采礦工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案主動適應(yīng)智慧化礦山建設(shè)探索

張宏升

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

1 智慧化礦山開采技術(shù)現(xiàn)狀

我國大型能源集團，其信息化發(fā)展歷程與全行業(yè)一樣，也是隨著國家科技的進步而進步的。

（1）綜合自動化系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)、束管系統(tǒng)、礦壓監(jiān)測系統(tǒng)、井下人員管理及定位系統(tǒng)、井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)、組態(tài)軟件等先進技術(shù)逐步在煤礦得到推廣，為煤礦的安全生產(chǎn)起到了一定的保駕護航作用。

（2）隨著煤礦對信息化的進一步需求，煤礦信息化從單純的制圖逐步轉(zhuǎn)向為煤礦礦圖、數(shù)據(jù)的管理、更新等提供信息的共享和服務(wù)，同時也對煤礦通風(fēng)安全專業(yè)應(yīng)用和防治水管理等方面展開研究。

（3）《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016-2030年）》提出：到2050年，“全面建成安全綠色、高效智能礦山技術(shù)體系，實現(xiàn)煤炭安全綠色、高效、智能生產(chǎn)。”

綜上所述，黨和政府高度重視煤礦的信息化建設(shè)，通過30多年的發(fā)展，煤炭工業(yè)也已經(jīng)取得了階段性的成果，為項目的實施奠定了堅實的基礎(chǔ)，但離智能礦山以及實現(xiàn)煤礦的完全信息化管理決策還有較遠的距離。

2 智慧礦山建設(shè)目標

以陜西華電榆橫煤電有限責(zé)任公司小紀汗煤礦智能礦山建設(shè)為例。按照公司礦山智能化建設(shè)重點工作目標計劃，結(jié)合礦井自身的發(fā)展現(xiàn)狀，通過與國外內(nèi)領(lǐng)先廠商合作，采用5G、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等一系列先進技術(shù)，從設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、平臺以及上層應(yīng)用多角度進行智能化的提升和改造，建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，搭建智能化的數(shù)字平臺，改造現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并逐步建設(shè)更多的智能化新系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)礦山智能感知、信息融合、系統(tǒng)聯(lián)動、數(shù)據(jù)挖掘和決策支持，全面提升礦山安全生產(chǎn)與管理水平，改善工人井下作業(yè)環(huán)境，實現(xiàn)監(jiān)控、生產(chǎn)、維護、安全等多環(huán)節(jié)少人化或無人化，最終達成礦山智能化的建設(shè)目標。智能礦山的總體建設(shè)內(nèi)容如下。感知層：感知層的建設(shè)主要包括傳感器和相對應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)兩部分，用于獲取井下設(shè)備及環(huán)境的運行參數(shù)，數(shù)據(jù)，狀態(tài)等信息，同時也負責(zé)對相關(guān)設(shè)備儀器進行反向的開停，運行狀態(tài)調(diào)整等控制。本次小紀汗礦感知層的建設(shè)內(nèi)容包括但不限于采掘、支護、通風(fēng)、安全、提升、運輸、輔助生產(chǎn)、供配電等系統(tǒng)的傳感器及其信息化系統(tǒng)及附屬設(shè)備如PLC、自動化設(shè)備、攝像頭等。網(wǎng)絡(luò)層：針對于小紀汗礦井下不同場景，將eLTE、5G以及WiFi6等無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)井下移動通訊網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，用于高清語音通話，視頻通話，井下高清視頻監(jiān)控，傳感器數(shù)據(jù)回傳，工業(yè)遠程控制等任務(wù)。eLTE和5G網(wǎng)絡(luò)在井下的建設(shè)內(nèi)容主要包括井下防爆基站，工業(yè)環(huán)網(wǎng)和相關(guān)供電設(shè)備，井上部分主要包括核心網(wǎng)和MEC，WiFi6的建設(shè)內(nèi)容主要是井下防爆無線AP。計算資源層：計算資源層的主要建設(shè)任務(wù)是建設(shè)統(tǒng)一的云數(shù)據(jù)中心，包含云平臺服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施等相關(guān)核心硬件，以及IT機柜及相關(guān)配套如電氣設(shè)施、空調(diào)、防雷接地、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等附屬設(shè)施。主要用于實現(xiàn)感知層各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、接入、整合、存儲、交換、計算、輸出，向上直接服務(wù)于數(shù)字平臺層，向下通過傳輸層設(shè)備共同完成數(shù)據(jù)的上傳下達工作。平臺層：基于混合云方案，建設(shè)包括集成平臺、AI平臺、大數(shù)據(jù)平臺、視頻云平臺、融合通信平臺、智能辦公平臺、二三維GIS平臺、以及IoT物聯(lián)網(wǎng)平臺等，做好智能礦山基礎(chǔ)平臺建設(shè)工作，實現(xiàn)小紀汗礦系統(tǒng)交互、數(shù)據(jù)融合，給上層應(yīng)用提供AI、大數(shù)據(jù)、GIS、IoT等核心功能組件，使能礦山的智能化轉(zhuǎn)型與升級。應(yīng)用層：依據(jù)小紀汗礦目前需求與規(guī)劃，前期計劃建設(shè)小紀汗煤流智能監(jiān)控等智能化系統(tǒng)，解決礦井綜合信息集中展示、皮帶智能化控制、人員作業(yè)規(guī)范化監(jiān)控、IOC大屏BI展示等實際生產(chǎn)經(jīng)營管理問題，提高小紀汗礦安全管理效率，進一步實現(xiàn)井下少人、無人化。

表1 隴東學(xué)院采礦工程專業(yè)教學(xué)計劃進程表（學(xué)科基礎(chǔ)課程）

表2 隴東學(xué)院采礦工程專業(yè)教學(xué)計劃進程表（專業(yè)課程）

3 現(xiàn)有采礦工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案

目前，甘肅省內(nèi)開設(shè)采礦工程或煤礦開采技術(shù)專業(yè)的學(xué)校有：隴東學(xué)院、蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院、甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院三所學(xué)校。各校該專業(yè)現(xiàn)有人才培養(yǎng)方案中對畢業(yè)生的要求基本是：通過基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，能夠掌握采礦工程專業(yè)的基本理論和實踐操作技能，能夠用于分析、解決采礦工程中的工程問題；能夠利用先進技術(shù)方法進行礦業(yè)工藝系統(tǒng)與過程設(shè)計；能夠通過設(shè)計實驗、分析數(shù)據(jù)對采礦工程中的工程問題進行研究，進而得到相關(guān)結(jié)論。從采礦工程專業(yè)課程教學(xué)計劃進程表可以看出，該專業(yè)開設(shè)的核心課程有：煤礦開采學(xué)、井巷工程、礦井通風(fēng)與安全、礦山壓力與巖層控制、礦山機械等。可以看出，各校該專業(yè)現(xiàn)有人才培養(yǎng)方案（2018年制定，適用2021、2022屆畢業(yè)生）中對畢業(yè)生的要求、核心課程的設(shè)置基本是站在傳統(tǒng)采礦技術(shù)基礎(chǔ)上的，對智慧礦山建設(shè)很少涉及。

4 對現(xiàn)有人才培養(yǎng)方案調(diào)整的建議

（1）根據(jù)智慧礦山建設(shè)對人才的需求調(diào)整人才培養(yǎng)目標。隨著煤炭行業(yè)智能化建設(shè)工作的持續(xù)推進，傳統(tǒng)的管理模式已經(jīng)逐漸不能適應(yīng)井上下現(xiàn)場的生產(chǎn)組織要求。智慧礦山建設(shè)需要源源不斷的優(yōu)秀人才。神華各煤業(yè)集團成立了自動化部，山東臨沂魯西礦成立科技處，平煤集團各礦成立信息化管理科，河南能源化工集團、晉能控股集團各智能化示范礦井成立智能化辦公室等部門或機構(gòu)招攬優(yōu)秀人才統(tǒng)籌監(jiān)管推進自動化、信息化和智能化建設(shè)、管理和運維工作。

通過調(diào)研，礦山企業(yè)普遍認為：采礦工程專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)能掌握現(xiàn)代化智能采礦技術(shù)，懂得智能化無人綜采工作面的現(xiàn)場管理，能夠?qū)ぷ髅嬷悄芑删蛟O(shè)備進行基本操作。所以采礦工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標應(yīng)為培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，具有良好思想道德修養(yǎng)、健全人格和高度責(zé)任感，適應(yīng)智慧礦山建設(shè)需要，富有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和一定創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，系統(tǒng)掌握煤礦開采的基本理論和實踐操作技能，以及智能化開采技術(shù)，能在采礦工程領(lǐng)域設(shè)計、建設(shè)、生產(chǎn)和科研單位，從事生產(chǎn)技術(shù)、技術(shù)管理、經(jīng)營管理、科學(xué)研究等工作的高素質(zhì)應(yīng)用型工程技術(shù)人才。

（2）調(diào)整專業(yè)課程設(shè)置。智慧化礦山建設(shè)不但需要具備原來采礦工程專業(yè)方面的知識，還需具備礦山機電技術(shù)、電氣自動化、現(xiàn)代通信、傳感與信息技術(shù)、人工智能等專業(yè)領(lǐng)域。按現(xiàn)有采礦工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案培養(yǎng)出來的學(xué)生畢業(yè)后很難勝任智慧礦山建設(shè)的需求，所以采礦工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案應(yīng)主動適應(yīng)智慧化礦山建設(shè)，調(diào)整采礦工程專業(yè)課程設(shè)置勢在必行。

課程體系建設(shè)上，課程開發(fā)應(yīng)按照智慧礦山建設(shè)的需求，多個專業(yè)交叉融合，整合出若干門核心課程，然后再設(shè)置其它課程，形成一個完整的、能夠適應(yīng)智慧化礦山建設(shè)需求的課程設(shè)置來。