鐘樹達(dá) 張電吉 方凱賢

（武漢工程大學(xué)資源與安全工程學(xué)院）

近年來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步極大地推動(dòng)了礦山物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展［1］，計(jì)算機(jī)輔助軟件在礦山中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛［2］。隨著國(guó)家自然資源主管部門相關(guān)政策的出臺(tái)，礦山建設(shè)需要更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)符合綠色礦山的標(biāo)準(zhǔn)［3］。在這一時(shí)代背景下，傳統(tǒng)礦山必然朝著智慧礦山轉(zhuǎn)型。

智慧礦山是指將云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)據(jù)挖掘等新技術(shù)結(jié)合起來(lái)［4］，實(shí)現(xiàn)礦業(yè)開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益統(tǒng)一的礦山［5］。在“2020礦業(yè)前沿與信息化智能化科技年會(huì)”上，有學(xué)者以智能制造為主題做了關(guān)于智慧礦山的學(xué)術(shù)報(bào)告，可見(jiàn)隨著人工智能的迅速發(fā)展，智慧礦山的新紀(jì)元即將到來(lái)［6］。但是，目前國(guó)內(nèi)智慧礦山的研究還不成熟，研究體系以及研究方向尚待明確。相關(guān)文獻(xiàn)較少，從文獻(xiàn)計(jì)量的層面深入分析智慧礦山研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)的文獻(xiàn)更為稀缺，有必要對(duì)國(guó)內(nèi)關(guān)于智慧礦山研究現(xiàn)狀和主流趨向的文獻(xiàn)作綜合性計(jì)量。

本文以2011—2020年發(fā)表的以智慧礦山為研究主題的中文文獻(xiàn)為研究對(duì)象，分析智慧礦山文獻(xiàn)數(shù)量分布趨勢(shì)、文獻(xiàn)期刊來(lái)源、核心研究機(jī)構(gòu)、高頻引用文獻(xiàn)、研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)測(cè)未來(lái)研究趨勢(shì)，以期推動(dòng)智慧礦山未來(lái)的研究與發(fā)展。本文使用陳超美教授研發(fā)的CiteSpace軟件［7］以及Excel對(duì)參考文獻(xiàn)進(jìn)行綜合計(jì)量分析。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

在中國(guó)知網(wǎng)上以“智慧礦山”為主要主題檢索得到154篇相關(guān)文獻(xiàn)。通過(guò)數(shù)據(jù)整理與清洗，刪除作者缺失、摘要缺失的文獻(xiàn)，對(duì)于發(fā)表年份缺失的文獻(xiàn)進(jìn)行再檢索和補(bǔ)充，最終得到146篇與智慧礦山密切相關(guān)的文獻(xiàn)。

1.2 研究工具

文獻(xiàn)計(jì)量軟件CiteSpace是陳超美教授開發(fā)的可視化文獻(xiàn)計(jì)量分析軟件，是文獻(xiàn)分析領(lǐng)域典型的可視化分析工具，是當(dāng)下文獻(xiàn)研究領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛的可視化軟件［8］。

統(tǒng)計(jì)軟件Excel是微軟公司開發(fā)的一款簡(jiǎn)單、易操作的電子表格制作、處理辦公軟件，具有強(qiáng)大的制表功能、函數(shù)運(yùn)算功能以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能［9］。

2 研究結(jié)果與分析

2.1 智慧礦山文獻(xiàn)數(shù)量的態(tài)勢(shì)分析

逐年統(tǒng)計(jì)智慧礦山文獻(xiàn)數(shù)量，利用Excel繪出2011—2020年國(guó)內(nèi)智慧礦山文獻(xiàn)逐年分布趨勢(shì)，如圖1。

由圖1所見(jiàn)，國(guó)內(nèi)的智慧礦山發(fā)展大致可分為2個(gè)階段：

第一階段，智慧礦山概念引入期（2011—2015年），大約5 a，也是我國(guó)智慧礦山研究的初期，此階段發(fā)表25篇文獻(xiàn)，占文獻(xiàn)總量的17.1%。這一過(guò)程緩慢且不穩(wěn)定，主要是因?yàn)槿斯ぶ悄馨l(fā)展尚未成熟，智慧礦山研究技術(shù)受限；智慧礦山的應(yīng)用前景尚未明晰，從業(yè)者難以利用智慧礦山創(chuàng)造更多效益。

第二階段，智慧礦山研究發(fā)展初期（2016—2020年），此階段發(fā)表121篇文獻(xiàn)，占文獻(xiàn)總量的82.9%。2016年左右，國(guó)內(nèi)智慧礦山的研究剛邁入穩(wěn)步發(fā)展階段，研究文獻(xiàn)數(shù)量逐年增加，這主要是因?yàn)樵缙趯W(xué)者的高質(zhì)量研究起到了一定啟蒙作用，互聯(lián)網(wǎng)、人工智能以及大數(shù)據(jù)應(yīng)用已開始在智慧礦山建設(shè)中發(fā)揮重要作用［10］，數(shù)字礦山對(duì)當(dāng)代礦山研究發(fā)展的推動(dòng)作用十分顯著［11］，智慧礦山有光明的發(fā)展前景。

整體來(lái)看，過(guò)去10 a智慧礦山文獻(xiàn)數(shù)量的發(fā)展趨勢(shì)說(shuō)明，未來(lái)智慧礦山文獻(xiàn)數(shù)量將持續(xù)增加，待研究相對(duì)成熟后，智慧礦山研究將邁入快速發(fā)展階段。

2.2 智慧礦山文獻(xiàn)來(lái)源分析

利用Excel統(tǒng)計(jì)2011—2020年國(guó)內(nèi)智慧礦山文獻(xiàn)來(lái)源，見(jiàn)表1。

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表1表明:智慧礦山論文主要涉及礦業(yè)類學(xué)科雜志，刊登文獻(xiàn)數(shù)居前5位期刊刊文量占選取文獻(xiàn)總量的32.2%，包括有色金屬、工礦自動(dòng)化以及煤炭科學(xué)技術(shù)為主題的期刊。

2.3 智慧礦山研究核心機(jī)構(gòu)分析

利用Excel統(tǒng)計(jì)發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)不小于3篇的研究機(jī)構(gòu)，得到發(fā)文居前8的高產(chǎn)機(jī)構(gòu)，見(jiàn)表2。

表2表明:過(guò)去10 a智慧礦山文獻(xiàn)刊載數(shù)量居前8的機(jī)構(gòu)共發(fā)文51篇，占文獻(xiàn)總量的34.9%；大部分機(jī)構(gòu)發(fā)文數(shù)為1～2篇。各機(jī)構(gòu)較少的發(fā)文數(shù)量說(shuō)明各機(jī)構(gòu)的研究隊(duì)伍有待擴(kuò)大，研究深度有待提高［12］。

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2.4 智慧礦山高被引文獻(xiàn)分析

研究文獻(xiàn)的引用次數(shù)可以評(píng)估學(xué)者的研究能力以及研究貢獻(xiàn)，并可以作為文獻(xiàn)學(xué)術(shù)價(jià)值和質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)［13］。利用Excel統(tǒng)計(jì)被引次數(shù)居前10的智慧礦山研究論文，見(jiàn)表3。

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表3表明:①《智慧礦山框架與發(fā)展前景研究》引用次數(shù)高，根據(jù)引用次數(shù)一般與文獻(xiàn)質(zhì)量、文獻(xiàn)貢獻(xiàn)呈正相關(guān)關(guān)系，可以認(rèn)為其研究質(zhì)量較高，為眾多學(xué)者所認(rèn)可，為本領(lǐng)域研究作出較大貢獻(xiàn)。②高引用頻次的智慧礦山研究文獻(xiàn)的研究?jī)?nèi)容較為豐富，涉及互聯(lián)網(wǎng)+、系統(tǒng)工程、物聯(lián)網(wǎng)、安全生產(chǎn)模型等多個(gè)領(lǐng)域，說(shuō)明智慧礦山研究領(lǐng)域研究?jī)?nèi)容百花齊放。

2.5 智慧礦山研究熱點(diǎn)與前沿的可視化分析

2.5.1 智慧礦山關(guān)鍵詞的熱點(diǎn)分析

用CiteSpace以及Excel統(tǒng)計(jì)篩除“智慧礦山”后得到2011—2020年排名前10的智慧礦山高中心性關(guān)鍵詞，如表4。中心度代表關(guān)鍵詞在本領(lǐng)域研究的重要性，一般關(guān)鍵詞的詞頻越高，中心度值越大，在研究中的位置上便越重要［14］。

表4顯示：前期中心度較高的關(guān)鍵詞主要是“數(shù)字礦山”“安全生產(chǎn)”“技術(shù)”等偏理論的詞匯，后期中心度較高的關(guān)鍵詞則多轉(zhuǎn)為“大數(shù)據(jù)”“三維可視化”“虛擬現(xiàn)實(shí)”等偏應(yīng)用的詞匯。由此可見(jiàn)，信息化時(shí)代技術(shù)使得日趨豐富的智慧服務(wù)不斷加入網(wǎng)絡(luò)，礦山會(huì)越來(lái)越智慧，越來(lái)越安全，越來(lái)越高效［15］。

分析上述數(shù)據(jù)可知，過(guò)去10 a國(guó)內(nèi)關(guān)于智慧礦山的研究主要集中在“智能化”“信息化”“大數(shù)據(jù)”等幾個(gè)主題，智慧礦山與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能化、三維可視化、信息化等信息技術(shù)的集成應(yīng)用極有可能成為本領(lǐng)域的主流趨向。

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2.5.2 智慧礦山突現(xiàn)詞分析

利用CiteSpace軟件生成2011—2020年國(guó)內(nèi)智慧礦山突變?cè)~檢測(cè)圖，見(jiàn)圖2，圖中突現(xiàn)強(qiáng)度表示關(guān)鍵詞在相應(yīng)時(shí)間段的研究數(shù)量，強(qiáng)度值越高代表相關(guān)研究數(shù)量越多［16］。

圖2表明:2011—2012年，“安全生產(chǎn)”突現(xiàn)強(qiáng)度達(dá)到1.237 5，智慧礦山領(lǐng)域出現(xiàn)大量安全生產(chǎn)相關(guān)內(nèi)容；2012—2016年，“物聯(lián)網(wǎng)”“發(fā)展”“安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化”“自動(dòng)化”“感知礦山”“數(shù)字礦山”的突變程度分別達(dá)到3.558 9，1.094 5，0.901 6，0.901 6，1.548 2，1.340 4，國(guó)內(nèi)智慧礦山領(lǐng)域出現(xiàn)大量相關(guān)研究，研究?jī)?nèi)容豐富；2016年后，“數(shù)據(jù)挖掘”“信息化礦山”“自動(dòng)化礦山”“數(shù)字化礦山”“數(shù)據(jù)傳輸”“人工智能”等研究關(guān)注點(diǎn)呈井噴式出現(xiàn)，相關(guān)研究已開始與先進(jìn)技術(shù)緊密結(jié)合。

3 結(jié)論及展望

研究表明，過(guò)去10 a國(guó)內(nèi)智慧礦山研究尚存不足之處:智慧礦山研究文獻(xiàn)少且與先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合不成熟；智慧礦山研究?jī)?nèi)容豐富但不深入；智慧礦山文獻(xiàn)來(lái)源期刊種類多，但領(lǐng)域內(nèi)報(bào)道此內(nèi)容的核心期刊并未形成；國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)智慧礦山領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量普遍偏低；尚未形成廣為認(rèn)可的研究成果。結(jié)合當(dāng)下研究的不足，對(duì)未來(lái)智慧礦山領(lǐng)域研究發(fā)展方向及研究熱點(diǎn)作出如下展望：

（1）隨著智慧礦山關(guān)注度日漸增高，研究設(shè)備和資金的支持將更雄厚，研究成果有望呈井噴式呈現(xiàn)，量變產(chǎn)生質(zhì)變，進(jìn)而會(huì)有廣為認(rèn)可的研究成果。同時(shí)為了深入研究，各研究機(jī)構(gòu)將會(huì)加強(qiáng)合作交流，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，最終形成系統(tǒng)的智慧礦山研究體系。

（2）目前國(guó)內(nèi)智慧礦山研究正在迅速發(fā)展，在大數(shù)據(jù)及智能化的發(fā)展日趨成熟的背景下，采礦業(yè)未來(lái)必定向著更為智能化和信息化的方向轉(zhuǎn)型。未來(lái)智慧礦山研究會(huì)更緊密地結(jié)合智能化、信息化等內(nèi)容。

（3）科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展將會(huì)豐富智慧礦山的研究?jī)?nèi)容，不僅“智慧礦山+物聯(lián)網(wǎng)”“智慧礦山+數(shù)據(jù)挖掘”“智慧礦山+人工智能”的結(jié)合應(yīng)用研究會(huì)更加深入，其他行業(yè)的新興科技引入也會(huì)使“智慧礦山”變得更為“智慧”。