煤礦智慧礦山建設策略研究

武奎

摘要：隨著信息化和工業(yè)化的進一步深入融合，特別是人工智能、物聯(lián)網、云計算、大數(shù)據等技術的飛速發(fā)展，各行各業(yè)都在向著智能化的新方向發(fā)展。智慧化礦山是以互聯(lián)網和物聯(lián)網為主要載體的現(xiàn)代化礦山建設的總稱，旨在通過智能信息技術的應用，使礦山具有人類般的思考、反應和行動能力，實現(xiàn)物物、物人、人人的全面信息集成和響應能力，加強智慧礦山建設是煤炭行業(yè)實現(xiàn)安全、高效、智能、綠色生產的必然要求。基于此，本文將對煤礦智慧礦山建設策略進行研究。

關鍵詞：煤礦;智慧礦山;建設策略

1 智慧煤礦建設的目標

建設煤炭智慧礦山是國家重點支持的能源技術創(chuàng)新方向之一。自2016年開始，國家陸續(xù)出臺政策，從科技創(chuàng)新、裝備升級、信息化建設、金融支持等領域全方位支持煤礦智慧礦山建設。重點產煤省份也開始響應國家號召，相繼出臺具體實施方案支持煤礦智能化開采，工業(yè)互聯(lián)網、5G、機器人、大數(shù)據中心、人工智能成為煤礦智慧礦山建設研究的重點領域，為智慧礦山建設奠定了堅實的基礎，營造煤炭工業(yè)高質量發(fā)展的良好氛圍，智慧煤礦就是要在煤礦數(shù)字化的基礎上，通過信息的精準實時采集、網絡化高速傳輸、規(guī)范化集成，實現(xiàn)信息的可視化展現(xiàn)、設備的自動化操作和生產的智能化服務，實現(xiàn)煤礦的綠色、高效開采。隨著礦井綜合信息化和自動化的不斷推進，智慧煤礦的建設將使我國煤炭行業(yè)發(fā)生根本性變革，很多危險的工作將由機器人代替人工去完成，不斷開創(chuàng)安全、高效、綠色和可持續(xù)的智慧煤礦發(fā)展新模式。

智慧煤礦建設第一階段的目標是初步實現(xiàn)采、掘、運主要環(huán)節(jié)的自動化運行和智能化決策。第二階段將多個子系統(tǒng)互聯(lián)起來，構建多系統(tǒng)融合的智慧礦山架構，實現(xiàn)綜采、運輸?shù)认到y(tǒng)的區(qū)域化自動運行和智能決策。第三階段將建成全礦區(qū)、多系統(tǒng)集成、多產業(yè)鏈的智慧礦山體系，全面實現(xiàn)各環(huán)節(jié)、各系統(tǒng)的數(shù)字化精準實時采集、高速實時傳輸、數(shù)據虛擬化展現(xiàn)，采、掘、運、通、選等生產環(huán)節(jié)的自動運行和智能決策。

2 煤礦智慧礦山建設現(xiàn)狀

2.1 缺乏頂層設計

一是缺乏統(tǒng)一規(guī)劃與示范工程。煤礦智能化相關企業(yè)各自為政，將智慧礦山看成是一個大干快上的信息化項目，只注重推廣應用，信息集成化、虛實一體化、設備互聯(lián)化、網絡控制高科技的核心專業(yè)技術無系統(tǒng)性的實質突破，整體共享互利性較差，容易出現(xiàn)一些技術堆積、重復建設、形象工程等問題，需要在智能化開采規(guī)劃理念、管理模式、專業(yè)隊伍建設、示范工程建設等方面進一步提升。二是我國對于智慧礦山建設仍然缺少統(tǒng)一標準。除了煤礦安全、瓦斯監(jiān)測外，智慧礦山建設還未形成統(tǒng)一的設計開發(fā)、實施標準，導致各礦井、各部門之間缺乏統(tǒng)一的數(shù)據接口和標準，各系統(tǒng)信息難以進行集成，容易形成信息孤島。

2.2 智能管理決策輔助不足

一是受通訊帶寬、數(shù)據接口、傳輸時間、計算能力的限制，影響管理人員的決策;二是當前一些煤礦僅僅依靠簡單的統(tǒng)計分析和經驗判斷進行智能決策分析，缺乏對海量數(shù)據、多因素進行實時智能分析的模型，難以對煤炭企業(yè)智能決策、運營管理提供有效的支持;三是煤礦應急響應被動滯后，災害監(jiān)測預警僅僅依據規(guī)程和制度約束，屬于被動的、事后響應式的、缺乏有效的預警機制。

3 煤礦智慧礦山建設策略

3.1 國家相關政策落實是重要保障

黨和政府對于智慧化礦山的建設明確了發(fā)展方向，是推動礦山快速發(fā)展、提高經濟效益、提高競爭力水平的重要手段，是推動煤礦現(xiàn)代化建設的重要里程碑。首先，政府利用行政手段，強制要求智慧化礦山的建設嚴格按照信息標準化建設，啟用國標;其次，政府在智慧化礦山建設上可以提供相關資金、技術支持，幫助企業(yè)建設;2007年，我國提出“兩化融合、走新型工業(yè)化道路”的號召，2015年，《政府工作報告》中首次提出實施“中國制造2025”，這些都有力促進了我國的智慧礦山信息化建設工作，推動了智慧礦山信息化標準化系統(tǒng)運行。國家多次出臺相關政策文件，明確支持智慧化礦山的建設工作。2016年11月，國土資源部發(fā)布了《全國礦產資源規(guī)劃（2016—2020年）》;2016年12月，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布;《煤炭工業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》;2017年，國家發(fā)改委發(fā)布《安全生產“十三五”規(guī)劃》;2020年，《煤炭工業(yè)“十四五”科技創(chuàng)新發(fā)展指導意見》中也明確指出，重點研究煤系礦產資源精細勘查與生態(tài)地質理論，時空變化條件下的礦井地質精準探測及建模理論，面向礦井復雜環(huán)境的自適應感知理論，礦山多源異構數(shù)據融合及信息動態(tài)關聯(lián)理論，復雜條件下采掘設備群的協(xié)同控制理論，面向復雜礦井環(huán)境的動態(tài)協(xié)同控制與數(shù)據驅動決策理論，黃河流域等重點區(qū)域煤炭開發(fā)生態(tài)大尺度演變規(guī)律與生態(tài)修復方法等，探索深部原位流態(tài)化開采的采動巖體力學理論和采礦方法。

3.2 一張圖建設

運用現(xiàn)代信息技術和數(shù)字化手段，建立一套基于網絡GIS服務平臺模式的在線協(xié)同生產技術管理信息系統(tǒng)。建立精準地質信息系統(tǒng)，構建礦井三維精細地質模型。實現(xiàn)各礦井生產技術相關數(shù)據的網絡化、安全化、流程化管理，搭建起生產技術的信息交流平臺，實現(xiàn)煤礦地質、通風、測量、生產、機電的圖形、文件、報表等專業(yè)資料的科學集成與充分共享，支持與現(xiàn)有文件格式的數(shù)據進行交換，大大提高煤礦生產技術相關數(shù)據管理的能力。

3.3 加強頂層設計

一是堅持宏觀與微觀并重，推進效率變革。煤炭企業(yè)要著力補短板，研究制定煤礦智能化發(fā)展的行動方向、實施路徑和政策措施，科學引導煤礦智能化發(fā)展的進度和規(guī)模，由重數(shù)量、輕效率向重結構和重效率轉變。同時，提高全要素生產率，加大科技創(chuàng)新力度，促進成果有效轉化，提高煤礦智能化裝備穩(wěn)定性水平。二是投入與產出同步，推進質量變革。應該加強規(guī)劃引領，進一步優(yōu)化智慧礦山建設投資結構，從建設理念、系統(tǒng)架構、綜合管理、智能技術與裝備等方面出發(fā)，根據煤礦不同地質條件，建成一批具有代表性的示范煤礦，凝練出可復制的智能化開采技術裝備、生產模式、管理經驗等，向其他煤礦進行推廣。三是供給和需求并舉，推進動力變革。按照國家與地方煤炭行業(yè)長短期結合、供需雙側發(fā)力的思路，加快新舊動能轉換，推動物聯(lián)網、AI技術、5G技術等在煤炭工業(yè)領域中的推廣應用，發(fā)展智能煤礦裝備制造業(yè)，努力推進動力變革。

3.4 著力培養(yǎng)礦山高素質人才

人才與創(chuàng)新是我國經濟高質量發(fā)展的重要驅動力，智慧礦山建設也需要優(yōu)秀的復合型人才。一方面鼓勵企校合作，不斷優(yōu)化煤礦管理型、知識型、技能型的人才體系，創(chuàng)新煤礦智能化人才培養(yǎng)模式，積極開展在職人員智能化與信息化培訓活動，為煤礦智能化發(fā)展提供智力支撐。另一方面支持和鼓勵煤炭類高等院校加快煤礦智能化相關專業(yè)學科的建設，培育一批具備礦業(yè)工程、信息工程、人工智能等不同技能的復合型人才。

4 結束語

智慧煤礦建設是一項極其復雜的系統(tǒng)工程，需要經過漫長的發(fā)展過程，需要各級部門和各單位達成共識，通力協(xié)作。智慧煤礦的發(fā)展必將改變現(xiàn)有的開采方式，不斷開創(chuàng)綠色、高效和可持續(xù)的煤炭發(fā)展新局面。智慧煤礦的建設，必須在制定相關技術規(guī)范和標準的基礎上，用好各種新技術，研發(fā)智能化裝備，構建大數(shù)據平臺，探索智慧決策應用模型。

參考文獻：

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