涂云濤

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西 南昌 330000）

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等新一代信息科技的發(fā)展和其在科學(xué)物理行業(yè)的廣泛運(yùn)用，智能化變成繼現(xiàn)代化、電化、信息化管理、全球信息革命以后又一個(gè)具備深入認(rèn)知、深層互連和智能運(yùn)用特性的大數(shù)據(jù)概念定義應(yīng)時(shí)而生。礦山企業(yè)的生產(chǎn)制造和運(yùn)營管理也因地質(zhì)環(huán)境的開采繁雜、生產(chǎn)系統(tǒng)巨大、采掘自然環(huán)境變化多端等緣故，具備有別于其他行業(yè)的獨(dú)特性。因而，在礦山開采形成自動化技術(shù)、數(shù)字化的基礎(chǔ)上，把建筑智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)用到礦山工程上，努力建設(shè)綠色、智能、可持續(xù)性發(fā)展的智慧礦山已變成重中之重。

1 建筑智能化

建筑智能化是現(xiàn)代持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)物，它是將多媒體、計(jì)算機(jī)、通信等多種先進(jìn)技術(shù)合理地結(jié)合在一起，對建筑內(nèi)所涉及的信息資源進(jìn)行科學(xué)管理，從而為使用者提供優(yōu)質(zhì)的信息服務(wù)，是智能化建筑建設(shè)的必然要求。在建筑中采取合理的措施對系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、管理、服務(wù)等各個(gè)要素進(jìn)行合理的優(yōu)化組合，最終滿足現(xiàn)代信息時(shí)代的發(fā)展要求，并能為人們提供安全、舒適、方便的一項(xiàng)現(xiàn)代化建筑智能化。建筑智能化系統(tǒng)在工程建設(shè)中的具體應(yīng)用，為使智能化建筑物的功能得以合理發(fā)揮，智能建筑應(yīng)滿足下列兩項(xiàng)要求：

（1）在具體應(yīng)用過程中，智能系統(tǒng)能夠滿足用戶的基本需求，從而為用戶提供一個(gè)良好的居住環(huán)境，或?yàn)楣ぷ魅藛T實(shí)際工作內(nèi)容的展開提供相應(yīng)的創(chuàng)意。

（2）在具體應(yīng)用過程中，智能化工程建筑的管理方法、運(yùn)作、維護(hù)保養(yǎng)等各種各樣通訊設(shè)備務(wù)必要有效，并做好相對應(yīng)的健全工作中，要能立即、精確地與外部建立聯(lián)系，盡量避免過多資金投入。

2 礦山工程的建筑智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能化礦山開采是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是礦山工程技術(shù)和管理模式、管理手段以及與5 G移動互聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)光纖、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等信息內(nèi)容技術(shù)相結(jié)合的全新升級。智能化礦山開采是一種智能化、可信賴、經(jīng)濟(jì)高效、低碳環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的礦山管理新模式。

2.1 核心特征

智慧礦山在大數(shù)據(jù)信息時(shí)代的發(fā)展模式下，將“智能”的核心理念實(shí)際運(yùn)用到礦山的開采行業(yè)中。所以，智能化礦山以深層次認(rèn)知、深層互連、智能運(yùn)用為本質(zhì)特征，致力于完成更深層次的認(rèn)知、更加深入的聯(lián)接、更廣范疇的智能運(yùn)用。

（1）更深層次的認(rèn)知。智慧礦山的基礎(chǔ)是物聯(lián)網(wǎng)認(rèn)知。礦山企業(yè)是一個(gè)繁雜的生產(chǎn)系統(tǒng)，隨著綜合性機(jī)械自動化和自動化技術(shù)水平持續(xù)提升，及其生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，企業(yè)對生產(chǎn)管理和操作規(guī)程的要求也越來越高，必須安裝各種傳感器，在礦山開采生產(chǎn)制造、經(jīng)營和管理的各個(gè)領(lǐng)域選用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有關(guān)技術(shù)，以完成對礦山開采的人員定位系統(tǒng)、無線通訊、機(jī)械設(shè)備(綜合自動化技術(shù))、自然環(huán)境(安全探測、礦壓探測等)等數(shù)據(jù)信息的整體性、全面性認(rèn)知。

（2）更全方位的聯(lián)接。智能化礦山開采的傳感檢測、操縱、管理方法及決策支持系統(tǒng)日趨繁雜，必須依靠通信網(wǎng)絡(luò)、信息內(nèi)容集成化等技術(shù)，完成系統(tǒng)軟件內(nèi)部、系統(tǒng)軟件中間跨行業(yè)、跨時(shí)空的數(shù)據(jù)共享，通過及時(shí)、靠譜、全方位的方法來獲取對礦山開采有利的信息內(nèi)容，從而減少信息獲取的時(shí)間以及資金投入。

（3）更普遍的智能運(yùn)用。礦山開采工程的多元性，將傳統(tǒng)式控制理論與管理模式作為基本規(guī)范，綜合人工智能、自動控制、計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)、電子信息科學(xué)、管理方法工程、計(jì)算機(jī)視覺、信息論基礎(chǔ)等多綜合知識，選用更為合理的智能操縱和管理方案，完成礦山開采系統(tǒng)工程的智能化。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

以礦山開采系統(tǒng)工程為管理中心，搭建智慧礦山系統(tǒng)，運(yùn)用當(dāng)代管理方法和新一代信息科技，提升物質(zhì)步驟、信息內(nèi)容步驟、操縱步驟，包括專業(yè)知識的積累、應(yīng)用價(jià)值的積累等，構(gòu)成一個(gè)涵蓋礦山生產(chǎn)經(jīng)營各個(gè)階段的復(fù)雜智能系統(tǒng)。從智能礦山的特征出發(fā)分析基本建設(shè)，明確提出了物聯(lián)網(wǎng)認(rèn)知層、深層互聯(lián)層、智能網(wǎng)絡(luò)層的總體架構(gòu)。在圖1中可以看到。

圖1 智慧礦山總體架構(gòu)

（1）物聯(lián)認(rèn)知層。認(rèn)知層承擔(dān)對物體開展鑒別，并搜集信息內(nèi)容。傳感器由許多感知元件組成，這些傳感器能感知環(huán)境、機(jī)電工程、工作人員等信息，例如風(fēng)力、排風(fēng)量、溫度、速度比、振動、工作電壓、電流、輸出功率等，傳感元件包括甲烷、O2、錨桿壓力、擊穿應(yīng)力、頂板離層環(huán)境等，也有方向跑偏、堆煤、粉塵、輸送帶移動等感應(yīng)器，也有煤場料位、水位計(jì)、監(jiān)控?cái)z像頭、 RFID等感應(yīng)器。在礦山路面、礦井創(chuàng)建起很多的感應(yīng)器感測器系統(tǒng)軟件。

（2）深層互聯(lián)層。連接網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)層負(fù)責(zé)根據(jù)未來基礎(chǔ)設(shè)施安裝網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，自物聯(lián)認(rèn)知層將各種信息內(nèi)容傳輸給網(wǎng)絡(luò)層。在路面、礦山開采下、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、光電轉(zhuǎn)換器、無線路由器、服務(wù)器防火墻、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等機(jī)器設(shè)備上面開展了布線，并且根據(jù) PHS或 WiFi網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線網(wǎng)覆蓋，共同組成一個(gè)覆蓋所有煤礦的移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

（3）智能網(wǎng)絡(luò)層。智能網(wǎng)絡(luò)層給予通用性、靈便、智能的業(yè)務(wù)流程。礦山開采智能化系統(tǒng)重點(diǎn)包含礦山開采綜合性自動系統(tǒng)，員工智能管理系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)，緊急情況指揮系統(tǒng)，3 DGIS系統(tǒng)，安全性智能管理系統(tǒng)等，最后按照電力線通信業(yè)務(wù)平臺傳送到網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行統(tǒng)一管理，真正實(shí)現(xiàn)了礦井“采、掘、運(yùn)、風(fēng)、水、電、安”生產(chǎn)制造階段的信息化管理、自動化技術(shù)、智能化系統(tǒng)操控，從而實(shí)現(xiàn)礦井生產(chǎn)制造和作業(yè)管理的升級。

3 建筑智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)在礦山工程的具體應(yīng)用分析

3.1 物聯(lián)化

物聯(lián)化指根據(jù)感應(yīng)器將由此可見性拓展到礦山開采系統(tǒng)，給予一種新的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)源，這類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)源之前沒法應(yīng)用(不能用或數(shù)據(jù)采集花費(fèi)過高)。物化層關(guān)鍵包含各種各樣感應(yīng)器、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)、可編程邏輯控制板、分布式系統(tǒng)智能感應(yīng)器等，其基本是操縱模塊，并有很多實(shí)體線基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。應(yīng)用當(dāng)代無線通訊技術(shù)代表著不用應(yīng)用物理布線，可將傳感器和致動器置于一個(gè)環(huán)境中。礦井開采地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，生產(chǎn)系統(tǒng)龐大，采掘自然環(huán)境變化頻繁，因此必須利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對整個(gè)采掘過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，以獲取更多的信息。礦山開采客體、工業(yè)設(shè)備、各種各樣系統(tǒng)均可按深入感知的規(guī)定，根據(jù)傳感器和數(shù)據(jù)信息獲取裝置，以傳感器表現(xiàn)出物體的靜態(tài)數(shù)據(jù)，動態(tài)特征。為保證煤礦安全生產(chǎn)，必須開展信息內(nèi)容認(rèn)知獲取工作：①對煤礦災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行感知，完成各類災(zāi)害安全事故的預(yù)警信息預(yù)測；②感知礦山開采周邊的安全環(huán)境，完成主動型安全性維護(hù)；③感知礦山機(jī)械設(shè)備的一切正常運(yùn)作狀況，完成預(yù)料維護(hù)保養(yǎng)。

3.2 互聯(lián)化

互聯(lián)化的目地是將各種輸入數(shù)據(jù)信息投射到重要事件中的一種服務(wù)，這種服務(wù)可以與其它在所有礦井中存在的相關(guān)信息內(nèi)容緊密結(jié)合，從而生成豐富的數(shù)據(jù)庫，以改進(jìn)管理決策。互連層包含了互連工具軟件、各種互連方法以及適用于智能應(yīng)用的套件，根據(jù)各種各樣通訊設(shè)備將信息內(nèi)容部分歸納、全局性歸納，完成系統(tǒng)軟件的按需組成、實(shí)際操作、提升，最終依據(jù)智能化、多元化開展生產(chǎn)活動，并最終通過機(jī)器設(shè)備將其反饋給客戶。在礦山開采工程中，能夠與之同時(shí)存在的控制系統(tǒng)數(shù)百甚至上千個(gè)，每一個(gè)都執(zhí)行著自己特定的任務(wù)。當(dāng)今，國家煤礦安全監(jiān)察局已基本上進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)控、人員定位系統(tǒng)、應(yīng)急避險(xiǎn)、壓風(fēng)逃生、供電援救、通信聯(lián)系等系統(tǒng)軟件的基本建設(shè)。要合理地檢測這些地區(qū)，就必須將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)監(jiān)測合理地集成化起來，在互聯(lián)網(wǎng)的層面上達(dá)到目標(biāo)。互聯(lián)性的核心技術(shù)和作用要求以下：①事件處理和業(yè)務(wù)流程。主題活動和流程；數(shù)據(jù)信息標(biāo)志、結(jié)合和關(guān)聯(lián)。②大數(shù)據(jù)挖掘與融合；行業(yè)有關(guān)信息實(shí)體模型；可互操作性信息內(nèi)容架構(gòu)；數(shù)據(jù)集成；協(xié)同數(shù)據(jù)庫管理。③過程集成化；拓展現(xiàn)有系統(tǒng)并開放新的工作流程；檢測工作流程；向系統(tǒng)和員工提供信息內(nèi)容。

3.3 智能化

智能化是數(shù)學(xué)算法和統(tǒng)計(jì)分析工具在信息系統(tǒng)集成方面的新進(jìn)展?；谥悄芟到y(tǒng)軟件和專用工具，完成了智能層的模擬仿真，實(shí)現(xiàn)了結(jié)果預(yù)測分析、情景模型和輔助管理方法，使管理決策更加科學(xué)。礦山開采管理者對專用工具和操作界面(連接運(yùn)用和數(shù)據(jù)信息)的了解、需求是完成智能化的重要。智能關(guān)鍵反映在下列好多個(gè)層面：①根據(jù)用戶需要，按需提供多種形式的服務(wù)項(xiàng)目；②具有普遍性，即服務(wù)項(xiàng)目在任何時(shí)候都是可行的；③具有靈活性，即服務(wù)項(xiàng)目在任何時(shí)候都是可行的；④具有全面性，即根據(jù)測算方法的復(fù)雜性和數(shù)學(xué)分析模型的復(fù)雜性，為決策人員提供智能改進(jìn)服務(wù)。基于以上特點(diǎn)，智能化礦山的主要應(yīng)用有：計(jì)算機(jī)終端服務(wù)器、電話、移動收集、智能終端設(shè)備、 IPTV、電視、手機(jī)視頻、三維圖形終端、實(shí)體模型終端設(shè)備等。

4 結(jié)語

信息時(shí)代的深入發(fā)展，給人們社會經(jīng)濟(jì)生活帶來便利的同時(shí)，建筑智能化的發(fā)展也給工程行業(yè)帶來了更加智能、靈活的技術(shù)。在礦山開采工程上應(yīng)用建筑智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠促進(jìn)礦山開采工程的技術(shù)發(fā)展，形成智能化礦山。