趙安新，史新國，劉 柯，任 晨

（1.西安科技大學(xué) 通信學(xué)院，陜西 西安 710054；2.山東能源淄博礦業(yè)集團(tuán)信息中心，山東 淄博 255299；3.內(nèi)蒙古雙欣礦業(yè)有限公司信息中心，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000）

0 引言

煤炭在我國能源領(lǐng)域具有重要地位，煤炭開采長期以來屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，尤其是井工煤礦，隨著國家開發(fā)戰(zhàn)略向西部轉(zhuǎn)移，以及“碳達(dá)峰、碳中和”雙碳控制的要求被提出，亟需進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能化賦能［1］。煤礦智能化技術(shù)是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐，在國家新基建戰(zhàn)略和八部委《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》的引導(dǎo)下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)等開始與現(xiàn)代煤礦開采技術(shù)進(jìn)行深度融合［2］，逐步形成具有全面感知、實時互聯(lián)、分析決策、自主學(xué)習(xí)、動態(tài)預(yù)測、協(xié)同控制等功能的智能系統(tǒng)，實現(xiàn)煤礦開拓、采掘（剝）、運(yùn)輸、通風(fēng)、洗選、安全保障、經(jīng)營管理等過程的智能化運(yùn)行［3-4］，對于

提升煤礦安全生產(chǎn)水平、保障煤炭穩(wěn)定供應(yīng)具有重要意義［5］。

然而，煤礦行業(yè)在應(yīng)用新技術(shù)及智能化發(fā)展道路上仍面臨諸多挑戰(zhàn)［6-7］，主要包括4 個方面：①在經(jīng)營管理理念方面，煤礦組織生產(chǎn)大多采用傳統(tǒng)的勞動密集型管理方式，長期以來關(guān)注提升產(chǎn)量、保障安全生產(chǎn)水平，尤其是井工煤礦生產(chǎn)環(huán)境比較復(fù)雜，因而造成重硬件、輕軟件，重建設(shè)、輕運(yùn)營，其精細(xì)化管理水平需要提升［8］；②在生產(chǎn)設(shè)備管理方面，隨著開采深度的增加及開采復(fù)雜性的提升，礦井采掘等生產(chǎn)系統(tǒng)的自動化、智能化程度越來越高，設(shè)備復(fù)雜度及管理難度也隨之增大，如何保障設(shè)備安全、可靠地運(yùn)行，提升設(shè)備利用率，減少設(shè)備的故障停機(jī)檢修時間，實現(xiàn)預(yù)防性維修，成為煤礦管理的難點之一［9］；③在井下安全生產(chǎn)方面，如何通過數(shù)字化、信息化手段，將“人、機(jī)、物、環(huán)”等不安全因素進(jìn)行統(tǒng)一的信息化管理，使風(fēng)險隱患有據(jù)可查，實現(xiàn)閉環(huán)跟蹤，從而提升煤礦企業(yè)的整體安全生產(chǎn)水平成為關(guān)注的焦點［10］；④在人才培養(yǎng)與技術(shù)傳承方面，因生產(chǎn)礦井通常地處偏遠(yuǎn)，大中專學(xué)生不愿意長期在這些地方工作，導(dǎo)致經(jīng)驗豐富的現(xiàn)場技術(shù)人員的專家知識很難得到傳承，同時相關(guān)工作人員的實踐經(jīng)驗有待進(jìn)一步提升。因此，如何通過智能化手段實現(xiàn)減員增效，將一線技術(shù)能手、技術(shù)專家知識通過數(shù)字化手段進(jìn)行傳承也成為急需突破的難點［11］。

1 相關(guān)研究

文獻(xiàn)［1］、［2］結(jié)合數(shù)字礦山技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀以及生產(chǎn)系統(tǒng)智慧化特征及要求，提出將物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)與現(xiàn)代礦山開發(fā)技術(shù)相融合，形成礦山感知、互聯(lián)、分析、自學(xué)習(xí)、預(yù)測、決策、控制的完整智能系統(tǒng)的智慧礦山概念及內(nèi)涵，探討了涉及的空間信息技術(shù)、智慧采煤技術(shù)、真三維地質(zhì)模型與集成應(yīng)用技術(shù)、礦用傳感器技術(shù)等智慧礦山建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)；文獻(xiàn)［3］、［4］分析了我國煤礦智能化發(fā)展存在的認(rèn)識與理念不統(tǒng)一、智能化發(fā)展不平衡、5G 應(yīng)用場景不成熟、“透明地質(zhì)”技術(shù)保障支撐能力不足、采掘失衡與掘支失衡、對復(fù)雜條件適應(yīng)性差等10方面問題，從理論創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、裝備創(chuàng)新、管理模式創(chuàng)新、人才體系創(chuàng)新等方面指出我國煤礦智能化建設(shè)需要開展的科技攻關(guān)方向；文獻(xiàn)［7］、［8］、［11］、［15］分析智慧礦山、智能化礦井的評價指標(biāo)研究現(xiàn)狀，提出智慧礦山、智能化礦井的分級評價方法。本文通過深入分析目前智能化礦井面臨的問題與挑戰(zhàn)，結(jié)合當(dāng)前市場化的主流技術(shù)架構(gòu)與技術(shù)實現(xiàn)思路，結(jié)合課題組長期在智能化礦井方面的實施經(jīng)驗，設(shè)計了智能化礦井建設(shè)應(yīng)用架構(gòu)體系與協(xié)同信息架構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)礦井實際提出基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能化礦井建設(shè)技術(shù)框架體系及其實施路線圖，構(gòu)建統(tǒng)一、融合、智能、高效的智能化礦井基礎(chǔ)底座以及數(shù)據(jù)基礎(chǔ)支撐體系，助力建設(shè)具有主動感知、自動分析、深度學(xué)習(xí)、智能決策、科學(xué)指揮能力的智能化礦井。

2 智能化礦井建設(shè)技術(shù)框架分析

2.1 建設(shè)目標(biāo)

智能化礦井建設(shè)是指以礦山采、掘、機(jī)、運(yùn)、通等礦井采掘活動完整過程及具體生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)需求為基礎(chǔ)，以地理信息系統(tǒng)空間為數(shù)字空間參考坐標(biāo)體系，以礦山自動控制技術(shù)、在線監(jiān)測技術(shù)、計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、有線無線通訊技術(shù)及采礦技術(shù)為支撐，構(gòu)建系列化、系統(tǒng)化的集數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、分析、應(yīng)用與上層決策支持為一體的大平臺，實現(xiàn)采礦全過程的數(shù)字化管理、智能化運(yùn)行與智慧化管控，實現(xiàn)全礦井人、財、物、產(chǎn)、供、運(yùn)、銷整個信息鏈的信息融通，并著力加強(qiáng)礦井安全生產(chǎn)管控。按照中國煤炭學(xué)會2020 年10 月份頒布的《智能化煤礦（井工）分類、分級技術(shù)條件與評價》（T/CCS01-2020）的分級分類條件與評價標(biāo)準(zhǔn)［12-13］，建設(shè)達(dá)到I類礦井的高級智能化煤礦具體目標(biāo)如下：

（1）到2021 年末，在當(dāng)前煤礦進(jìn)行信息化、數(shù)字化與智能化開采技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，初步構(gòu)建智能化礦井系統(tǒng)整體架構(gòu)，實現(xiàn)采、掘、機(jī)、運(yùn)、通等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)單個系統(tǒng)、單項技術(shù)的自動化運(yùn)行與智能化決策服務(wù)，并初步實現(xiàn)采、掘等生產(chǎn)一線工作面內(nèi)無人操作、有人常規(guī)巡視及遠(yuǎn)程監(jiān)控的自動化生產(chǎn)模式。

（2）到2025 年末，礦井采煤工作面實現(xiàn)智能化生產(chǎn)；煤（巖）巷道工程應(yīng)用掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸?shù)茸詣踊夹g(shù)裝備，掘進(jìn)工作面實現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)割煤遠(yuǎn)程自動化控制；礦井井下、地面等固定場所實現(xiàn)無人值守與自動化遠(yuǎn)程監(jiān)控；礦井生產(chǎn)安全與生產(chǎn)經(jīng)營綜合信息平臺能夠在全礦實現(xiàn)應(yīng)用；完善礦井?dāng)?shù)據(jù)中心基礎(chǔ)平臺建設(shè)；開展礦井智能化建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用工作，初步實現(xiàn)礦山智能化感知、智能化決策與自動化協(xié)同運(yùn)行的智能化體系。

（3）到2030 年，結(jié)合礦井智能化技術(shù)發(fā)展情況與實際廠商實踐經(jīng)驗等，全面建成智能化煤礦及選煤廠，在采煤、掘進(jìn)、機(jī)電、運(yùn)輸、通風(fēng)等生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，實現(xiàn)設(shè)備智能化、系統(tǒng)自動化、崗位值守?zé)o人化、設(shè)備監(jiān)控可視化、關(guān)鍵危險崗位機(jī)器人化、信息傳輸集成化、診斷預(yù)警動態(tài)化、決策分析智能化的目標(biāo)，建成智能感知、智能決策、自動執(zhí)行的煤礦智能化技術(shù)閉環(huán)體系。

2.2 建設(shè)原則

（1）業(yè)務(wù)驅(qū)動、標(biāo)準(zhǔn)先行原則。建設(shè)智能化礦井要以礦井實際業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向，結(jié)合實際管理模式及運(yùn)行架構(gòu)，以解決安全生產(chǎn)、經(jīng)營管理的瓶頸問題為切入點，不追求華而不實的高端裝備、開發(fā)數(shù)據(jù)大屏等，而是以國家智能化礦井建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、驗收管理辦法等為依據(jù)，首先進(jìn)行頂層設(shè)計，制定礦井智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)及體系。要在統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下進(jìn)行，充分整合現(xiàn)有的自動化監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、信息化軟件等信息資源與數(shù)據(jù)資源，實現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)集成與業(yè)務(wù)集成，達(dá)到信息共享的目的。其次，規(guī)范礦井智能化建設(shè)過程，逐步提升礦井信息化的應(yīng)用效益。

（2）實用性與先進(jìn)性相統(tǒng)籌的原則。系統(tǒng)建設(shè)需要以滿足現(xiàn)有礦井的自動化、信息化與智能化業(yè)務(wù)需求為基礎(chǔ)，在合理的投資預(yù)算范圍內(nèi)，充分考慮業(yè)務(wù)發(fā)展需要來確定系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模。在系統(tǒng)功能方面，為確保系統(tǒng)的有效性與實用性，需要選擇合適的技術(shù)和產(chǎn)品，并通過優(yōu)化整合，使整個系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的性價比。在滿足系統(tǒng)平臺整體性與完整性的前提下，保證其整體技術(shù)水平處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，在5～10 年內(nèi)不落后或不被淘汰。

通過小測試提升學(xué)生對課程內(nèi)容持續(xù)關(guān)注度，測試可以采用線上線下兩種方式進(jìn)行。在職教云平臺上發(fā)布小測試、提問及頭腦風(fēng)暴等互動活動，評價采用分組互評、學(xué)生互評、教師參評等方式進(jìn)行。這個環(huán)節(jié)著重對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力進(jìn)行培養(yǎng)。由于課堂教學(xué)時間的限制，可以采用簽到功能逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行持續(xù)學(xué)習(xí)。

（3）整體性與可擴(kuò)展性原則。智能化礦井建設(shè)不是單個自動化子系統(tǒng)或某一專業(yè)系統(tǒng)的建設(shè)，而是對各個相關(guān)智能化軟硬件系統(tǒng)的整體集成與應(yīng)用擴(kuò)展，要求必須有穩(wěn)定、可靠、安全的系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺作為支撐。系統(tǒng)基礎(chǔ)支撐平臺既要滿足礦井日常安全與生產(chǎn)管理的需要，也要滿足應(yīng)急突發(fā)狀態(tài)下生產(chǎn)管理、應(yīng)急救援等的需要。作為系統(tǒng)基礎(chǔ)支撐平臺，尤其是在礦井領(lǐng)域，因生產(chǎn)環(huán)節(jié)多、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、生產(chǎn)環(huán)境具有危險性等因素，其擴(kuò)展功能可反映其能否具有長久的生命力。因此，根據(jù)礦井業(yè)務(wù)發(fā)展、生產(chǎn)工藝的需要，平臺需具備不斷接入并融合新的軟硬件子系統(tǒng)的能力，從而不斷加以完善。

（4）安全性原則。智能化礦井建設(shè)包括采掘等一線生產(chǎn)過程的信息化、自動化與智能化改造，涉及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、管理信息網(wǎng)絡(luò)、信息系統(tǒng)等，一旦黑客入侵或遭受病毒攻擊，將對礦井的安全生產(chǎn)、經(jīng)營管理造成重大損失。因此，智能化礦井需采用網(wǎng)絡(luò)層上的綜合立體安全信息防護(hù)手段，以防止非授權(quán)用戶訪問以及操作人員的越權(quán)、越界操作，確保工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的正常傳輸及控制指令的準(zhǔn)確到達(dá)，同時實現(xiàn)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的充分共享。井下相關(guān)智能化設(shè)備必須符合煤礦安全規(guī)程的要求，達(dá)到本質(zhì)安全或防爆安全的要求。針對通用型網(wǎng)絡(luò)與軟件，必須采取完善的安全保密措施，以保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 架構(gòu)設(shè)計

智能化礦井建設(shè)架構(gòu)設(shè)計是把整個礦井的安全生產(chǎn)、調(diào)度指揮、經(jīng)營管理等業(yè)務(wù)看作一個有機(jī)整體，在單個系統(tǒng)立項、設(shè)計與實施之前，需要進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計與分析，使各個分系統(tǒng)能夠遵循統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。各個分系統(tǒng)能夠與其它系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)集成，從而有效解決跨部門、跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合與業(yè)務(wù)協(xié)同等問題［14-15］。智能化礦井作為一個以礦井安全生產(chǎn)、經(jīng)營管理等業(yè)務(wù)為中心的系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)構(gòu)建“看得見、管得了、控得住”的智能化礦井業(yè)務(wù)體系，從而實現(xiàn)各部門間的橫向數(shù)據(jù)整合與業(yè)務(wù)協(xié)同，以及各級管理部門間的縱向數(shù)據(jù)貫通等。整個平臺的技術(shù)基礎(chǔ)架構(gòu)以GIS 地理信息（或透明化礦山平臺，二維三維相結(jié)合）與實時可視化組態(tài)軟件平臺為核心，以云計算、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)、動態(tài)決策支持和遠(yuǎn)程專家診斷技術(shù)為支撐，實現(xiàn)集礦井生產(chǎn)單元—區(qū)域總部—集團(tuán)總部安全生產(chǎn)協(xié)同管理及綜合展示等功能于一體的智能化礦井云管理服務(wù)一體化綜合管控平臺。因此，基于該理念，智能化礦井的綜合應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計自下而上可劃分為：設(shè)備感知層、過程控制與數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)整合與執(zhí)行層、經(jīng)營管理層、智能決策層，共5 層，每一層實現(xiàn)相關(guān)基礎(chǔ)功能，同時整層作為一個有機(jī)整體，如圖1 所示。

智能化礦井是基于空間與時間四維地理信息、云計算、大數(shù)據(jù)、計算機(jī)軟件及各種網(wǎng)絡(luò)，集成應(yīng)用各類傳感感知、數(shù)據(jù)通信、自動控制、智能決策等技術(shù)，對礦山信息化、工業(yè)自動化技術(shù)進(jìn)行深度融合，能夠?qū)崿F(xiàn)礦山企業(yè)所有信息的精準(zhǔn)實時采集、高可靠網(wǎng)絡(luò)化傳輸、規(guī)范化信息集成、實時可視化展現(xiàn)及生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動化運(yùn)行，能為各類決策提供智能化服務(wù)的數(shù)字化智能體，并可針對“人、機(jī)、環(huán)”的風(fēng)險、隱患、故障及危險源進(jìn)行提前預(yù)知與防治，從而使整個礦山具有自我學(xué)習(xí)、分析與決策的能力。智能化礦井信息協(xié)同架構(gòu)如圖2 所示。

Fig.1 Application architecture圖1 應(yīng)用架構(gòu)體系

Fig.2 Intelligent mine information collaboration architecture圖2 智能化礦井信息協(xié)同架構(gòu)

智能化礦井系統(tǒng)在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺提供的高速、可靠的物聯(lián)通道上，實現(xiàn)現(xiàn)場層、生產(chǎn)層、存儲層、控制層、應(yīng)用層與展現(xiàn)層的業(yè)務(wù)透明化管理，以及各層對應(yīng)的技術(shù)狀態(tài)演化、信息感知、快速交換、主動服務(wù)、智能決策與對外交流的協(xié)同運(yùn)行，體現(xiàn)了從基礎(chǔ)到高級應(yīng)用的依賴關(guān)系，也展現(xiàn)了其建設(shè)施工順序、各階段的標(biāo)志成果及里程碑。智能化礦井建設(shè)的整體技術(shù)特征建立在礦井?dāng)?shù)字化基礎(chǔ)上，應(yīng)用現(xiàn)代智能化理念完成礦山信息的精準(zhǔn)實時采集、網(wǎng)絡(luò)化傳輸、自動化運(yùn)行與智能化服務(wù)等。其基本技術(shù)內(nèi)涵是將現(xiàn)代信息及控制技術(shù)與傳統(tǒng)采礦技術(shù)相融合，在紛繁復(fù)雜的資源開采信息背后，通過智能化系統(tǒng)自動找出最高效、安全、環(huán)保的生產(chǎn)路徑，對礦井生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行最佳的協(xié)同運(yùn)行控制，并根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境特征以及生產(chǎn)工序、生產(chǎn)計劃的要求，自動創(chuàng)造全新的礦井安全生產(chǎn)與經(jīng)營管理控制流程。

3 數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能化礦井建設(shè)技術(shù)路徑探索

3.1 數(shù)據(jù)架構(gòu)

智能化礦井?dāng)?shù)據(jù)架構(gòu)是以礦井安全生產(chǎn)、經(jīng)營管理等業(yè)務(wù)流程分析為基礎(chǔ)，描述智能化礦井整體涵蓋的信息資源及其設(shè)計規(guī)劃分類目標(biāo)體系，建立智能化礦井的概念數(shù)據(jù)模型與元數(shù)據(jù)管理規(guī)則。智能化礦井的數(shù)據(jù)架構(gòu)是整個平臺應(yīng)用與管理的基礎(chǔ)，其根據(jù)業(yè)務(wù)功能架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，根據(jù)技術(shù)架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)與實現(xiàn)。

通過科學(xué)、有效地構(gòu)建信息資源整合服務(wù)支撐層，結(jié)合信息資源相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為數(shù)據(jù)整合與信息匯聚提供基礎(chǔ)支撐性服務(wù)，進(jìn)而實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的聚合，將智能化礦井?dāng)?shù)據(jù)資源聚合為五大信息庫：生產(chǎn)業(yè)務(wù)信息庫、安全監(jiān)測監(jiān)控信息庫、安全生產(chǎn)輔助決策信息庫、基礎(chǔ)地理信息庫、數(shù)據(jù)交換與共享信息庫，從而為各業(yè)務(wù)管理部門、各板塊業(yè)務(wù)公司管理層、各板塊業(yè)務(wù)人員等用戶提供信息資源的目錄服務(wù)、存儲服務(wù)、交換服務(wù)、日志服務(wù)與檢索服務(wù)。

3.2 實施路線

根據(jù)《智能煤礦信息系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范》GB/T 34679-2017、《煤炭工業(yè)智能化礦井設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51272-2018 的要求，按照智能化礦井“總體規(guī)劃、分步實施、因地制宜、效益優(yōu)先”的總體原則，全面實施基于物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺、礦山數(shù)據(jù)倉庫、工業(yè)自動化系統(tǒng)、安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)與可視化平臺、安全保障系統(tǒng)、生產(chǎn)技術(shù)管理系統(tǒng)、礦山ERP 系統(tǒng)以及基于生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)人員互連互通的四維綜合指揮調(diào)度系統(tǒng)。

（1）為夯實智能基礎(chǔ)工程、優(yōu)化系統(tǒng)、簡化生產(chǎn)環(huán)節(jié)、減員增效，大力推進(jìn)礦井安全基礎(chǔ)建設(shè)，實現(xiàn)礦井生產(chǎn)系統(tǒng)格局優(yōu)化，努力打造集約、安全、高效的現(xiàn)代化礦井，并在信息化、數(shù)字化和智能化開采技術(shù)成果基礎(chǔ)上，初步構(gòu)建智能化礦井系統(tǒng)框架，實現(xiàn)采掘運(yùn)主要環(huán)節(jié)中單個系統(tǒng)、單項技術(shù)的智能化決策與自動化運(yùn)行，以及工作面內(nèi)無人操作、有人巡視、遠(yuǎn)程監(jiān)控的自動化生產(chǎn)。

Fig.3 Intelligent mine application architecture圖3 智能化礦井應(yīng)用架構(gòu)

（2）將現(xiàn)有的生產(chǎn)系統(tǒng)、安全避險“六大系統(tǒng)”、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)等接入智能化礦井信息平臺，在完善信息系統(tǒng)架構(gòu)、構(gòu)建傳感感知系統(tǒng)與工業(yè)自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行多系統(tǒng)、多功能、多數(shù)據(jù)集成與融合，通過礦山數(shù)據(jù)倉庫和各種服務(wù)軟件實現(xiàn)深度集成與互連互通，對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、清洗、聚集、匯總及壓縮定制，為各系統(tǒng)的深層應(yīng)用提供服務(wù)。

（3）根據(jù)礦井實際情況對調(diào)度信息平臺的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)進(jìn)行完善，通過升級工業(yè)環(huán)網(wǎng)以達(dá)到核心為全萬兆、主干傳輸為萬兆、接入為千兆與百兆的要求，配置5G+無線通信系統(tǒng)實現(xiàn)井下、地面的無線視頻通信，建立礦山數(shù)據(jù)倉庫以滿足智能化礦井建設(shè)對信息存儲、處理、應(yīng)用的要求。

（4）根據(jù)智能化礦井建設(shè)要求，所有感知與監(jiān)測子系統(tǒng)應(yīng)提供遠(yuǎn)程通訊開放接口，并自動按照實時數(shù)據(jù)交換方式向礦井?dāng)?shù)據(jù)倉庫的實時數(shù)據(jù)庫提交數(shù)據(jù)。因此，需對現(xiàn)有功能無法滿足智能化礦井建設(shè)要求的系統(tǒng)進(jìn)行軟件升級與功能擴(kuò)充，或開發(fā)建設(shè)新系統(tǒng)，并對智能化礦井傳感感知體系進(jìn)行建設(shè)。同時，在已建成或即將建成的工業(yè)自動化子系統(tǒng)的協(xié)議、數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)上，繼續(xù)推進(jìn)其它工業(yè)自動化子系統(tǒng)建設(shè)。詳細(xì)實施路線如圖4 所示。

Fig.4 Implementation roadmap of intelligent mine圖4 智能化礦井實施路線

4 結(jié)語

在國家大力推進(jìn)智能化礦井建設(shè)之際，全國71 處礦井被列為首批國家智能化建設(shè)示范礦井，在建設(shè)過程中基本都根據(jù)礦井自身特色，結(jié)合技術(shù)演進(jìn)路徑進(jìn)行智能化礦井整體設(shè)計，包括技術(shù)架構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)演進(jìn)之路，以及建設(shè)完成后達(dá)到的效果。本文深入剖析當(dāng)前智能化礦井建設(shè)過程中礦井單位在管理理念、技術(shù)架構(gòu)、數(shù)據(jù)流向、人才培養(yǎng)等方面面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，結(jié)合中國煤炭學(xué)會《智能化煤礦（井工）分類、分級技術(shù)條件與評價》（T/CCS01-2020）的分級分類條件與評價標(biāo)準(zhǔn)，列出建設(shè)達(dá)到I 類高級智能化煤礦的具體目標(biāo)、建設(shè)原則及步驟，并給出應(yīng)用架構(gòu)體系與協(xié)同信息架構(gòu)體系，最后結(jié)合數(shù)據(jù)驅(qū)動的業(yè)務(wù)模式，提出智能化礦井建設(shè)技術(shù)框架體系及其實施路線圖。當(dāng)前智能化礦井建設(shè)仍處于探索階段，本文提出的部分框架已在井下逐步實施，但數(shù)據(jù)驅(qū)動的基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的智能化礦井尚沒有一個成熟、標(biāo)準(zhǔn)化的模式。因此，本文提出的智能化礦井可為當(dāng)前礦井的智能化建設(shè)提供參考，后續(xù)還將逐步進(jìn)行完善。