智慧礦山建設(shè)架構(gòu)體系與關(guān)鍵技術(shù)

余軍溫

阿克蘇拜城縣眾維煤業(yè)有限公司 新疆 阿克蘇 842300

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,推動(dòng)著各個(gè)行業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域朝著“智慧化”、信息化建設(shè)方向發(fā)展,煤炭產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)重要的產(chǎn)業(yè)之一,是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分,但在合理開發(fā)資源、環(huán)境保護(hù)、資源的充分利用等方面存在一系列的問題。傳統(tǒng)煤礦礦山企業(yè)呈現(xiàn)出封閉性、落后性,其由于自身或外在的原因?qū)е缕錈o法緊跟時(shí)代潮流,其面臨了新的局面,急需轉(zhuǎn)型升級(jí),適應(yīng)現(xiàn)代化需求。智慧礦山建設(shè),是利用現(xiàn)代信息技術(shù),即人工智能以及智能分析等技術(shù)來促進(jìn)煤礦礦山企業(yè)改變運(yùn)行結(jié)構(gòu),通過生產(chǎn)技術(shù)的整體提高,來解決資源的不合理開發(fā)、環(huán)境污染等問題,推動(dòng)多方共同受益局面形成。

一、智慧礦山概念

智慧礦山,是新世紀(jì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展下的產(chǎn)物,其是實(shí)質(zhì)一種將信息化收集、控制自動(dòng)化、數(shù)字信息技術(shù)相結(jié)合的礦山系統(tǒng)。其具有以下幾方面的特點(diǎn)：首先,可持續(xù)性。由于礦山生產(chǎn)工作體系龐大而復(fù)雜,傳統(tǒng)礦業(yè)不同時(shí)期的工作側(cè)重點(diǎn)不同,往往會(huì)帶來不平衡發(fā)展,而智慧礦山將對(duì)礦山生產(chǎn)水平、礦山生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)管理工作統(tǒng)一、企業(yè)未來發(fā)展規(guī)劃等工作重視有機(jī)結(jié)合,促進(jìn)了礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。其次,自動(dòng)性。智慧礦山將自動(dòng)化控制技術(shù)以及信息化生產(chǎn)技術(shù)有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)人工參與程度減少,運(yùn)營(yíng)管理統(tǒng)一控制的目的。最后,統(tǒng)一性。智慧礦山通過現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用,將整個(gè)工作進(jìn)行協(xié)調(diào)、統(tǒng)一,使得礦山企業(yè)在發(fā)展過程中,可以有效結(jié)合數(shù)據(jù)反饋以及現(xiàn)代信息技術(shù)(人工智能、信息化收集、數(shù)字信息化等)對(duì)工作進(jìn)行調(diào)控,從而促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。

二、智慧礦山建設(shè)架構(gòu)體系

智慧礦山建設(shè)過程復(fù)雜,需要按照一定的架構(gòu)體系來開展,為保證智慧礦山建設(shè)的架構(gòu)體系正常開展,具體有以幾方面的環(huán)節(jié)設(shè)置：(1)展示層。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的處理,通過相關(guān)數(shù)據(jù)以及移動(dòng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)用,將礦山的實(shí)際情況進(jìn)行展示,以促進(jìn)工作的進(jìn)一步開展。通過將相關(guān)收集資料數(shù)據(jù)與信息進(jìn)行展示,為以為環(huán)節(jié)做好鋪墊。(2)智慧決策與控制層。智慧信息數(shù)據(jù)決策以及控制環(huán)節(jié)作為關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,通過大數(shù)據(jù)技術(shù)以及云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用,同時(shí),結(jié)合綜合性研究,推動(dòng)礦山工作實(shí)現(xiàn)智慧決策。其中主要通過云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行調(diào)度指揮工作、生產(chǎn)管理工作、安全管理工作、經(jīng)營(yíng)決策工作以及應(yīng)急響應(yīng)工作等,通過這幾方面的綜合把握,推動(dòng)礦山工作實(shí)現(xiàn)智慧決策。(3)存儲(chǔ)層。在數(shù)據(jù)傳輸過程中,將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、整理、存儲(chǔ),將數(shù)據(jù)上傳到云端,避免數(shù)據(jù)的丟失,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的規(guī)范化管理。(4)傳輸層。即將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸,按照一定的原則(一體化),推動(dòng)礦井范圍內(nèi)全面的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)覆蓋。(5)數(shù)據(jù)采集與執(zhí)行層主要是指對(duì)礦山企業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理收集的數(shù)據(jù)以及決策數(shù)據(jù)信息的執(zhí)行等一系列的操作,其是對(duì)礦山企業(yè)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集,以及決策數(shù)據(jù)信息進(jìn)行執(zhí)行操作。其中主要包括,綜合自動(dòng)化系統(tǒng)(輔助運(yùn)輸監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、提升監(jiān)控?cái)?shù)學(xué)、排水監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、沒煙監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)(生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)、生產(chǎn)技術(shù)數(shù)據(jù)等)、安全管理系統(tǒng)(危險(xiǎn)源數(shù)據(jù)、一通三防等)、經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)(人力資源數(shù)據(jù)、物資數(shù)據(jù)、運(yùn)銷數(shù)據(jù)等),通過對(duì)五個(gè)系統(tǒng),幾十種數(shù)據(jù)的采集、整理以及執(zhí)行[2]。

三、智慧礦山建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

1.空間信息技術(shù)

空間信息技術(shù)是一種以定位技術(shù)、遙感技術(shù)等為核心的一種地理信息搜索技術(shù)。在智慧礦山建設(shè)過程中,通過空間信息技術(shù)的使用,可以將數(shù)據(jù)采集、研究分析、操作處理工作與自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)結(jié)合,促進(jìn)高效、實(shí)用、精準(zhǔn)的一體化信息平臺(tái)的建設(shè),實(shí)現(xiàn)智慧礦山信息管理系統(tǒng)建立。

2.自動(dòng)化采煤技術(shù)

傳統(tǒng)煤礦發(fā)展模式逐漸被新的技術(shù)應(yīng)用所改變,智慧礦山,借助“大數(shù)據(jù)”、“信息化”技術(shù),實(shí)現(xiàn)了煤礦企業(yè)的發(fā)展、升級(jí)。自動(dòng)化采煤技術(shù)作為關(guān)鍵技術(shù)之一,其通過大量使用自動(dòng)化設(shè)備,減少人員的實(shí)地操作。該技術(shù)的應(yīng)用,一方面,減少實(shí)際人工開采過程,礦井的生產(chǎn)(采煤與掘進(jìn)配比)失調(diào),提高資源回收率、降低人工成本。另一方面,由于煤礦開采工作存在許多安全隱患,自動(dòng)化開采技術(shù)的應(yīng)用,大大減少事故損失,通過相關(guān)專業(yè)人員對(duì)操控環(huán)節(jié)進(jìn)行把控,有效促進(jìn)自動(dòng)化采煤工作開展。其中,自動(dòng)化采煤技術(shù)需要地質(zhì)識(shí)別技術(shù)、記憶切割煤礦技術(shù)等技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化采煤工作。

3.虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù),是指通過數(shù)據(jù)的收集,整理以及分析工作,將與礦山相關(guān)的信息與系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系,解決礦產(chǎn)產(chǎn)業(yè)在開采煤礦資源中不可視地區(qū)的帶來的問題。通過實(shí)地的勘測(cè)、數(shù)據(jù)的收集、以及,相關(guān)技術(shù)的使用,搭建三維地質(zhì)模型,進(jìn)而減少不可視地區(qū)帶來的對(duì)工作的干擾,通過模擬化、虛擬化模型建設(shè),加強(qiáng)工作人員對(duì)工作場(chǎng)景的了解,推動(dòng)智慧礦山的安全生產(chǎn)落實(shí)。

4.礦用傳感器技術(shù)

礦用傳感器,其主要的作用在于對(duì)礦井相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),例如,我國(guó)目前吸收消化國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的測(cè)塵技術(shù)所研發(fā)的礦用粉塵傳感器,其對(duì)粉末的濃度測(cè)量具有測(cè)量快速準(zhǔn)確、就地顯示、性能強(qiáng)等一系列的特點(diǎn),給礦產(chǎn)工作帶來便利,礦用傳感器技術(shù)其作為智慧礦山的核心技術(shù),但我國(guó)現(xiàn)階段使用的礦用傳感器,沒有達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的程度,需要研究人員進(jìn)一步的研發(fā),促進(jìn)智慧礦山落實(shí)[3]。

結(jié)束語

綜上所述,智慧礦山這一現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展下的產(chǎn)物是當(dāng)前礦山企業(yè)發(fā)展的趨勢(shì),可以有效解決傳統(tǒng)礦山建設(shè)過程中存在的問題,同時(shí),其憑借空間信息技術(shù)、自動(dòng)化采煤技術(shù)、虛擬化技術(shù)、礦用傳感器技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),極大程度推動(dòng)了礦山企業(yè)的發(fā)展,促進(jìn)礦山企業(yè)不斷改革。