信息化礦山技術的建設與創新

摘 要：煤炭是我國主流能源，在今后很長一段時間內煤炭仍然是重要戰略資源。當前國內有50多處千萬噸煤礦，在滿足大眾需求方面仍然存在不足，提高科學技術水平已經成為必然。文章研究分析中先簡單總結了信息化礦山建設的作用與現狀，進而重點分析信息化礦山建設原則與建設內容，并提出了創新點，希望為煤礦生產管理提供參考。

關鍵詞：信息化礦山；建設原則；可視化；關鍵技術

隨著信息技術的發展，信息化礦山隨之出現。信息化礦山原型為礦山系統，以信息技術、計算機技術為基礎，嵌入礦山信息，并對信息進行整合，實現礦山開采數字化。[1]信息化礦山以網絡化技術為支撐技術，在建設中，充分體現礦山信息的動態性和多維性，最大限度發揮數據的作用，下面分析信息化礦山建設與創新。

1 信息化礦山建設的作用與現狀

信息化礦山系統主要應用到地質勘查、資源評估、采礦中，也能夠幫助制定生產計劃，提高生產效率。信息化礦山的應用能夠將礦山與其他資源結合在一起，實現數據對接和交換，與其他數據建模計算礦產量計算，同時能夠實現動態管理和驗收。[2]信息化礦山系統中設計了數據快速成圖系統、設計系統、生產計劃編制系統等，能夠實現開采順序優化，并能夠快速生成各種工程圖表。[2]信息化礦山建設中能夠合理規劃，綜合考慮總體設計、單位設計以及施工等環節，同時考慮到了開采對地下水的影響，能夠提前制定出相應的防治辦法，確定合理的工藝參數，最大程度減少礦山開采對周邊的影響，即使出現事故，也能夠根據預先設定的措施進行處理，將影響降到最低。[3]

信息化礦山是國家戰略資源重要組成部分，需要大量的技術支持，信息化礦山建設對于自動控制技術、網絡技術、智能化技術、大數據技術等都有很高的要求，這些技術也是建設信息化礦山的基礎技術。最近幾年國內外校企合作為信息化礦山發展提供了大量的專業應用軟件，信息化礦山除了原有功能之外，還增加了其他內容，這也是信息化礦山發展必然趨勢。在國外研究方面，國外很多發達國家基本都已經建設了信息化礦山，重點在自動化采礦和遙控方面，減少了井下作業量和強度，也大大提高了工作效率，在預防各類災害方面發揮重要作用。[4]國內方面我國部分礦井已經能夠實現自動化，但是信息化礦山建設時間較短，仍然處于初期階段，雖然能夠獲取大量數據，但是這些數據沒有得到充分使用。全國的煤炭企業信息化水平都不高，僅僅少數企業信息化系統能夠整合日常業務。

2 信息化礦山建設

2.1 建設原則

信息化礦山在建設中應遵循可靠性，這個是信息化礦山建設的前提。煤礦生產對于安全要求很高，因此信息化礦山要求有較高的可靠性。信息化礦山所涉及到的硬件設備都需要符合不同環境下的需求。

信息化礦山建設中應遵循可控性原則。煤礦生產過程中，每個環節都需要進行嚴格控制，降低井下安全事故，提高生產效率，遠程控制系統設計中，需要嚴格控制每個人員的操作權限。

信息化礦山建設中應遵循先進性原則。在建設信息化礦山中，所涉及到的軟件以及硬件設備等，都需要保證先進性，選擇可靠的軟件和硬件，全面提升信息化礦山的性能，也方便后期改進。

最后信息化礦山建設中應遵循可操作性原則。信息化礦山建設中，需要能夠提供友好人機界面，建立必要的信息共享、交流、查詢等工具，方便日常業務需求。

2.2 信息化礦山建設方法

信息化礦山的建設需要能夠實現自動化、管理科學化、礦山資源與環境數字化，并且能夠滿足不同專業、不同級別人員的各類需求，能夠全面提高礦井安全預測能力和生產效率。

信息化礦山系統本身非常龐大，在尋找信息時非常困難。因此在建設中應對應用責任進行劃分，保證每個平臺均能夠發揮自己的作用。

信息化礦山建設在選擇設備問題方面，井下作業現場的傳感器應充分考慮當地實際環境，這類傳感器智能化程度并不是很高，井下環境復雜，因此會影響到數據真實性，而且當前的遠程控制仍然在研究階段，因此傳感器的選擇應充分結合當地環境。

2.3 信息化礦山建設內容

信息化礦山建設中應用到技術主要是網絡技術與計算機技術等，實現無人化和自動化，調度室能夠根據網絡信息掌握礦山實際情況。在實際建設中所涉及到的內容主要有以下幾個方面。

應用礦山實體管理和建模方法來實現三維可視化建設，提高監測效率，縮短認知時間。也能夠再現災情，進行模擬分析。信息化礦山系統控制層建設中，應結合作業實際情況，合理選擇設備，并設計子系統。應用國內外先進的傳感器，并對現有設備進行升級改造，保證設備感知的真實性和可靠性。同時應充分利用物聯網技術，實現設備之間的智能化識別接入。

網絡平臺是必要的建設的內容，在工業中，網絡平臺都有著重要作用。信息化礦山建設中可以結合其他工業建設情況，充分利用以太網寬帶，提高數據的安全性和實時性，發展方向主要是實現三網合一，提高網絡傳輸的統一性。網絡平臺建設中應涵蓋綜合管理控制平臺，能夠協同控制工藝流程與生產優化，改變傳統單一控制方式，配備遠程圖像診斷，實現集中監控。監控系統是保證信息化礦山安全生產的基礎，這個系統對數據有較高的要求，因此需要全面獲取生產各類信息。同時增加人工檢驗，保證數據的真實性和有效性。

信息化礦山的信息系統主要是完整的地理信息系統，綜合利用數字地面模型、三維模型、二維地圖等，明確地理位置與其他信息，方便管理。

安全管理系統以四維地理信息為基礎，融合其他信息，有效識別安全隱患，并及時消除，保證礦山安全生產。安全系統設計中涵蓋設備故障自動檢測與危險源的識別，充分利用在線監測技術與管理技術，實現設備的動靜態檢測，提醒管理人員設備故障，提高維修管理準確性。應用多源數據來建立災害危險性評價體系，實現分級預警災害危險性，有效預防災害。

自動化系統集成了各類系統，有效整合運行界面，能夠自動采集和分析數據，當前這個系統還存在很大改進空間。除了這些之外，還有資源計劃系統，資源計劃系統主要涵蓋財務管理、設備管理、人力資源管理等，主要提高資源的合理配置與利用率。

3 信息化礦山關鍵技術與創新點

3.1 信息化礦山關鍵技術

信息化礦山建設中，一站式門戶技術、云計算技術、物聯網技術、信息分析技術都是關鍵技術。一站式門戶技術的使用能夠為信息化礦山系統提供單一的認證通道，方便資源統一管理。借助其他認證技術能夠展示應用集成、相關業務、個體化界面等，滿足不同權限角色的需求。對內實現日常生產業務，對外則是展示各類公告信息、會議記錄等。

云計算技術的應用主要為經營管理、過程管理服務，采用云計算技術能夠實現安全生產與管理的整合，構建面向全網絡的業務部署和資源調度，更加高效利用網絡資源，同時能夠為建立可靠數據中心提供支持。

礦山物聯網涉及到掘進機、液壓支架、壓風機、提升機、輸送機、采煤機、液壓泵等，建設遙感信息系統交換平臺能夠將安全生產、設備等組合在一起，實現多傳感器的聯動。

智能移動技術在礦山建設中也會應用到，主要能夠實現智能終端設備與礦山系統的連接，解決智能終端應用管理、統一配置、文檔分發等問題。通過調用移動監控服務系統，能夠實現安全隱患檢測、預警報警、人員定位以及學習等業務。

3.2 信息化礦山建設創新點

信息化礦山建設中可以考慮逐漸實現數字高度集成，在現有礦山系統建設基礎上，開發集成數據中心，實現綜合自動化，并能夠實現員工虛擬培訓與可視化。可以采用的技術主要是礦井多協議轉換技術，通過該結構集成生產安全數據，并在可視化平臺進行動態傳輸和監控。

信息化礦山可以對三維可視化進行創新，結合生產數據，動態展示平臺，保證三維場景與真實情況相符合，實現自動生成煤礦工作場景，實時觀察煤礦生產情況。

信息化礦山系統建設中可以對虛擬現實生產與安全培訓創新，三維再現真實煤礦生產，提供生產系統操作，實現多場景多功能培訓與考核。當前梧桐莊礦已經做出了表率，在信息化礦山建設中建立了安全培訓示范中心，采用3D投影設備，搭建雙通道弧幕，學員可以體驗三維立體下的采礦實景。

4 結語

綜上所述，文章重點分析了信息化礦山建設與創新。信息化礦山建設有助于實現礦井全面感知，方便集中控制和管理，也能夠實現安全生產過程優化，對促進礦井建設、提高生產管理水平都有重要意義。需要指出的是信息化礦山在當前還沒有實現無人化、自動化，仍然需要進一步研究分析。

參考文獻：

[1]張學斌.酒鋼西溝礦數字化礦山建設實踐[C].全國數字礦山高新技術成果交流會，2014.

[2]鄧云英.數字化礦山建設中存在問題分析及對策[J].工業c，2016（6）：80.

[3]唐峰.數字化礦山在鋁土礦礦山建設方面的應用以及發展前景[J].科技創新與應用，2015（6）：57-58.

[4]韓安.數字化礦山建設創新與實踐[J].電子世界，2016（22）：39-40.

作者簡介：第一作者馬昊瑋（1991-），男，本科，助教。