礦山建設(shè)的需求，所以采礦工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案應(yīng)主動(dòng)適應(yīng)智慧化礦山建設(shè)，調(diào)整采礦工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置勢(shì)在必行。

課程體系建設(shè)上，課程開(kāi)發(fā)應(yīng)按照智慧礦山建設(shè)的需求，多個(gè)專(zhuān)業(yè)交叉融合，整合出若干門(mén)核心課程，然后再設(shè)置其它課程，形成一個(gè)完整的、能夠適應(yīng)智慧化礦山建設(shè)需求的課程設(shè)置來(lái)。