智慧礦山建設發展方案及趨勢的分析與研究

宋志海

中信重工開誠智能裝備有限公司 河北 唐山 063000

引言

我國多個地區都分布有礦山，礦山對于多個行業的發展產生了重大影響。為了更好地提升礦山影響力，近些年來，有部分地區開始將大數據、云計算等技術融入礦山生產中，其為我國礦山事業的發展建設注入了全新的生機與活力，當然現如今智慧礦山建設還處于起步發展階段，諸多建設問題還需要詳細分析和探究，下面，筆者將結合自身認識進行分析。

1 智慧礦山建設的必要性

1.1 有助于提升礦山生產的安全性

安全一直以來都是礦山生產的重中之重，礦山生產期間影響安全的因素多種多樣，比如說，自然環境因素、生產技術等等。礦山開采與其他項目建設相比存在有顯著差異，即礦山處于地下，礦內資源要想被開采出來，采礦人員就比較要深入到地下。經過多年的發展，我國礦山開采技術愈發成熟，安全系數提升，安全事故發生頻率有所降低，為了保證礦山安全，許多礦山都引入了安全風險預警系統，但是由于傳感層設備的協議不統一，原始數據無法共享，因此容易出現指令不響應的風險，這樣可能就會導致危險發生之后無法及時獲悉的情況出現，可能會對采礦人員的安全構成極大威脅[1]。智慧礦山的建設在于實現網絡的共享互通，這樣礦山作業期間一旦發生風險可以在共享技術的支持之下，迅速實現信息交互，可以有效規避風險，保證生產的安全性與穩定性。

1.2 可以有效降低采礦成本投入，提高礦山企業經濟效益

現如今，信息技術在礦山中的應用早已并非新鮮事，許多礦山都立足于自身發展需要構建了信息技術監控類系統，但是這些系統完全處于獨立狀態，各系統傳感層設備因為協議與傳輸格式不統一，導致各傳感器設備屬于本系統專項設備，其無法被參數要求相似的系統所共享，如在一個作業區域，已經布置完成了安全監控系統如一氧化碳、煙霧、溫度傳感器技術參數不低于火災監控系統的要求，但是因為無法共享，不僅需要再布置完全相同的傳感設備，而且響應線纜、供電設施等均需要重新部署，維護成本因此增加，系統變得更加復雜，操作難度加大。而智慧礦山則是在信息技術支撐下建立起來的，相應系統成功構建之后，可以實現礦山的全方面互通，這樣只需要建設一個大的系統就足夠了，無須再布設小的系統可以有效應用，而且系統應用更加高效穩定，是實行更強所出現的故障和問題更少，這樣成本也就得到了大幅度下降。

1.3 可以降低勞動強度，提高生產效率

礦山開采是一項難度極大的工作，采礦人員的勞動強度大，而且在生產期間容易發生各種各樣的安全是固定。智慧礦山的建設可以有效解決各類安全方面的問題，而且許多原本需要由人工完成的工作，都可以借助智慧化設備完成，這樣煤礦人員的勞動強度得以大幅度降低。此外，生產效率也得到了顯著的提升，相較于人工來說，智慧機械設備應用的可靠性與穩定性更強，機械設備可以24小時不停歇的工作，這對于生產效率的提升顯然是極為有利的。

2 智慧礦山建設項目概況

2.1 項目背景

本次研究項目為融化煤礦，榮華煤礦經過多年的機械化升級改造和持續不斷的自動化、信息化系統建設，已經建成智能工作面、皮帶運輸系統、排水系統、通風系統、壓風機系統等多個生產子系統和信息化子系統，有力地的保障了榮華煤礦的生產、運營、管理等需求。智能控制中心建設，實現了部分生產子系統的監測和集中控制，建設完成的子系統未實現跨系統聯動，沒有報表中心，沒有報警推送等功能，只有在控制中心瀏覽等限制。過程類系統未接入完整，信息類系統未接入，信息系統孤島嚴重。目前看手工報表還依然大量存在，導致一數多源， 信息不能共享，線上線下結合辦公，影響榮華煤礦生產、經營高效運轉[2]。早期建設的信息系統，由于沒有統一的標準規范，采用的技術架構陳舊，硬件老化、缺少運維導致性能下降、故障率較多，使用率低下。針對目前榮華煤礦運營管理和生產等現狀，實現保障生產安全，提高生產效率， 降低運營成本的需要。依靠先進的管理理念，采用現代信息化、物聯網、工業自動化、4G、AI 人工智能、大數據、OLAP分析等技術，建設以高速網絡為基礎，平臺建設為核心，形成以煤礦生產監測、控制、過程管理一體化的管理模式，持續優化生產過程，改進生產工藝，提升管理水平，建立智能化信息化系統，實現智能制造的目標。

2.2 建設目標

當前，煤礦行業自動化和信息化，已經從“單機自動化系統”向“全礦井綜合信息一體化協同控制平臺”邁進，如神東大柳塔、錦界等礦的德國PSI 管控平臺，是在“信息化礦山”頂層設計的基礎上，將綜合自動化平臺、地測基礎平臺、二三維一體化、數據中心、網絡通信、子系統接入標準、編碼規則建設統一設計，并作為礦井未來信息化整體規劃的先行基礎來實施，上述頂層設計一旦實現，那么各子系統的智能化升級方向便清晰可辨[3]。因此，榮華煤礦信息化設計及建設要具有超前性，要頂層設計、整體規劃、分步分項實施。頂層設計需從煤業公司角度，設定目標和需求，統籌規劃和統一設計系統結構，包括應用系統建設結構、數據模型結構、數據存儲結構以及系統擴展規劃等內容，均需從全局出發、從長遠的角度考慮。分步、分項實施，根據系統建設需求，分步驟、分系統建設和接入信息化平臺，平臺系統需統一設計數據交換接口、協議、流程和規范，保證數據對接暢通，實現各層數據的兼容和互通。系統需具備擴展性，利于后期開發各個公司的手機端APP 應用。

3 智慧礦山建設發展方案落實策略

3.1 平臺架設特點與要求

綜合管控平臺:采用我公司的智慧化礦山云平臺，基于云平臺架構、集團化、智慧化、微服務化、B/S、C/S、移動應用一體化的開放性、易維護、易擴展的持續迭代智能礦山綜合管控平臺。底層架構:基于我公司升級版KC-Cloud V3.0云架構體系，所有的核心服務運行于Linux平臺。架構優勢：自主研發、任意擴展。服務穩定和可靠性：基于私有云服務，各種應用服務獨立運行于虛擬機上，采用實時看群集和調度監控保證服務在線，并且采用了基于最穩定的Linux系統，保證了系統的安全，服務的穩定和可靠?？刂瓶煽亢头€定性：采用基于系統集群和故障瞬間轉移技術，并且在物理上采用冗余技術，可以在出現服務器、交換機、系統故障實現毫秒級的故障切換，保證了控制及時、安全和可靠。WEB采用無插件式H5方式開發，支持跨平臺技術，采用分布式數據發布方式，基于WIN10風格，降低服務器端壓力，使系統安全高效。組態頁面數據通信與統一數據接口網關采用訂閱消息機制，支持控制功能。全平臺無插件，支持跨平臺，所以實時數據、報表、趨勢、報警、視頻、控制可以在WEB頁面上實現。

3.2 系統作用

復雜巷道、硐室、管線自動建模技術。本系統解決了過去巷道模型生成后無法實現各種硐室的自動生成。系統支持自動處理多叉巷道路口算法和截面生成，可以是不同截面大小，并且可以生成各種硐室，支持模型的布爾算法。生成后可以自由地在三維巷道內漫游，巷道內模型包含真實的貼圖、是以真實地截面數據自動生成巷道。巷道內模型的自動生成算法技術處于國際領先，在對其他國外軟件的比較中，也沒有專門對硐室的處理算法。生成后的管道、線纜、皮帶按實際的現場情況分布到各個巷道里面，這樣解決了模型維護和管路等變化帶來的巨大維護工作量。以煤礦物質管理信息化技術為例，煤礦物資管理信息化是煤礦企業提高工作效率、減低生產成本的關鍵步環節。隨著網絡化、信息化、數字化時代的到來，煤礦企業物資管理信息化程度已經成為決定企業效益的重要因素。

3.3 基于二維碼的設備管理系統的構建

現有機電設備管理存在問題主要表現在以下方面[4]：一是資料管理，設備資料紙質管理零散、分散，查找費時費力，資料利用率非常低，偶爾有丟失資料的情況出現。二是實時性差，巡檢人員發現設備故障后，對設備的維護單位不能及時定位，同時不能夠做到實時的維護通報。這樣會造成設備故障延時維修，存在安全隱患，影響正常效率。三是信息孤島，各個系統單獨運行，數據只能在各個系統上查看，數據無法互聯互通。設備管理難，設備管理方面，每個系統只能管理本系統設備，無法做到設備信息共享。四是系統使用率低，原有巡點檢系統大多基于射頻卡，系統需要專用PDA作為讀取工具，單機運行模式，人員參與少、系統使用率低。全體員工沒有辦法都參與進來，系統沒有發揮出應有的功能。五是多部門協作難，部分設備存在多部門共同使用的情況，設備故障多個部門協作時間周期長。傳統記錄填報工作量大，維護記錄，巡檢記錄、檢修記錄，手工填報，工作量大，弊端多。系統功能單一，單方面巡點檢系統，只是作為設備巡檢，無法完成企業其他需求。系統不開放，現有系統基本上都是基于專用平臺來實現，無法做到多接口實現方式。針對以上問題，提出基于二維碼的簡單高效方式實現機電設備動態管理功能，這個功能可以直接嵌入統一的移動監管平臺。煤礦企業現有物資種類繁多、數量龐大。對這些物資的管理較為復雜。為了有效提高煤礦企業物資管理的能力和工作的效率，降低物資的采購成本，提高物資的利用率和使用壽命，為企業領導的決策提供物資管理方面的支持信息，開發一套基于企業資源計劃的物資管理系統變得非常有必要。

3.4 物資管理系統構建

煤礦物資管理信息化是煤礦企業提高工作效率、減低生產成本的關鍵步環節。隨著網絡化、信息化、數字化時代的到來，煤礦企業物資管理信息化程度已經成為決定企業效益的重要因素[5]。煤礦企業現有物資種類繁多、數量龐大。對這些物資的管理較為復雜。為了有效提高煤礦企業物資管理的能力和工作的效率，降低物資的采購成本，提高物資的利用率和使用壽命，為企業領導的決策提供物資管理方面的支持信息，開發一套基于企業資源計劃的物資管理系統變得非常有必要。本系統的架構采用B/S輕量級架構，方便網絡化協同辦公，并且物資管理系統與設備管理、在線監測等系統進行無縫對接關聯。包括出庫管理和入庫管理。包含盤點管理、報損報溢、調撥管理、庫存查詢、庫存警告等模塊。包括倉庫明細、入庫明細、出庫明細等功能。包括商品信息、廠家信息、倉庫信息等功能。

4 結束語

智慧礦山建設是未來相關行業發展的重要趨勢，而要想使得智慧礦山得到更加高質量的建設，那么就需要投入更多的人力、物力和財力，加強技術研發，否則的話一系列工作的實施都將會淪為空談，這對于相關技術的發展壯大顯然是極為不利的，只有明確智慧礦山建設的重點，并不斷對智慧礦山的內容進行豐富，才能使得相關行業朝著更好的方向發展，才能更好地推進相關產業發展壯大。