智慧礦山理論與關鍵技術探析

康勇

摘 要：智慧礦山是在智能化礦山開采和感知礦山開采的基礎上，進一步運用云計算技術、互聯網大數據、人工智能技術等優秀科研開發出來的，以深入感知、深層互連、智能化運用為主要特點的礦山開采信息化規劃新階段。依據煤炭工程自身特性和信息化建設規定，從宏觀經濟設計視角考慮，從整體上明確提出了建設智慧礦山各階段的指導方針和現階段要提升的核心技術。

關鍵詞：智慧礦山;規范性理論;核心技術;信息化規劃

為融入煤礦產業發展的新趨勢、新規定，大力推動智能化系統煤礦建設。智慧礦山建設必須在具體指導理論和核心技術上取得進步。系統健全的思想體系可以為智慧礦山整體規劃、設計方案給予理論創新，核心技術的提升是智慧礦山落地式的基礎。

1智慧礦山研究

煤炭是我國最大的電力能源支撐點，對全部產業發展起著關鍵功效。作為國家能源部基礎行業，煤炭工程在全球經濟新趨勢和我國戰略布局的需求下，大力推動“兩化”結合。現階段，因為地質構造繁雜，煤巷成藏標準多變，巖石結構力學特性難解及瓦斯涌出等問題，現階段煤礦采掘仍無法很好地解決生產安全問題、職工職業壓力問題、工作面環境防護問題與成本管理問題，這些問題是全領域普遍遭遇的。為高效安全的完成采掘，煤炭工程通過長期性努力，已由純人工生產制造逐漸向機械自動化發展。自動化技術和初步智能化采掘轉變，同時也完成了以數字礦山為基礎的感知礦山開采地提升。伴隨著新的需求和云計算技術.互聯網大數據.物聯網技術.現代通信技術日趨完善和應用，煤礦智能化將人工智能、工業物聯網、云計算、大數據、機器人、智能裝備等與現代煤炭開發利用深度融合，形成全面感知、實時互聯、分析決策、自主學習、動態預測、協同控制的智能系統，實現煤礦開拓、采掘（剝）、運輸、通風、洗選、安全保障、經營管理等過程的智能化運行。

2智能化礦區的組成及特性

對智慧礦山的正確對待是科學研究與實踐活動的前提條件。以機械自動化替代人力工作的目標是拓展人身體不同的作用，而“智慧煤礦”則拓寬了人的大腦作用。雖然迄今我們都還沒徹底揭露人類大腦智能化的產生體制，可是早已就記憶力、表述、邏輯推理、想到和學習培訓等人腦智能化的基本要素達成了的共識。因此，建設智慧礦山的總體目標便是嘗試根據機械設備以及技術性工程項目，使礦山開采系統可以得到對開采及使用相關專業知識的記憶力、表述、聯想、邏輯推理和學習培訓作用。如果這一能力徹底由非人載重，那么稱作智慧礦山的完美智慧礦山，完美的智慧礦山可以當作總體目標來追求完美，可是實際難以做到。

3智能化礦山開采核心技術研究

3.1智能化礦山開采管理機制

智慧礦山實體模型從以上的參考模型中可以看得出，煤炭行業的組織、運營和活動應當依照三個層級鏈開展生產制造操作。在運行過程中，針對與不同組織等級有關的各項業務流程機構，流程與系統均應開展合理地控制。所以，要依據公司的實際要求，對管控過程中的每一個階段，如投資管理、人力資源、安全生產、設備維護這些，都需要創建相應的管理機制。它根據具體地完成業務流程和過程的技術性方式和具體指導理論，創建了不同類別的管理機制，使各單位、管理人員都參加了責、權、利的統一，表明了管理方法運作中所涉及到的資源、時間、室內空間等特點。智能化煤礦的基本特性是認知透徹、深層互聯、智能化系統運用，旨在獲得更深入的感知、更深層次的互聯、更廣的智能應用。根據智慧礦山的基本特點，需要建立可視化管理模式，對其進行指導。

3.2智能礦山數據模型

物質世界中包括了大批量的主體、機器設備、原材料等數以千計的管控和運作目標（例如采煤機、工作臺面、液壓支架等），每一個物件都包括基礎特性，描述其特點（例如型號規格、輸出功率、長短、預緊力等）;物件和特性一起構成數千個數據單位。針對繁雜、大量、異質、異構體、時變、隨機性、多態性數據信息，智慧礦山應當依據不同主題歸類創建不同的主題數據信息，并對數據庫管理所應給予的數據信息采用統一的規范和標準。這兩個數據信息模塊分散化地儲存在不同主題的數據庫管理中，但是，領域模型和專業技術性中不同數據庫查詢中的數據信息間依然存有關系。數據庫系統需要被用于清楚地說明對象間和特性間的關聯。如地質環境材料、氣體資料、安全資料等，需要對資料建模分類，建立不同的資料庫，以有效地實現管理資料及大數據運算。

其目標是獲取包括在物理世界中的全部目標以及特性，創建特性間的邏輯順序，處理在礦山開采模型中創建數據庫的問題，為數據信息的儲存和組織給予了依據。在日常生產中主要是根據統一建模語言UML對業務流程過程開展研究，隨后將所包括的全部合理特性獲取出來，依據三大范式的基本原則對特性開展歸類和系統開發，創建了數值數據之間的關系方式，產生數據庫系統中各種各樣報表。在數據庫表間創建邏輯順序，以完成數據庫同步升級。資料模型就是指將各種各樣管理活動中生產制造活動的領域模型關聯，數據信息邏輯性等的邏輯梳理，并轉換為信息管理系統的業務流程流和數據流分析，產生對應的礦山開采管理模型和礦山開采數據庫系統，以便捷迅速、合理地研究與運用數據信息。到現在為止，煤炭行業并未創建一個完全的數據庫系統，導致煤炭行業數據信息沒法分享，信息管理系統的功能完成受限制。為達到智慧礦山涉及到目標的紛繁復雜特點描述及特性關聯，對智能化系統處理的規定，煤礦數據庫系統的搭建是智慧礦山建設中不可或缺的前提和核心技術。

3.3建設地面環網終端

地面環網終端。對生活區和辦公區域附近分別安裝4個E3232型基站和通訊天線，每個基站可覆蓋5公里半徑，發送端和發送功率為4×20W，主要功能是對由地面基站發來的信號進行調制，在此基礎上，完成了信號的駐波監控與放大，然后分析處理數據，并與萬兆光纖環網與礦區地面基站相連。同時，將遠程自動化控制系統、安全監測監控系統、礦山視頻監控系統、地測GIS系統等系統通過劃分虛擬化分區集成于數據中心云服務器內，從而對各個系統進行集中分類管理和故障查找，每個系統通過劃分的IP連接到不同系統的終端設備，最后由綜合管控平臺完成所有系統的操作配置、管理、維護等。

3.4煤炭工業設備數字化、智能化系統更新改造

我們國家是世界最大的煤炭和消費的國家，煤設備加工制造業發展快速，機械設備的市場需求日趨激烈。可是，我國煤設備中低端產品產能過剩，高端、可靠性高產品緊缺，核心競爭力和自主創新能力不足，一部分重要零部件還必須依靠進口。采煤隊工作面礦井開掘系統相對性繁雜，必須控制的動作許多，因此對部分動作的思維邏輯、精確性、響應時間等規定也非常高。當今煤設備大多數是單手模式，沒法與工作面其他機器設備開展協作操縱，沒法充分運用煤設備的特性，提升采煤隊工作面開掘效率。因此，必須建立一套集掘、支、運為一體的高效作業智能控制系統，完成各系統的協作控制，提升礦井工作面整體生產效率。應讓專業技術人員、煤礦機械制造企業與煤礦業采煤機隊互相融合，實現智能化改造。根據煤礦企業提出的要求，提供試驗場地，由行業科研機構有針對性地開展研究，形成包括有煤機制造企業、煤、礦、研等多方面機構的產業聯盟將促進網絡化、智能化轉型。

4結語

煤礦業智能化是時代趨勢，但要完成全方位智能化系統還普遍存在著差距，基本建設智慧礦山是一個由淺入深的過程。在信息化管理技術促進下，以互聯網大數據智能化實體模型、管理機制、物聯網和傳感器設備為借助的數字化礦山開采信息化發展的新環節，是礦山開采信息化發展的新環節。建設智慧礦山是將來礦山開采實踐活動和理論基礎研究的前端方向，針對建設綠色礦山，完成礦山開采可持續發展具備關鍵意義。

參考文獻：

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