煤礦企業(yè)智慧礦山框架及應(yīng)用研究

劉印

【摘 ?要】目前，智慧礦山的建設(shè)主要以單一的業(yè)務(wù)邏輯為基礎(chǔ)，較少從數(shù)據(jù)運營、技術(shù)服務(wù)和業(yè)務(wù)邏輯等多方面，深入研究智慧礦山的體系架構(gòu)問題，提高對智慧礦山的建設(shè)水平。

【關(guān)鍵詞】智慧礦山;意義;原則;建設(shè)

引言

近年來，隨著信息化技術(shù)的快速發(fā)展，智能采礦的理論方法和先進技術(shù)已經(jīng)開始逐步應(yīng)用于煤礦行業(yè)，為數(shù)字化礦山轉(zhuǎn)向智能化礦山提供了理論支撐和技術(shù)支持。

1.智慧礦山的研究意義

首先，研究智慧礦山能夠促進礦產(chǎn)資源開發(fā)利用，提高礦山企業(yè)的市場競爭力，優(yōu)化企業(yè)內(nèi)部控制管理，提高工作質(zhì)量，讓企業(yè)擁有更加廣闊的發(fā)展前景。研究并且建設(shè)智慧礦山能夠推進傳感器技術(shù)、空間信息技術(shù)、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、高速通信網(wǎng)格、信息處理技術(shù)在礦產(chǎn)資源開發(fā)領(lǐng)域的集中應(yīng)用，有效提高企業(yè)對于技術(shù)的儲備和技術(shù)的適用性，從而提高企業(yè)的市場競爭力。

其次，研究智慧礦山有助于充分開采我國的礦產(chǎn)資源，提高開采效率，減少操作的復(fù)雜性。智慧礦山能夠幫助我們建立起科學(xué)有效的三維模型，從而系統(tǒng)性的將礦山開采中涉及到的勘察、礦物加工、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)清晰呈現(xiàn)出來，把礦場巷道等工作狀態(tài)真實的反映出來，從而讓工作人員能夠及時的發(fā)現(xiàn)問題，并且解決問題，提升對于礦產(chǎn)資源開發(fā)的生產(chǎn)把控力度，有助于實時監(jiān)測安全生產(chǎn)環(huán)境，并且開展綜合性評價，最大限度的減少礦山災(zāi)害風(fēng)險，保證安全生產(chǎn)工作。

2.智慧礦山建設(shè)原則

（1）標(biāo)準(zhǔn)先行原則。在充分整合已有信息資源的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際煤礦生產(chǎn)和管理的業(yè)務(wù)需求，通過數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和系統(tǒng)開發(fā)流程標(biāo)準(zhǔn)化等標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，實現(xiàn)各信息系統(tǒng)之間的高度集成和數(shù)據(jù)共享的目的。其次，基于實際的發(fā)展現(xiàn)狀，借助前沿的理論方法、先進的科學(xué)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)體系的主體架構(gòu)和管理模式，遵循標(biāo)準(zhǔn)化的主要原則、制定范圍、修訂期限等程序，從數(shù)據(jù)運營、技術(shù)服務(wù)和業(yè)務(wù)邏輯等方面綜合考慮，分別制定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、接口標(biāo)準(zhǔn)化、通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化和架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化等具體方案;最后，在實踐過程中迭代細化和完善標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的具體工作。

（2）先進性原則。在滿足煤礦企業(yè)信息化系統(tǒng)建設(shè)的前提下，應(yīng)利用人工智能和數(shù)據(jù)科學(xué)等領(lǐng)域的最新理論方法和先進技術(shù)，不斷提高系統(tǒng)的整體智能化水平，并同時能夠保障系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性。

（3）一體化原則。智能礦山建設(shè)不僅是各個子系統(tǒng)或?qū)I(yè)系統(tǒng)的建設(shè)，而是各系統(tǒng)與硬件的高度集成和擴展應(yīng)用。此外，各子系統(tǒng)建設(shè)要滿足一體化系統(tǒng)框架設(shè)計的要求，盡可能的減少冗余功能模塊的開發(fā)，最大程度上實現(xiàn)各系統(tǒng)“高內(nèi)聚、低耦合”的特性，并滿足智慧礦山架構(gòu)的可擴展性。

（4）網(wǎng)絡(luò)協(xié)同性原則。針對煤礦企業(yè)具有的不同網(wǎng)絡(luò)，需要利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)同組網(wǎng)策略進行網(wǎng)絡(luò)的綜合協(xié)同管理。此外，針對不同接口的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，需要建立對外訪問的統(tǒng)一接口，以便在應(yīng)用層減少網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的兼容性問題。

（5）分步實施原則。由于智慧礦山是一個綜合性很強的多學(xué)科交叉領(lǐng)域，也是集管理控制、決策處理和數(shù)字虛擬于一體，并與智能化方法高度結(jié)合的產(chǎn)物。因此，較難一次實施完成，需要分步對其進行建設(shè)。具體需從系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計總體目標(biāo)出發(fā)，把任務(wù)逐步向下分解。在具體實施過程中，按照由底向上的原則，先考慮底層的實現(xiàn)，再逐步向中層與高層推進，這樣做信息來源有保證，信息處理有依據(jù)。

（6）安全性原則。智慧礦山建設(shè)中各系統(tǒng)的安全性涉及到煤礦設(shè)備安全、網(wǎng)絡(luò)安全和軟件應(yīng)用安全等多方面內(nèi)容。煤礦井下使用的相關(guān)設(shè)備必須要符合煤礦安全規(guī)程的要求，達到本質(zhì)安全或防爆安全要求;通用型網(wǎng)絡(luò)和軟件產(chǎn)品必須配備完善的安全保密措施，以保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行。

3.智慧礦山系統(tǒng)建設(shè)

（1）礦井智能生產(chǎn)系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系是智能生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，我們利用其將實際的礦山實物與云端信息平臺有機結(jié)合，增加系統(tǒng)的先進性，并且實現(xiàn)礦山系統(tǒng)的自我完善和自我生長，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用能夠幫助工作人員更好的開展生產(chǎn)與建設(shè)，優(yōu)化智慧礦山體系構(gòu)建。大體上而言，礦山互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)與物聯(lián)網(wǎng)的三層分層架構(gòu)基本一致，第一層為智能感知層、第二層為傳輸層，第三層為分析應(yīng)用層，三個層面相輔相成，互為補充，共同構(gòu)成一個有機整體。礦山智能感知層緊密關(guān)聯(lián)礦山安全生產(chǎn)，通過各種類型的智能傳感器，我們能夠收集礦山現(xiàn)場的各種信息，并且將信息上傳到云端展開處理，為分析決策打下堅實的基礎(chǔ)。從目前的經(jīng)驗和未來發(fā)展方向來看，礦山物聯(lián)網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)具有非常廣泛的應(yīng)用前景，其包括有線傳輸和無線傳輸，兩種復(fù)雜的通信系統(tǒng)將會融合使用，從而實現(xiàn)井上井下一體化建設(shè)，實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)采集、匯聚與融合。

（2）設(shè)備生產(chǎn)管理。智能生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用有效提高了智慧礦山建設(shè)效率和智能程度，其能夠?qū)崿F(xiàn)對各個生產(chǎn)過程子系統(tǒng)的監(jiān)控和指導(dǎo)，并且及時收集信息和上傳信息，與云端平臺進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)系統(tǒng)的全面把控。在智能生產(chǎn)系統(tǒng)的建設(shè)過程中，包含有多個子系統(tǒng)，例如智能綜采設(shè)備控制系統(tǒng)、井下供電智能監(jiān)控系統(tǒng)、礦井人員定位系統(tǒng)等其他系統(tǒng)。智能生產(chǎn)監(jiān)控過程遍布在整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，其大大提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全性，在以上種種系統(tǒng)中，綜采工作面智能系統(tǒng)為最為核心的內(nèi)容，其他系統(tǒng)建設(shè)都是為此系統(tǒng)而服務(wù)的。

（3）礦井生產(chǎn)環(huán)境管理。在智慧礦山的構(gòu)建過程中，礦井生產(chǎn)環(huán)境管理是一項非常重要的工作內(nèi)容，其包含多種類型的工作要素，例如生產(chǎn)環(huán)境現(xiàn)場管理、機械設(shè)備維護、生產(chǎn)空間通風(fēng)管理等，通過布置各種類型的傳感器，我們能夠及時采集到現(xiàn)場中的信息，包括環(huán)境信息、設(shè)備運行信息、人員流動信息、安全信息等等，從而對現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境進行全面的監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)問題并且做出生產(chǎn)安全決策。在礦井地質(zhì)環(huán)境管理工作中，可以通過地質(zhì)地測信息管理系統(tǒng)進行相應(yīng)的對接，及時監(jiān)測水文地質(zhì)狀況，感知危險，組織人員的調(diào)動和逃生。在通風(fēng)機電設(shè)備管理中，要保障機電設(shè)備的運營穩(wěn)定性，杜絕設(shè)備連續(xù)長時間運轉(zhuǎn)，要做好設(shè)備的替代性工作，一旦發(fā)現(xiàn)有設(shè)備出現(xiàn)異常狀況，應(yīng)當(dāng)及時停止運行，并且進行檢修。通過智能生產(chǎn)管理平臺的三維虛擬現(xiàn)實平臺，能夠?qū)Ω黜椛a(chǎn)環(huán)境進行三維可視化管理，真實再現(xiàn)工作人員所在位置的三維空間，并建立各個項目之間的立體關(guān)系，更好的對生產(chǎn)環(huán)境進行監(jiān)控和把握。

4.結(jié)束語

總而言之，基于智慧礦山智能生產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)建是一項非常重要的工作內(nèi)容，其關(guān)系到礦山行業(yè)的發(fā)展質(zhì)量，也關(guān)系到我國的經(jīng)濟建設(shè)，我們要提高重視程度，并加快智慧礦山的系統(tǒng)建設(shè)。

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