試析人工智能技術在礦山智能化建設中的運用策略

趙建軍

（內蒙古準格爾旗力量煤業(yè)有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

礦產(chǎn)是促進社會經(jīng)濟發(fā)展，滿足人民生產(chǎn)生活需求的重要資源。我國是人口大國，也是礦產(chǎn)需求大國，我國對礦產(chǎn)的高需求，要求礦產(chǎn)開采要有較高的速度。因此，近年來我國開始探索智能化礦山建設，同時制定頒發(fā)了《關于加快煤礦智能化發(fā)展的指導建議》。《建議》中指出，到2021年，我國要建成多種類型、不同模式的智能化示范煤礦，到2035年，構建起多產(chǎn)業(yè)鏈、多系統(tǒng)集成的煤礦智能化系統(tǒng)，建成智能感知、智能決策以及自動執(zhí)行的煤礦智能化體系[1]。《建議》的提出為礦山智能化建設提供了方向，也為人工智能技術在礦山中的運用提供了參考。下面結合實際，就人工智能技術在礦山智能化建設中的運用問題做具體分析。

1 人工智能技術簡述

1）人工智能技術概念與分類。簡單來講，人工智能技術就是將人的大腦或思維方式復刻給機器，讓機器也能模仿人類大腦理解與運用思維。按照人工智能能夠模擬人的程度，將人工智能技術劃分為強人工智能與弱人工智能這兩大類。在強人工智能技術下，機器（人造物）具有意識與心智，他們的智慧水平達到甚至超越人類的智慧水平，這類人造物可以根據(jù)自己的意圖開展行動。在弱人工智能下，機器是模仿人的思維開展一些行動。本文所討論的人工智能技術是以借鑒人類智能行為為基礎，研制某種特定類型用以減輕人類勞動強度工具的技術[2]。

2）礦山中人工智能技術的應用。近些年來，不斷有專家、學者研究人工智能技術在礦產(chǎn)中的應用，并提出了一系列觀點。如有學者指出可以在礦產(chǎn)災害治理工作中引進人工智能技術，將人工智能與計算機、互聯(lián)網(wǎng)等有機結合，構建起智能化的災害治理平臺，讓礦山環(huán)境災害問題得到有效控制與解決。還有學者提出可利用人工智能技術進行礦產(chǎn)開采，在采礦過程中借助人工智能對巖層進行探測識別，對礦產(chǎn)開采過程進行監(jiān)控等。這些研究為礦山智能化建設帶來了一些幫助，也為人工智能技術在智能礦山建設中的應用提供了一些思路。

2 智能礦山與人工智能技術運用

1）智能礦山。所謂智能礦山，就是指礦山與人工智能技術的深度融合體，與普通的礦山相比，智能礦山最大的特點就是具有學習能力、認知能力等屬性。智能礦山深度融合了物聯(lián)網(wǎng)技術、大數(shù)據(jù)技術、人工智能技術等先進的技術手段，并且包含了智能傳感器裝備，可以實現(xiàn)對物理世界的智能感知與數(shù)字化轉換，在智能控制、智能通信、智能計算等技術與模塊的支持下，礦山可以實現(xiàn)自動、智能化的計算與處理，從而實現(xiàn)對整個礦產(chǎn)生產(chǎn)過程以及礦山環(huán)境的安全有效控制[3]。

2）人工智能技術在智能礦山建設中的應用。以人工智能技術為基礎，將智能礦山設計出以下三層架構：設備層、智能層與應用層（智能控制層）。其中設備層由執(zhí)行機構、各種類型的傳感器構成，在智能礦山的最底層，主要負責采集數(shù)據(jù)以及執(zhí)行指令。智能層是整個礦山中最關鍵的一個架構，它包含許多智能體，且架構中的所有智能體都相互融通，能進行智能的通信、計算以及控制。應用層是智能礦山的最高層，各種應用邏輯組成智能礦山的應用層，應用層又由三個子層構成，它主要負責對整個礦山系統(tǒng)層面數(shù)據(jù)進行融合處理[4]。

在智能礦山整個體系中，設備層主要負責消除監(jiān)控盲點，為了使設備層能更好地發(fā)揮出作用，在設備層中增設多功能傳感器、攝像頭監(jiān)控點以及智能礦燈等。智能礦燈具有智能定位、智能通信、應急呼叫等多種功能。

鑒于智能層是智能礦山的核心，因此在設計時需根據(jù)礦山具體的環(huán)境情況與開采要求等設計出采礦智能體，礦壓智能體，膠帶運輸智能體等，這些智能體均具有預測預警功能，且膠帶智能體還結合了機器學習技術、電動機控制技術等，它以變頻器為基礎來開展各項行動。在礦山運作過程中，利用視信號，使用機器學習算法，完善膠帶空載、跑偏等功能的監(jiān)控，增加人員三違異常事件的監(jiān)控功能，從根本上實現(xiàn)管理與控制的一體化。為使整個采礦作業(yè)更加安全有效，借助人工智能技術對無人化的采煤作業(yè)面進行調整完善，設計出采掘智能體。采掘智能體與原來的采煤工作面相比具有明顯優(yōu)勢，如可以實現(xiàn)一體化的通信、計算與控制，能讓采礦工作面上的所有機械設備更加協(xié)調，能增強各設備之間的關聯(lián)性，從而讓采礦作業(yè)更加安全高效。

智能礦山的應用層主要通過各項數(shù)據(jù)進行驅動，在數(shù)據(jù)的驅動以及礦山數(shù)字模型的支持下，就能對礦山生產(chǎn)計劃進行仿真演變，并在演變結果得出后發(fā)出生產(chǎn)運行指令。在數(shù)據(jù)驅動下，智能生產(chǎn)控制系統(tǒng)以控制指令為依據(jù)對整個生產(chǎn)過程進行迭代求優(yōu)，從而讓整個生產(chǎn)過程更加安全高效。通過數(shù)據(jù)的驅動，智能礦山管理系統(tǒng)也能結合各生產(chǎn)要素的實際情況，根據(jù)具體的生產(chǎn)要求對整個管控流程進行優(yōu)化，從而讓礦山生產(chǎn)計劃順利實現(xiàn)。

3 人工智能技術運用于礦山智能化建設中的注意事項

1）做好軟硬件設備以及技術更新。人工智能技術在礦山智能化建設中的運用是需要各類智能感應設備、數(shù)據(jù)采集裝置以及通信技術、控制技術等提供支持的。這也就是說，人工智能技術在礦山智能化建設中的運用效果會受到各類軟硬件設備以及技術的影響。因此要想讓人工智能技術發(fā)揮出更大的作用，就需在平時做好對智能礦山設備層、智能層、應用層等的監(jiān)測，并根據(jù)具體的礦山生產(chǎn)需求與系統(tǒng)升級要求對有關軟硬件設備與技術進行更換更新，讓智能礦山能夠不斷發(fā)展進步。具體如在智能礦山運作過程中及時將老舊計算機淘汰，為設備層配備性能優(yōu)越、技術先進的計算機，以保證各項數(shù)據(jù)能得到快速精準的計算。除此之外也要積極引進先進的礦山數(shù)據(jù)處理軟件算法，構建更完善的計算流程等，全面保證各項計算結果的精準性與有效性。

在智能礦山建設與發(fā)展過程中，有關人員要不斷加強對人工智能以及相關技術、知識的學習，提高自身運用人工智能技術的能力，從而為礦山的智能化建設與持續(xù)發(fā)展奠定基礎。

2）注重智能化終端設備維護。在智能化礦山建設與發(fā)展過程中，有關人員也需高度重視礦山設備層、智能層以及應用層的維護管理問題，要通過科學完善維護管理制度與合理有效地維護管理技術優(yōu)化各架構層的運行狀態(tài)，從而提升人工智能技術在礦山智能化建設中的應用效果。具體如，在礦山發(fā)展過程中，定期組織技術人員對井下工作面上終端設備的信息采集數(shù)據(jù)、準確度等進行檢測，及時發(fā)現(xiàn)設備運行問題并進行解決，以免問題影響擴大。

4 結語

綜上所述，近年來人工智能技術不斷發(fā)展，其在礦山建設中的應用也更加深入。實踐證明，人工智能技術在礦山中的應用不僅提高了礦山生產(chǎn)效率而且也大大提升了礦山生產(chǎn)的安全性。為此當前應進一步加大對人工智能技術與礦山智能化建設的研究，全面提升礦山智能化建設水平。