智能化礦山與智能化開采技術的發(fā)展方向

智能化礦山與智能化開采技術的發(fā)展方向摘要：基于計算機網(wǎng)絡技術、人工智能技術等不斷創(chuàng)新優(yōu)化煤礦開采技術，逐步實現(xiàn)煤炭產業(yè)的智能化應用和發(fā)展，不斷提升煤炭資源的開采效率，建立更安全、更完善的煤礦生產體系，是保障我國煤炭產業(yè)資源開采安全性、調整我國能源資源結構和促進煤礦智能化開采技術水平快速提升的關鍵一步。傳統(tǒng)的煤炭開采技術很難滿足現(xiàn)階段煤炭產業(yè)智能化應用的基本需要。在此背景下，對煤礦智能開采技術研究現(xiàn)狀及未來展望的分析探討，具備重要理論意義與現(xiàn)實價值。以智能化礦山建設為背景，介紹了基于5G通信技術的智能化礦山建設總體思路，并提出了具體建設方案，以供5G智能化礦山建設參考。關鍵詞：智能化；礦山；開采技術；發(fā)展方向中圖分類號：ＴＤ８２３文獻標識碼：A引言我國智能化煤礦建設是基于礦山自動化技術和物聯(lián)網(wǎng)技術相結合而提出的，井工煤礦的最終目標就是實現(xiàn)井下無人操作。智能化開采已經(jīng)上升到國家層面，并成為行業(yè)共識，全國已掀起一股智能化開采的浪潮，推動我國煤炭工業(yè)的第四次技術革命。探究了煤礦智能化發(fā)展過程中精確定位系統(tǒng)技術、現(xiàn)場環(huán)境檢測技術、數(shù)據(jù)分析技術和視頻監(jiān)控技術等開采技術的發(fā)展現(xiàn)狀，并對未來較長時間內煤礦智能化開采技術的發(fā)展進行展望分析，旨在為不斷提高我國煤礦智能化開采技術的研究水平和應用水平帶來更多的參考和借鑒。1煤礦智能化概述煤礦智能化是我國煤礦工業(yè)生產的全新形式，也是我國煤礦工業(yè)可持續(xù)性健康發(fā)展和穩(wěn)步發(fā)展的基礎支撐。煤礦智能化主要是將計算機網(wǎng)絡技術、傳感技術、自動化技術以及其他各項技術融為一體，形成更加標準、更加完善、更加一體、更加健全的覆蓋煤礦產業(yè)鏈全過程的全面感知體系，形成煤炭資源開采的全數(shù)據(jù)傳輸通道，是為煤炭資源開采的數(shù)據(jù)傳輸、應用分析等提供數(shù)據(jù)支撐的服務平臺。煤礦智能化將大數(shù)據(jù)信息技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、人工智能技術、計算機網(wǎng)絡技術等多項先進的科學技術融為一體，使煤炭資源的開采過程更加自動化、智能化和科學化，實現(xiàn)煤炭資源開采過程的全過程管控與全流程控制，使煤炭資源的開采效率能夠得到大幅度的提升，也把發(fā)生安全事故的可能性降到最低，保證煤炭資源開采的安全性，為煤炭資源開采企業(yè)提供更有力的安全保障，也為煤礦生產企業(yè)提升經(jīng)濟效益和市場競爭力提供支持。另一方面，煤礦智能化體系的發(fā)展符合現(xiàn)階段我國環(huán)境保護的基本策略要求，能夠實現(xiàn)煤炭資源開采企業(yè)由傳統(tǒng)模式下的粗放型管理向綠色環(huán)保管理的工作模式的轉變。在此過程中，煤礦智能化能根據(jù)煤礦資源開采不同階段的實際生產現(xiàn)狀，結合煤炭資源開采初期、開采中期和開采末期的不同特征形成管理平臺，利用不同的管理功能形成不同的結構服務，包括煤炭資源開采過程中的綜合管理服務模塊、煤礦井下定位導航服務模塊、煤礦采掘運輸信息傳輸和管理模塊、井下空間視頻監(jiān)控模塊、井下空間三維景象模擬模塊以及井下空間危險系數(shù)感知示警模塊、智能化無人操作系統(tǒng)管理模塊等諸多方面的聯(lián)合運營，實現(xiàn)各模塊之間的相互連接和功能之間的相互依托，為順利開展各項工作提供強有力的支撐。2煤礦智能化體系構建2.1框架設計煤礦智能化涵蓋了煤礦生產作業(yè)的全部環(huán)節(jié)，并且不局限于開采、掘進等工作方式的智能化，還需要實現(xiàn)安全生產信息智能化感知、生產系統(tǒng)智能化管理以及數(shù)據(jù)信息的有效處理、高效率傳輸體系建設、決策智能化控制等諸多方面。根據(jù)智能化建設綜合規(guī)劃，可將其概述為下述幾大層面：（1）感知層。感知層以物聯(lián)網(wǎng)技術的基礎，通過一定設備將前端感知相關數(shù)據(jù)信息進行全面收集，也是智慧礦山和智能化開采的基礎保障。（2）傳輸層。傳輸層是連接感知層和數(shù)據(jù)支撐層的橋梁，通過井下視頻無線網(wǎng)絡、有線專網(wǎng)等將收集到的數(shù)據(jù)進行高效、穩(wěn)定傳輸。（3）數(shù)據(jù)支撐層，通過企業(yè)基礎信息、共享信息、業(yè)務信息等建立的專門數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和應用的有效融合。（4）應用決策層。主要指對不同業(yè)務部門提供按需服務，通過地質信息、智能化生產、運輸、加工及調度管理提高安全生產管理水平，為智慧決策提供支持，并通過門戶網(wǎng)站、APP等進行展示，滿足企業(yè)不同用戶的個性化需求。2.2關鍵技術建設首先要實現(xiàn)大數(shù)據(jù)技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、人工智能技術、5G技術等先進技術和煤礦智能化設備、設施的有效融合，有效解決系統(tǒng)結構、數(shù)據(jù)處理決策以及計算中存在的問題，其研究的深度和廣度對智慧煤礦的建設效果有決定性作用。（1）物聯(lián)網(wǎng)建設，結合不同區(qū)域礦井的不同特點、工作人員、設備等管控對象，提高物聯(lián)網(wǎng)技術使用水平，對關鍵位置進行身份表示及有效感知，實現(xiàn)感知與連接，并通過大數(shù)據(jù)技術進行分析和決策，建立協(xié)同智慧機制，打破時間、地點、人物的限制，實現(xiàn)信息的連接和交互。（2）大數(shù)據(jù)技術。因為在實際工作過程中需要使用較多的傳感器設備，因此需要通過大數(shù)據(jù)技術進行儲存、分析及管控。將傳感器數(shù)據(jù)信息、監(jiān)控視頻信息以及人工形成的數(shù)據(jù)整合至大數(shù)據(jù)平臺，保證其全面性。同時還需要注重數(shù)據(jù)的挖掘，探索其背后規(guī)律，為安全管理及決策工作提供重要參考依據(jù)。（3）人工智能技術。人工智能技術具有計算、模擬及自主學習決策的特點，需要以GIS空間分析技術為基礎，對相關工作進行優(yōu)化，保證開采模式的自動化生成及更新。同時還需要與礦山有效融合，如感知層、數(shù)據(jù)支撐層及決策層，尤其要注重利用人工智能技術進行故障檢測、診斷等。（4）云計算技術。該項技術能夠保證監(jiān)控數(shù)據(jù)、傳感數(shù)據(jù)的高效流通處理，能夠幫助工作人員在短時間內處理相關問題，在該項技術的引導下，為資源的儲存、傳輸和管理提供了巨大的便利。（5）5G技術。5G技術主要指礦用5G技術，具有傳輸速率快、通話質量高等優(yōu)勢，但是其系統(tǒng)結構較為復雜，成本較高。因此需要加大研究力度，提高其應用水平，保證傳輸?shù)姆€(wěn)定性。2.3災害治理永遠是礦井智能化工作的前提智能化環(huán)境感知代替不了災害治理，災害治理達標是礦井安全生產的前提，否則智能化礦井的安全運行就不會實現(xiàn)。２０２１年初以來，全國多處煤礦出現(xiàn)的煤與瓦斯突出、礦井突水等事故，再次給我們敲響了警鐘。安全大于天，加強災害治理的基礎理論研究，強化日常管理，夯實煤礦安全生產與監(jiān)督管理的長效機制，仍是企業(yè)安全生產的根本。以技術為支撐，以精細管理為抓手，以裝備為保障，三者并重，實施“人－機－環(huán)－管－物”的閉環(huán)管理，才能徹底消除安全隱患，智能化礦井才能根基牢固。因此對災害治理的達標評價，應作為智能化礦井建設的前置條件，實行安全一票否決。結束語總而言之，煤礦智能化發(fā)展是不斷提高煤礦機械化水平和自動化能力的大環(huán)境下的重要延伸，是煤礦產業(yè)升級和結構優(yōu)化的重要內容。在當前煤礦智能化發(fā)展過程中，對現(xiàn)實問題要有清醒認識，發(fā)展中要圍繞核心、突出重點，解決難點痛點問題，以期使煤炭企業(yè)的智能化礦井建設之路更加平穩(wěn)健康發(fā)展，企業(yè)職工能獲得更多的幸福感、自豪感，國家能源安全的“壓艙石”也能更加穩(wěn)固。參考文獻[1]王林.煤礦智能化開采技術研究現(xiàn)狀及展望[J].石化技術,2020,27(12):179-180.[2]和蘭根.煤礦智能化綜采工作面設計初步探究[J].能源與節(jié)能,2020(12):12-13+85.DOI:10.16643/ki.14-1360/td.2020.12.006.[3]田立貞.煤礦智能化開采技術研究現(xiàn)狀及展望[J].當代