工業互聯網平臺在煤礦自動化生產中的集成創新與實踐

中圖分類號：TD679 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）23-0019-05

Abstract：ThispaperdiscusestheintegrationinnovationandpracticeofindustrialInternetplatforincoalmineautomation productin.Theplatformintegrates5G，artficialinteligencendotertechnologies，promotesmodeliovationsuchsintellnt mining，andpromoteschangessuchasdigitalmanagement.Thoughcaseanalysisthesuccesfulexperienceandchalengesare summarizedandcountemeasuressuchasstrengtheningtechnologyresearchanddevelopmentareputforward.Theresearchshows thattheaplicationofindustrialInteretplatfomwillbringmoreeicientsafeandsustainabledevelopmentprospectsforthe coal mining industry.

Keywords：industrial Internetplatform;coal mineautomation;integrated innovation;intellgentmining;practice

隨著工業互聯網技術的飛速發展，其在傳統工業領域的應用逐漸深化。煤礦作為我國重要的能源支柱產業，其自動化生產水平直接關系到能源供應的穩定性和安全性。近年來，煤礦行業面臨著資源短缺、安全風險高、生產效率低等諸多挑戰。工業互聯網平臺憑借其強大的數據整合、智能分析和協同優化能力，為煤礦自動化生產提供了全新的解決方案。通過5G、人工智能、大數據和物聯網等前沿技術的深度融合，工業互聯網平臺不僅能夠實現煤礦開采的智能化、無人化，還能優化生產流程，提升安全管理效率，推動煤礦行業向高效、綠色、安全的方向發展。本文將深入探討工業互聯網平臺在煤礦自動化生產中的集成創新與實踐，分析其在技術、應用模式和管理運營方面的創新成果，并結合實際案例，總結經驗教訓，為煤礦行業的數字化轉型提供參考。

1工業互聯網平臺與煤礦自動化生產概述

1.1 工業互聯網平臺的內涵與架構

工業互聯網平臺是基于云計算、大數據、物聯網等技術構建的開放式、可擴展的工業操作系統。它通過連接設備、采集數據、分析處理，實現工業生產的智能化管理和優化。其架構通常包括邊緣層、平臺層和應用層。邊緣層負責設備接入與數據采集；平臺層提供數據存儲、分析與建模；應用層則通過開發各類工業APP，實現生產過程的可視化、智能化控制。工業互聯網平臺的核心價值在于打破信息孤島，實現設備與設備、設備與系統、系統與系統之間的互聯互通，為工業生產的智能化轉型提供基礎支撐2]。

1.2煤礦自動化生產的發展歷程與現狀

煤礦自動化生產的發展經歷了從機械化、電氣化到信息化、智能化的逐步演進。早期，煤礦主要依賴機械化設備提升開采效率，隨后引入電氣化技術實現設備的自動化控制。進人信息化時代，煤礦開始引入計算機技術、傳感器技術和通信技術，實現生產過程的實時監測與控制。近年來，隨著人工智能、大數據和物聯網技術的快速發展，煤礦自動化生產逐漸向智能化方向邁進，實現了無人開采、智能調度和遠程運維等功能。然而，當前煤礦自動化生產仍面臨諸多挑戰，如設備兼容性差、數據共享困難、安全風險高等，亟待通過工業互聯網平臺的集成創新來實現突破。

2.2 應用模式創新

1.3工業互聯網平臺在煤礦自動化生產中的作用機制 2.2.1 智能化開采模式

工業互聯網平臺在煤礦自動化生產中的作用主要體現在以下幾個方面：首先，通過物聯網技術實現設備的全面互聯，實時采集設備運行數據，為生產過程的智能化控制提供數據支持;其次，利用大數據和人工智能技術對采集到的數據進行深度分析，優化生產流程，提高生產效率，降低能耗；再次，通過智能調度系統實現資源的合理配置，提升生產協同性；最后，借助遠程運維功能，實現設備的實時監控與故障診斷，降低維護成本，提高設備可靠性。此外，工業互聯網平臺還通過數字化管理體系，實現煤礦生產、安全、管理等多環節的協同優化，推動煤礦行業的智能化轉型。

2創新技術應用研究

2.1 技術集成創新

2.1.15G與工業互聯網融合

5G技術的低延遲、高帶寬特性使其成為工業互聯網的重要支撐技術。在煤礦自動化生產中，5G與工業互聯網的融合能夠實現設備的實時遠程控制、高清視頻監控及海量傳感器數據的快速傳輸。例如，通過5G網絡，煤礦可以實現無人開采設備的遠程操控，提高開采效率和安全性。此外，5G技術還支持煤礦設備的智能化巡檢和故障診斷，減少人工干預，降低運維成本[5]。

2.1.2人工智能與大數據應用

人工智能和大數據技術在煤礦自動化生產中的應用主要體現在生產過程的優化、故障預測和安全管理等方面。通過大數據分析，煤礦企業可以實時監控生產數據，優化生產流程，提高資源利用率。人工智能算法能夠對海量數據進行深度挖掘，實現設備故障的早期預警和精準診斷，減少停機時間。此外，基于人工智能的智能調度系統可以根據生產需求動態調整資源分配，提升生產效率。

2.1.3 物聯網與設備互聯

物聯網技術實現了煤礦設備之間的無縫互聯，使設備能夠實時共享數據。在煤礦自動化生產中，物聯網通過傳感器網絡對設備運行狀態進行實時監測，為生產決策提供數據支持。例如，物聯網技術可以實現對礦井環境參數的實時監測，確保生產過程的安全性。此外，物聯網與設備互聯還支持遠程運維和故障診斷，提高設備的可靠性和維護效率。

智能化開采模式是工業互聯網平臺在煤礦行業應用的核心創新之一。通過集成5G、物聯網、人工智能等技術，煤礦開采實現了從傳統機械化開采向智能化、無人化開采的轉變。智能化開采系統能夠實時監測礦井環境和設備運行狀態，通過大數據分析優化開采路徑和設備參數，提高開采效率和資源回收率。例如，智能采煤機可以根據煤層厚度和地質條件自動調整截割參數，實現精準開采。同時，智能化開采還減少了井下作業人員數量，降低了安全風險，提升了煤礦生產的安全性和可靠性。

2.2.2 智能調度與管理模式

智能調度與管理模式利用工業互聯網平臺的強大數據處理能力，實現了煤礦生產過程的精細化管理和高效調度8。通過實時采集和分析生產數據，智能調度系統能夠動態調整生產計劃，優化設備和人員配置，確保生產流程的順暢和高效。例如，基于大數據的智能調度系統可以根據設備運行狀態和生產需求，自動安排設備的維護和檢修，減少設備停機時間。此外，智能管理模式還通過數字化手段實現了生產過程的可視化監控和遠程指揮，提高了管理決策的科學性和及時性。

2.2.3 遠程運維與服務模式

遠程運維與服務模式是工業互聯網平臺在煤礦自動化生產中的另一項重要創新。通過物聯網技術，煤礦設備的運行數據可以實時傳輸到遠程監控中心，運維人員可以通過遠程監控系統對設備進行實時監控和故障診斷。當設備出現故障時，系統能夠自動報警并提供故障診斷報告，運維人員可以通過遠程操作進行初步故障排除，必要時再安排現場維修。這種模式不僅提高了設備的可靠性和運行效率，還降低了運維成本和人員安全風險。此外，遠程運維與服務模式還支持設備的預防性維護，通過大數據分析預測設備故障，提前安排維護保養，延長設備使用壽命。

2.3管理與運營創新

2.3.1數字化管理體系建設

數字化管理體系是工業互聯網平臺在煤礦自動化生產中實現高效運營的關鍵。通過構建統一的數據平臺，煤礦企業可以實現生產、安全、設備和人員等多維度數據的集中管理和實時共享。數字化管理系統利用大數據分析和可視化技術，將復雜的數據轉化為直觀的圖表和報告，為管理層提供實時決策支持。例如，通過生產數據的實時監控和分析，管理層可以快速調整生產計劃，優化資源配置，提高生產效率。同時，數字化管理體系還支持設備的全生命周期管理，從采購、安裝、運行到維護和報廢，實現設備管理的精細化和智能化。此外，數字化管理系統通過建立標準化的操作流程和績效評估體系，提升企業整體運營效率和管理水平。

2.3.2產業鏈協同創新

工業互聯網平臺為煤礦行業的產業鏈協同創新提供了技術支撐。通過平臺的互聯互通，煤礦企業可以與上下游企業實現數據共享和業務協同。例如，煤礦企業可以通過平臺與煤炭運輸企業實時共享生產計劃和庫存信息，優化運輸調度，減少庫存積壓和運輸成本。同時，煤礦企業還可以與設備供應商、科研機構等建立緊密的合作關系，共同開展技術研發和創新。通過產業鏈協同創新，煤礦企業不僅能夠提升自身的競爭力，還能推動整個行業的技術進步和產業升級。此外，產業鏈協同還促進了煤炭資源的合理配置和高效利用，為實現綠色、可持續發展提供了保障。

2.3.3 安全管理創新

安全管理是煤礦行業的重中之重。工業互聯網平臺通過大數據分析和人工智能技術，為煤礦安全管理提供了全新的解決方案。通過實時監測礦井環境參數（如瓦斯濃度、通風狀況等）和設備運行狀態，平臺能夠快速識別潛在的安全隱患并發出預警。例如，基于大數據的安全預警系統可以根據歷史數據和實時數據，預測瓦斯泄漏等安全事故的發生概率，并提前采取措施加以防范。此外，平臺還支持安全事件的快速響應和應急處置，通過遠程監控和指揮系統，實現對事故現場的實時指揮和救援。通過安全管理創新，煤礦企業能夠顯著降低事故發生率，保障礦工生命安全和企業生產安全。

3工業互聯網平臺在煤礦自動化生產中的實踐案例分析

3.1案例一：中煤陜西榆林能源化工有限公司的智能化轉型實踐

中煤陜西榆林能源化工有限公司通過工業互聯網平臺的應用，實現了大型煤礦的智能化轉型。其主要實踐包括：基于能源行業通用數據標準設計方法論并結合煤炭行業特點，建設數據標準體系，梳理業務架構劃分業務主題域，已建成17個業務系統數據標準共1043條；利用大數據關鍵技術及集群化部署構建數據湖平臺，統一管理煤炭業務多種類型數據，接入60個業務系統數據及約50000個工控類數據點位；在智能調度中心應用語音識別技術，構建煤炭行業詞庫提供特色方言語音服務，與智能化集中控制平臺聯動，具備50余條智能問答指令實現多種功能；構建視頻AI系統，涵蓋33個分析模型，實現人像庫管理、人員驗證及各類生產環節識別；通過機電設備故障預測與健康管理系統監測分析數據，接入10個子系統數據了解設備健康狀態；基于工業互聯網平臺以“一張圖\"理念構建智能生產執行系統，結合GIS\"一張圖\"智能管控平臺建立多個礦山管理系統；以工業互聯網平臺為支撐構建智能綜合自動化系統，兼容多種礦用設備及子系統接入，為智能APP開發提供服務；針對生產、安全等業務指標進行“深度挖掘”，通過決策分析系統從多方面統計分析，為節資降耗、降本增效提供決策支持。中煤陜西公司智能工廠系統架構及實施內容如圖1所示。

圖1中煤陜西公司智能工廠系統架構及實施內容

3.2案例二：陜煤集團紅柳林礦業的集成創新應用

陜煤集團紅柳林礦業公司以工業互聯網架構為基礎，應用云計算、大數據、人工智能、數字孿生、5G和物聯網等新一代信息技術，進行智能化礦山的總體規劃和建設[1，如圖2所示。該公司構建統一的工業互聯網平臺，實現礦山生產、安全、管理等多環節的智能化升級，具體實踐包括：借助5G網絡和物聯網技術打造智能化生產系統，實現采煤機、掘進機等設備的遠程操控和自動化作業，減少井下作業人員，降低安全風險；利用大數據分析和人工智能技術搭建智能安全管理系統，實時監測礦井瓦斯濃度、通風狀況等環境參數并預警，提前識別潛在安全隱患；基于工業互聯網平臺建立智能調度與決策系統，實時采集和分析生產數據，為管理層提供決策支持，優化生產流程；通過設備故障預測與健康管理系統進行設備健康管理，實時監測設備運行狀態，實現故障的早期預警和精準診斷，降低設備停機時間。

4工業互聯網平臺應用面臨的挑戰與對策

4.1 面臨的挑戰

4.1.1 技術難題

工業互聯網平臺在煤礦自動化生產中的應用面臨著諸多技術難題。首先，煤礦生產環境復雜，設備種類繁多且分布廣泛，數據采集和傳輸的穩定性難以保證。其次，煤礦行業的特殊性要求技術解決方案必須具備高可靠性和安全性，尤其是在瓦斯監測、設備遠程控制等關鍵環節。最后，工業互聯網平臺需要處理海量的實時數據，對數據處理和分析能力提出了極高的要求。目前，部分技術如5G網絡的覆蓋范圍、物聯網設備的兼容性及人工智能算法的精準度等仍需進一步提升，以滿足煤礦自動化生產的實際需求。

4.1.2 標準規范缺失

工業互聯網平臺在煤礦行業的應用缺乏統一的標準和規范。不同煤礦企業的信息化水平參差不齊，數據格式和接口標準不一致，導致數據共享和系統集成困難。此外，煤礦行業的智能化建設涉及多個技術領域，如5G、大數據、人工智能等，各領域之間的標準銜接不足，進一步加劇了系統的復雜性和集成難度。缺乏統一的標準規范不僅影響了工業互聯網平臺的推廣和應用，還增加了企業的實施成本和風險。

4.1.3 人才短缺

工業互聯網平臺的應用需要既懂煤礦生產又掌握信息技術的復合型人才。然而，目前煤礦行業普遍面臨人才短缺的問題。一方面，煤礦企業地處偏遠地區，工作環境艱苦，難以吸引高素質的技術人才；另一方面，傳統煤礦從業人員的數字化技能水平較低，難以適應工業互聯網平臺的應用需求。人才短缺不僅限制了煤礦企業對新技術的吸收和應用，還影響了企業數字化轉型的進程。

4.2 應對策略

4.2.1 加強技術研發與創新

針對技術難題，應加強技術研發與創新。政府和企業應加大對煤礦智能化建設的資金投入，支持科研機構和高校開展相關技術研究。同時，鼓勵企業與科研機構合作，共同攻克技術難題，推動5G、物聯網、人工智能等技術在煤礦行業的應用。此外，企業應加強自身的技術研發能力，培養和引進高素質的技術人才，提升企業的技術創新水平。

4.2.2完善標準規范體系

為解決標準規范缺失的問題，應加快完善工業互聯網平臺在煤礦行業的標準規范體系。政府相關部門應制定統一的數據格式、接口標準和通信協議，推動煤礦企業之間的數據共享和系統集成。同時，建立行業標準規范的認證和評估機制，確保企業采用的技術和產品符合行業標準。此外，加強與國際標準的對接，提升我國煤礦行業的國際化水平。

4.2.3 強化人才培養與引進

為緩解人才短缺問題，應強化人才培養與引進。煤礦企業應加強與高校和職業院校的合作，開設相關專業課程，培養適應煤礦智能化建設需求的復合型人才。同時，企業應制定優惠政策，吸引高素質的技術人才到煤礦企業工作。此外，加強對現有從業人員的數字化技能培訓，提升其技術水平和操作能力，為工業互聯網平臺的應用提供人才保障。

5 結束語

本文深入研究工業互聯網平臺在煤礦自動化生產中的集成創新與實踐，發現其在技術、應用模式、管理運營上成效顯著。通過融合5G、人工智能等技術，推動智能化開采等模式創新，促進數字化管理等變革。實踐表明，該平臺提升了煤礦生產效率與安全性，降低運維成本，有力支持數字化轉型。展望未來，隨著技術進步與標準完善，平臺將深化與煤礦生產融合，通過人才培養模式，助力煤礦行業邁向更高效、安全、綠色的可持續發展道路。

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