智慧礦山建設(shè)的一些思考

智慧礦山建設(shè)的一些思考摘要：智慧礦山是建立在礦山數(shù)字化、信息化、虛擬化、智能化、集成化基礎(chǔ)之上，結(jié)合礦山科學(xué)技術(shù)、三維可視化技術(shù)、信息科學(xué)、人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算，完成礦山企業(yè)所有信息的精準(zhǔn)適時采集、網(wǎng)絡(luò)化傳輸、數(shù)據(jù)規(guī)范化集成、可視化展現(xiàn)、自動化操作和智能化服務(wù)。關(guān)鍵詞：智慧礦山；建設(shè)；策略引言隨著“智慧礦山”概念的提出，國內(nèi)眾多學(xué)者和機構(gòu)從不同角度對智慧礦山建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)和建設(shè)方案提出了各自的看法及思路，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對推動礦山建設(shè)向智能化方向發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。1智慧礦山的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢由于我國大多數(shù)礦山的地質(zhì)條件惡劣，生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜，安全生產(chǎn)條件差，所以在生產(chǎn)過程中引起很多問題，如果不及時采取有效措施，則可能導(dǎo)致重大事故在這樣的背景下，大型國有礦山行業(yè)將積極引進先進的信息和自動化技術(shù)，以信息系統(tǒng)為平臺，以自動化管理為手段來實現(xiàn)遠程集中自動化管理，從而減少了人員，提高了效率。但是，在現(xiàn)階段，中國大多數(shù)礦山安全管理系統(tǒng)相對于其他系統(tǒng)是獨立存在的，導(dǎo)致重復(fù)投資，浪費資源，無法實現(xiàn)信息共享、數(shù)據(jù)暢通。在過去20年中，在國內(nèi)礦山行業(yè)的信息化建設(shè)過程中大致分為以下四個階段：第一階段是業(yè)務(wù)信息的電子化階段：單獨的電子設(shè)備用于收集數(shù)據(jù)，并以文本、電子報告等形式記錄為電子業(yè)務(wù)信息。第二階段是數(shù)字礦山：數(shù)字礦山信息管理系統(tǒng)用于礦山生產(chǎn)進度管理、設(shè)備設(shè)施管理、銷售信息管理等各種業(yè)務(wù)，將大量的結(jié)構(gòu)化的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，讓使用人員可以實時掌握和管理礦山的運營第三階段是虛擬礦山或全息數(shù)字礦山：將整個礦山的真實情況以及各方面的相關(guān)數(shù)據(jù)都繼承下來，做到整個礦山包括井下真實場景以虛擬現(xiàn)實的形式再現(xiàn)展示，做到輔助分析決策。第四階段是智慧礦山：在全息數(shù)字礦山的基礎(chǔ)上，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使用其中，系統(tǒng)集成，數(shù)據(jù)融通，實現(xiàn)管理、控制和監(jiān)督的集成，再將人工智能技術(shù)使用其中，實現(xiàn)科學(xué)和智能的管理決策，再利用自動定位和導(dǎo)航技術(shù)實現(xiàn)采礦的自動化和無人化。由于國家對礦山安全、信息化和自動化的要求不斷提高，在國家政策、科學(xué)部署和各礦業(yè)主管人員有效實施的指導(dǎo)下，基于物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實、AI人工智能等技術(shù)的智慧礦山平臺建設(shè)無疑將帶來巨大的飛躍。2智慧礦山建設(shè)思路智能采礦技術(shù)要實現(xiàn)智慧礦山的目標(biāo)更重要的是礦山開采裝備智能化，發(fā)展礦山智能化開采物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、基于透明地質(zhì)的大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)開采技術(shù)、采掘裝備協(xié)同控制技術(shù)和基于大數(shù)據(jù)和云平臺的礦山裝備智能運維技術(shù)非常重要，借助5G無線網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)和精準(zhǔn)定位技術(shù)，實現(xiàn)無人礦卡和遠程挖掘的完美配合，通過自主感知技術(shù)、信息傳輸技術(shù)、信息處理技術(shù)、采礦技術(shù)融合，實現(xiàn)對礦山開采可視化、數(shù)字化、智能化，最終實現(xiàn)智能采礦?；诖髷?shù)據(jù)分析的礦山智能預(yù)警方法研究基于企業(yè)安全監(jiān)測系統(tǒng)，全面梳理整合基礎(chǔ)信息，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)深度應(yīng)用。（1）基于云平臺的泛在連接,建設(shè)邊緣云和5G+邊緣計算，采集礦壓、地下水位和流量、瓦斯、溫度、濕度、一氧化碳等數(shù)據(jù),構(gòu)成礦山監(jiān)測大數(shù)據(jù),針對煤礦隱患、事故、重大危險源、煤礦綜合風(fēng)險指標(biāo)、煤礦事故風(fēng)險指標(biāo)、重大危險源等多維在線分析及關(guān)聯(lián)關(guān)系挖掘,為煤礦決策提供支持。（2）研究礦井水害形成機理，以礦井長期水文監(jiān)測數(shù)據(jù)為驅(qū)動，采用大數(shù)據(jù)與人工智能探索水害預(yù)警新途徑;利用粒計算將瓦斯和礦壓數(shù)據(jù)進行信息?；缓罄萌斯ぶ悄芗夹g(shù)對瓦斯和礦壓進行預(yù)測，實現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)測、智能預(yù)警和超前預(yù)警；研究無網(wǎng)格SPH方法的計算效率精度和收斂性，以及在水害預(yù)警和礦壓預(yù)警中的適用性。三維模擬仿真技術(shù)在礦山數(shù)字化的基礎(chǔ)上，借助虛擬現(xiàn)實、三維模擬和人工智能技術(shù)以及各類安全監(jiān)測數(shù)據(jù)對礦山生產(chǎn)進行監(jiān)控與分析，從而為礦山的開采設(shè)計、安全管理及應(yīng)急救援提供技術(shù)支撐，實現(xiàn)對礦山生產(chǎn)環(huán)境、工藝過程、運輸車輛、設(shè)備運行狀態(tài)等環(huán)節(jié)的實時監(jiān)測與動態(tài)仿真，有效地解決了多源空間數(shù)據(jù)集成、礦山生產(chǎn)環(huán)境可視化與一致性表達、生產(chǎn)作業(yè)協(xié)同調(diào)度與管理等問題。安全監(jiān)控系統(tǒng)在礦山企業(yè)的整個經(jīng)營中，安全生產(chǎn)是一個從未改變的重要課題。在生產(chǎn)過程中，礦山生產(chǎn)人員、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)環(huán)境存在許多不確定性，經(jīng)常會發(fā)生緊急情況。因此，在礦山生產(chǎn)期間，必須有效地監(jiān)視和定位生產(chǎn)人員、生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)材料，并及時收集工作環(huán)境的數(shù)據(jù)。當(dāng)前，大多數(shù)礦山都安裝了安全監(jiān)控和人員定位系統(tǒng)，但是該系統(tǒng)與其他系統(tǒng)不能互聯(lián)互通，這使得監(jiān)視系統(tǒng)和定位系統(tǒng)無法發(fā)揮重要作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于礦山安全監(jiān)控系統(tǒng)中，該系統(tǒng)由身份卡、讀卡器、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)、安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)軟件組成，不僅可以對生產(chǎn)人員和生產(chǎn)設(shè)備進行定位，還可以收集工作環(huán)境的數(shù)據(jù)并實時進行數(shù)據(jù)傳輸，安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進行科學(xué)的分析和計算，對即將發(fā)生的緊急情況進行預(yù)判，及時將預(yù)警信息發(fā)送到井下。與其他行業(yè)相比，礦山行業(yè)存在許多危害，因此對采礦過程中對主要危害進行監(jiān)視、預(yù)警和緊急處理有更高的要求。因此，需要以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)平臺，與物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同處理，通過有效的災(zāi)害評估，可以對災(zāi)害進行預(yù)判，實現(xiàn)礦山危害的動態(tài)監(jiān)控和現(xiàn)場預(yù)警。通過基于GIS技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)，將每個獨立的監(jiān)視對象連接起來，創(chuàng)建基本的空間數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)危害監(jiān)測、預(yù)警分析、趨勢分析、應(yīng)急管理等功能。設(shè)備維修管理維修管理是設(shè)備管理的重要組成部分，以建立預(yù)防性維修為目標(biāo)，通過建立維修標(biāo)準(zhǔn)知識庫，確定設(shè)備的維修時間、維修種類（大、中、小修等）及維修內(nèi)容，系統(tǒng)自動統(tǒng)計維修所需的人力、資金、備件、維修工具等；另外，某個維修所需的人力、資金、備件、維修工具等要同整個系統(tǒng)人力資源計劃、資金使用計劃、備件庫等關(guān)聯(lián)起來，以便企業(yè)從整體考慮，合理安排維修計劃。智能物流系統(tǒng)礦山生產(chǎn)中需要大量爆炸物，許多礦山事故都涉及濫用和處理爆炸物，因此，爆炸物流量控制是極其重要的控制環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的管理方法難以精確控制，物聯(lián)網(wǎng)可以通過二維碼、RFID識別技術(shù)來管控爆炸物的流量。同時，它與人員定位系統(tǒng)和車輛管理系統(tǒng)結(jié)合使用，統(tǒng)計爆炸物的數(shù)量，識別接收爆炸物的人員和記錄爆炸物的使用情況，從而杜絕因爆炸物管理不善引起的安全事故。智能化煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與裝備(1)物聯(lián)網(wǎng)位置服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)位置服務(wù)是建立在超寬帶定位技術(shù)的基礎(chǔ)上，并且能夠在復(fù)雜的工作面上進行操作，可以針對現(xiàn)場的實質(zhì)情況作出進一步的分析，來精確定位數(shù)據(jù)的一種算法，并以慣導(dǎo)及激光雷達輔助其進行精準(zhǔn)定位，建立一個完善的協(xié)同定位平臺。該平臺能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自主功能，而且還能夠智能化補償走時與晶振出現(xiàn)的誤差現(xiàn)象，實現(xiàn)對設(shè)備及操作設(shè)備的人員及設(shè)備運轉(zhuǎn)速度進行精確的定位計算，以此避免設(shè)備在運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)碰撞故障，保證設(shè)備及人員的安全。(2)物聯(lián)網(wǎng)云計算服務(wù)?；ヂ?lián)網(wǎng)云計算是將分布式計算作為基礎(chǔ)，并且構(gòu)建出綜合采礦工作面大數(shù)據(jù)的計算構(gòu)架，從而得到最標(biāo)準(zhǔn)的算法庫，實現(xiàn)綜合數(shù)據(jù)體系的實時分析、聚類，實現(xiàn)主流數(shù)據(jù)可視化工具的研發(fā)并與外部數(shù)據(jù)實現(xiàn)互交互補。結(jié)語智慧礦山是一個科學(xué)、系統(tǒng)的概念，在礦山數(shù)字化的基礎(chǔ)上，將人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、機器人、智能裝備等與現(xiàn)代礦山開發(fā)利用深度融合，形成全面感知、實時互聯(lián)、分析決策、自主學(xué)習(xí)