智能化露天煤礦分類分級評價(jià)體系研究

趙紅澤，陸俊宇，李亞松，張 宇，徐洪洋，郭衛(wèi)洪，張振宇，秦博強(qiáng)

(1. 中國礦業(yè)大學(xué)〈北京〉能源與礦業(yè)學(xué)院，北京市海淀區(qū)，100083；2. 中國礦業(yè)大學(xué)〈北京〉深部巖石力學(xué)與地下工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京市海淀區(qū)，100083)

0 引言

智慧露天煤礦建設(shè)就是建設(shè)一個具有感知、記憶、理解、分析、判斷、升華等能力的煤礦生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)煤礦的自主學(xué)習(xí)和自主決策等，是煤礦建設(shè)的最終目標(biāo)。作為智慧露天煤礦建設(shè)的關(guān)鍵一環(huán)及前期目標(biāo)，智能化露天煤礦建設(shè)依托物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)露天煤礦的智能化和無人化，從而提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本和風(fēng)險(xiǎn)。截至2022年，我國露天煤礦智能化轉(zhuǎn)型取得顯著成效，在一體化平臺、無人卡車、數(shù)據(jù)管理、安全管控、遠(yuǎn)程控制等諸多領(lǐng)域積累了大量成功經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，部分大型露天煤礦完成初級智能化改造，正向中級智能化目標(biāo)邁進(jìn)[1]。由于客觀條件的限制，以及不同地方資源賦存條件的不同，各煤礦企業(yè)的智能化技術(shù)裝備水平差距正在不斷拉大，發(fā)展越來越不平衡。2020年3月國家八部委發(fā)布的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，要建設(shè)智能化示范煤礦、分級建設(shè)智能化平臺，而露天煤礦智能化如何建、建什么、怎么評價(jià)，成為關(guān)鍵內(nèi)容之一。國內(nèi)不同區(qū)域煤層賦存條件與裝備水平、工程基礎(chǔ)、建設(shè)目標(biāo)存在較大差異，如何客觀、公平、針對性地開展智能化露天煤礦建設(shè)值得政府、企業(yè)和第三方機(jī)構(gòu)關(guān)注和思考，因此亟需開展露天礦智能化分類分級評價(jià)體系的研究工作。

國內(nèi)學(xué)者在煤礦智能化領(lǐng)域進(jìn)行了大量研究。在智慧礦山概念與關(guān)鍵技術(shù)方面，徐靜等[2-4]進(jìn)行了早期探討。煤礦智能化架構(gòu)方面，王國法等[5]對我國智慧煤礦2025發(fā)展路徑進(jìn)行了規(guī)劃；王忠鑫等[6]提出基于BIM的智慧露天煤礦協(xié)同工作平臺架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)；吳群英等[7]基于云計(jì)算架構(gòu)體系，提出智慧礦山的總體架構(gòu)；張倍寧等[8]提出融合云平臺技術(shù)的“集團(tuán)公司-區(qū)域子公司-煤礦”三級架構(gòu)的智能化綜合管控平臺；張瑞新等[9]提出建設(shè)智能化露天煤礦的原則、基本構(gòu)想、關(guān)鍵技術(shù)和基本框架及體系設(shè)計(jì)。煤礦智能化建設(shè)分類分級方面，王國法等[10-12]指出了智能化礦山開采技術(shù)的發(fā)展方向和智能化煤礦及智能化采煤工作面分類、分級評級指標(biāo)體系，并編制了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；張科學(xué)等[13]對智能化開采工作面適應(yīng)性進(jìn)行了評價(jià)；賀耀宜[14]對智慧礦山評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了梳理，并制定了智慧礦山分級評價(jià)方法；付恩三等[15]通過對全國45所露天煤礦進(jìn)行智能化評價(jià)，構(gòu)建了智能露天煤礦的評價(jià)體系和評價(jià)模型?？傮w來看，目前國內(nèi)智能化礦山研究偏井工礦山較多，尚未對智能化露天煤礦建設(shè)分類、分級形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。因此，在團(tuán)隊(duì)前期智慧露天煤礦建設(shè)規(guī)劃路徑研究成果基礎(chǔ)上[16]，通過梳理多個智慧露天煤礦建設(shè)初期智能化項(xiàng)目進(jìn)展情況，提出不同開采條件下露天煤礦分類基礎(chǔ)上的以初級、中級、高級3個等級為節(jié)點(diǎn)的智能化評價(jià)體系和各階段應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)目標(biāo)，以期為智能化露天煤礦建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)和建設(shè)參考。

1 智能化露天煤礦建設(shè)技術(shù)要求

1.1 智能化露天煤礦技術(shù)架構(gòu)

智能化露天煤礦技術(shù)架構(gòu)自下而上分別為感知設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、邊緣計(jì)算層、云端數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層5層，如圖1所示。感知設(shè)備層主要包括傳感器/儀表、RFID標(biāo)簽設(shè)備、控制/執(zhí)行設(shè)備、攝像頭等內(nèi)容，主要負(fù)責(zé)采集、識別、反饋露天煤礦中人、機(jī)、環(huán)、管等產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)傳輸層主要包含TCP/IP、4G/5G、WIFI、ZigBee、ModBus、RS485、RFID、Bluetooth、NB-IoT、NFC等有線、無線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，主要負(fù)責(zé)感知設(shè)備層設(shè)備和邊緣計(jì)算層設(shè)備之間數(shù)據(jù)通信；邊緣計(jì)算層是利用數(shù)據(jù)傳輸路徑上的計(jì)算、存儲與網(wǎng)絡(luò)資源[17]，為靠近感知設(shè)備或應(yīng)用場景的一側(cè)提供最近端服務(wù)，主要包括設(shè)備接入、協(xié)議解析、邊緣數(shù)據(jù)處理等，同時(shí)提供大量AI計(jì)算算法；云端數(shù)據(jù)層是基于云計(jì)算平臺之上提供數(shù)據(jù)中臺、技術(shù)中臺、業(yè)務(wù)中臺等數(shù)據(jù)服務(wù)，主要負(fù)責(zé)邊緣計(jì)算層數(shù)據(jù)的匯聚、存儲、計(jì)算、分配、安全等技術(shù)，并為業(yè)務(wù)應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)服務(wù)；業(yè)務(wù)應(yīng)用層主要包括生產(chǎn)調(diào)度中心、安全環(huán)保中心、綜合管理中心、運(yùn)維服務(wù)中心等，主要負(fù)責(zé)露天煤礦智能化業(yè)務(wù)管理和生產(chǎn)運(yùn)營智能管控。

圖1 智能化露天煤礦技術(shù)架構(gòu)

1.2 智能化露天煤礦建設(shè)分層技術(shù)目標(biāo)

智能化露天煤礦可按照初級、中級、高級3個層級分步驟建設(shè)，每個層次確立技術(shù)目標(biāo)和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)不同建設(shè)階段不同露天煤礦的智能化系統(tǒng)建設(shè)。初級階段技術(shù)目標(biāo)為單機(jī)遠(yuǎn)程駕駛或無人值守，中級階段技術(shù)目標(biāo)為機(jī)群無人智能作業(yè)，高級階段技術(shù)目標(biāo)為業(yè)務(wù)系統(tǒng)一體化智慧管控。智能化露天煤礦建設(shè)的重點(diǎn)如下所述。

(1)智能化基礎(chǔ)設(shè)施。初級階段首先須建成滿足現(xiàn)有設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸要求的通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)區(qū)5G無線覆蓋和辦公區(qū)4G無線覆蓋；主要傳輸場景下遠(yuǎn)程駕駛車輛傳輸速度≥40 Mbps，人工駕駛車輛傳輸速度≥10 Mbps，其余設(shè)備通信和數(shù)據(jù)傳輸帶寬根據(jù)設(shè)備實(shí)際需求建設(shè)，并保證1～3倍網(wǎng)絡(luò)容量冗余；同時(shí)考慮不同業(yè)務(wù)場景實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片；關(guān)鍵場景網(wǎng)絡(luò)時(shí)延滿足生產(chǎn)需求，遠(yuǎn)程控制雙向<50 ms，視頻單向傳輸<200 ms，設(shè)備定位單向<100 ms等；建成本地?cái)?shù)據(jù)中心，滿足生產(chǎn)視頻數(shù)據(jù)保存1個月以上。中級階段傳輸能力滿足無人化生產(chǎn)水平，V2V(車輛與車輛)通信周期≤50 ms，延時(shí)≤10 ms，V2N(車輛與網(wǎng)絡(luò))通信周期≤300 ms，延時(shí)≤100 ms，遠(yuǎn)程控制雙向延時(shí)≤30 ms等。高級階段應(yīng)在中級基礎(chǔ)上提高網(wǎng)絡(luò)帶寬，上行≥200 Mbps，下行≥100 Mbps，滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)管控要求。

(2)智能化設(shè)計(jì)。初級階段建立地質(zhì)信息時(shí)空數(shù)據(jù)庫，利用無人機(jī)三維掃描技術(shù)和智能鉆探設(shè)備獲取高精度采場地質(zhì)數(shù)據(jù)，建立采場三維地質(zhì)模型，并保證采場地圖每日更新，實(shí)現(xiàn)透明地質(zhì)與三維設(shè)計(jì)；中級階段實(shí)現(xiàn)地質(zhì)時(shí)空數(shù)據(jù)與設(shè)備時(shí)空數(shù)據(jù)融合并實(shí)時(shí)更新，基于三維模型實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃方案的智能化設(shè)計(jì)與推演評估；高級階段基于礦山大數(shù)據(jù)和AI智能算法，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃的虛擬設(shè)計(jì)與動態(tài)仿真，并實(shí)現(xiàn)礦山工程的數(shù)字孿生與交互設(shè)計(jì)。

(3)工藝裝備智能化。初級階段實(shí)現(xiàn)移動設(shè)備遠(yuǎn)程駕駛和監(jiān)測，固定設(shè)備實(shí)現(xiàn)無人值守和遠(yuǎn)程集控。中級階段移動設(shè)備實(shí)現(xiàn)自主行駛、路徑規(guī)劃、自主避障和編組運(yùn)行，固定設(shè)備實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)行和故障預(yù)測診斷。高級階段各設(shè)備實(shí)現(xiàn)健康監(jiān)測、故障診斷并智能預(yù)警，全系統(tǒng)協(xié)同自主運(yùn)行和智慧反饋決策。

(4)智能化綜合管控。初級階段應(yīng)建成一體化管控平臺，融合生產(chǎn)調(diào)度管理與綜合運(yùn)營管理兩大功能模塊；平臺應(yīng)集成下屬各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中可視化展示和實(shí)時(shí)分布式控制，打造分級個性化服務(wù)體系。中級階段管控平臺應(yīng)充分利用礦山大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管控的輔助決策。高級階段管控平臺應(yīng)依托人工智能、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能決策和智慧運(yùn)營。

2 露天煤礦智能化條件分類評價(jià)

2.1 智能化露天煤礦分類指標(biāo)體系

我國露天煤礦分布地域廣，不同露天煤礦之間條件差異很大，為便于企業(yè)根據(jù)自身?xiàng)l件客觀開展智能化建設(shè)，必須先根據(jù)智能化建設(shè)條件對不同露天煤礦進(jìn)行分類。綜合考慮開采條件、經(jīng)濟(jì)效益、智能化基礎(chǔ)3方面因素[18]，選取工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、煤層自燃傾向、生產(chǎn)規(guī)模、剩余服務(wù)年限、煤層條件、開采工藝、設(shè)備種類及信息化基礎(chǔ)9類影響因素作為分類指標(biāo)。各分類指標(biāo)等級劃分為I、II、III 3類，采用隸屬度函數(shù)和歸一化原則進(jìn)行指標(biāo)量化，見表1。分類等級越高，表示開展智能化建設(shè)難度越低，需要投入的技術(shù)成本越低。

表1 智能化露天煤礦分類評價(jià)指標(biāo)

(1)工程地質(zhì)條件。工程地質(zhì)主要考慮采場邊坡工程地質(zhì)條件和排土場基底工程地質(zhì)條件，根據(jù)《煤炭工業(yè)露天礦邊坡工程監(jiān)測規(guī)范》(GB 51214-2017)可分為簡單、中等復(fù)雜、復(fù)雜3級。影響因素包括抗震條件、地質(zhì)作用、地質(zhì)環(huán)境、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、軟弱結(jié)構(gòu)面、含水情況和采空區(qū)等8個。具體得分可由地質(zhì)勘探結(jié)果綜合評價(jià)：

(1)

式中：xi——各影響因素評分。

(2)水文地質(zhì)條件。綜合含水層、裂隙、地表水體、涌水量等條件區(qū)分水文地質(zhì)類型，根據(jù)《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘查規(guī)范》(GB/T 12719-2021)將水文地質(zhì)分為簡單、中等和復(fù)雜3級，影響因素包括排水條件、含水層補(bǔ)給條件、第四系覆蓋、邊界條件、富水性、隔水性、老空水分布、排水坍塌沉降等8個。具體得分可由水文勘探結(jié)果綜合評價(jià)：

(2)

(3)煤自燃傾向。煤自燃傾向性測定主要采用流動色譜吸氧法，根據(jù)《煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法》(GB 20104-2006)，將煤自燃傾向性等級分為容易自燃、自燃和不易自燃3類，由一元線性函數(shù)表示：

f(z)=-15z+115

(3)

式中：z——煤自燃傾向，不易自燃煤層取1，自燃煤層取2，容易自燃煤層取3。

煤自燃傾向分值曲線如圖2(a)所示。

圖2 智能化分類評價(jià)指標(biāo)分值曲線

(4)生產(chǎn)規(guī)模。當(dāng)前，如黑岱溝露天煤礦、平朔東露天煤礦等超大型露天煤礦的智能化建設(shè)相對標(biāo)準(zhǔn)較高，根據(jù)《煤炭工業(yè)露天礦設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50197-2015)中2.3.2一節(jié)將生產(chǎn)規(guī)模劃分標(biāo)準(zhǔn)定為100萬、400萬、2 000萬t/a。

采用分段線性函數(shù)式表示生產(chǎn)能力得分，根據(jù)《智能化示范煤礦驗(yàn)收管理辦法》中智能化露天煤礦評價(jià)結(jié)果分類，將生產(chǎn)規(guī)模100萬t/a以下取0～<70分，100萬～400萬t/a取70～85分，>400萬～2 000萬t/a取>85～100分，2 000萬t/a以上取100分。

(4)

式中：X——生產(chǎn)能力，萬t/a。

生產(chǎn)能力分值曲線如圖2(b)所示。

(5)剩余服務(wù)年限。參考《智能化示范煤礦驗(yàn)收管理辦法(試行)》中對礦井剩余服務(wù)年限的評分，采用連續(xù)函數(shù)式表示不同剩余服務(wù)年限的影響，具體參數(shù)由小樣本評價(jià)后擬合得出：

(5)

式中：x——剩余服務(wù)年限。

剩余服務(wù)年限分值曲線如圖2(c)所示。

(6)煤層條件。煤層條件包括煤層結(jié)構(gòu)、煤層厚度和采煤臺階內(nèi)煤層個數(shù)等，綜合影響選采工藝和設(shè)備型號的選擇[19]。其中，煤層結(jié)構(gòu)指煤層有無夾矸，根據(jù)夾矸程度區(qū)分等級。夾矸系數(shù)如下所示：

Z1=(1-α)×100%

(6)

式中：α——夾矸率，取0～1。

煤層分為薄煤層(厚度0～<3.5 m)、中厚煤層(厚度3.5～10 m)和厚煤層(厚度>10 m)。將20 m高采煤臺階作為單位臺階，則單位臺階內(nèi)煤層厚度Z2如式(7)所示：

(7)

式中：yi——煤層厚度；

n——單位臺階內(nèi)煤層層數(shù)。

臺階系數(shù)取采煤臺階個數(shù)m的倒數(shù)：

(8)

則煤層條件評分公式得：

(9)

式中：xi——各項(xiàng)評分，評分超過100則取100。

(7)開采工藝。采用不同開采工藝，生產(chǎn)系統(tǒng)的復(fù)雜程度不同，直接導(dǎo)致智能化改造的難度也不同。可用如下分段函數(shù)表示開采工藝的影響，開采工藝分值曲線如圖2(d)所示。

(10)

(8)設(shè)備種類。設(shè)備主要可歸為穿爆、采裝、運(yùn)輸和排棄4類，設(shè)備種類越多，生產(chǎn)系統(tǒng)的復(fù)雜程度越高。評分公式如下所示：

f(N)=120-5q

(11)

式中：q——設(shè)備種類總數(shù)，評分低于0則取0。

(9)信息化基礎(chǔ)。信息化基礎(chǔ)主要包括網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)存儲設(shè)施，信息化軟件等，可根據(jù)專家現(xiàn)場調(diào)研對各項(xiàng)綜合打分。

(12)

2.2 智能化露天煤礦分類評價(jià)方法

智能化露天煤礦9個分類指標(biāo)的權(quán)重分別為：工程地質(zhì)10%、水文地質(zhì)5%、煤層自燃傾向5%、生產(chǎn)規(guī)模20%、剩余服務(wù)年限28%、煤層條件8%、開采工藝10%、設(shè)備種類10%、信息化基礎(chǔ)4%，如圖3所示。智能化分類評價(jià)得分W見式(13)：

1—工程地質(zhì)：2—水文地質(zhì)；3—煤自燃傾向；4—生產(chǎn)規(guī)模；5—剩余服務(wù)年限；6—煤層條件；7—開采工藝；8—設(shè)備種類；9—信息化基礎(chǔ)。

(13)

式中：λi——指標(biāo)權(quán)重；

wi——指標(biāo)評價(jià)得分。

3 露天煤礦智能化分級評價(jià)

基于上述智能化露天煤礦技術(shù)架構(gòu)和分層技術(shù)目標(biāo)，將露天煤礦智能化建設(shè)內(nèi)容劃分為信息基礎(chǔ)設(shè)施、智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)、智能穿爆系統(tǒng)、智能工藝系統(tǒng)、智能生產(chǎn)輔助、智能綜合管控等6個一級指標(biāo)，各一級指標(biāo)下將各建設(shè)項(xiàng)目作為二級指標(biāo)。露天煤礦智能化分級評價(jià)指標(biāo)如圖4所示。

圖4 露天煤礦智能化分級評價(jià)指標(biāo)

3.1 指標(biāo)權(quán)重的確定

通過向煤礦技術(shù)人員和專家分發(fā)調(diào)查問卷的方式，收集評價(jià)數(shù)據(jù)，采用層次分析法[20]確定一級、二級指標(biāo)權(quán)重。分級評價(jià)一級指標(biāo)的權(quán)重分別為：信息基礎(chǔ)設(shè)施25%、智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)15%、智能穿爆系統(tǒng)10%、智能工藝系統(tǒng)27%、智能生產(chǎn)輔助9%、智能綜合管控14%。

3.2 指標(biāo)評價(jià)內(nèi)容細(xì)則

(1)信息基礎(chǔ)設(shè)施。信息基礎(chǔ)設(shè)施是露天煤礦智能化建設(shè)的基礎(chǔ)，內(nèi)容包括通信網(wǎng)絡(luò)、云數(shù)據(jù)中心2項(xiàng)。傳輸能力、網(wǎng)絡(luò)冗余、無線覆蓋、網(wǎng)絡(luò)隔離、工業(yè)防火墻、大容量儲存設(shè)備、云服務(wù)能力、統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等是評價(jià)信息基礎(chǔ)設(shè)施智能化水平的主要影響因素。評價(jià)指標(biāo)、指標(biāo)權(quán)重及建設(shè)目標(biāo)見表2。

表2 信息基礎(chǔ)設(shè)施評價(jià)指標(biāo)

(2)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)。露天煤礦實(shí)施智能化后開采速度變快、設(shè)計(jì)時(shí)間變短，加快設(shè)計(jì)和施工的需求變得更大，設(shè)備間的配合也變得更加靈活，生產(chǎn)中的隱患、風(fēng)險(xiǎn)也在增加。目前，行業(yè)內(nèi)各單位都在進(jìn)行智能化地質(zhì)保障、智能化穿孔爆破設(shè)計(jì)、智能化采礦設(shè)計(jì)的研究，智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的突破對于加快開采速度、降低生產(chǎn)中的隱患、風(fēng)險(xiǎn)具有重大意義?；谝陨现悄茉O(shè)計(jì)系統(tǒng)要求，評價(jià)指標(biāo)、指標(biāo)權(quán)重及建設(shè)目標(biāo)見表3。

表3 智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)

(3)智能穿爆系統(tǒng)。在穿孔爆破施工過程中，由于礦區(qū)巖層的復(fù)雜性和不確定性，爆破設(shè)計(jì)參數(shù)一般基于以往經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，主觀性較強(qiáng)；同時(shí)施工精度不足導(dǎo)致鉆孔坐標(biāo)精度及深度未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，最終可能導(dǎo)致爆破效果與預(yù)期相差較大，甚至可能造成一定程度的經(jīng)濟(jì)損失與重大安全事故。因此，采用智能穿爆系統(tǒng)在穿爆設(shè)備、裝藥車系統(tǒng)控制、穿爆作業(yè)管理等方面智能化提升作業(yè)效率和安全?；谏鲜鲋悄艽┍到y(tǒng)的要求，智能穿爆系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)、指標(biāo)權(quán)重及建設(shè)目標(biāo)見表4。

表4 智能穿爆系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)

(4)智能工藝系統(tǒng)。受礦巖性質(zhì)、礦體埋藏條件、地形、氣候等條件影響，不同露天煤礦會采用不同的開采工藝。我國現(xiàn)采用的主要開采工藝包括間斷開采工藝、半連續(xù)開采工藝、連續(xù)開采工藝和倒堆開采工藝，不同開采工藝下投入的設(shè)備種類存在差異。基于不同開采工藝，智能工藝系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)、指標(biāo)權(quán)重及建設(shè)目標(biāo)見表5。

表5 智能工藝系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)

(5)智能生產(chǎn)輔助。智能生產(chǎn)輔助包含維檢修、邊坡監(jiān)測、排水供電等輔助系統(tǒng)及輔助設(shè)備，評價(jià)指標(biāo)、指標(biāo)權(quán)重及建設(shè)目標(biāo)見表6。

61例患者中單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤48例，同一肺葉存在≥2個轉(zhuǎn)移瘤13例。轉(zhuǎn)移瘤位于右肺上葉8例，右肺中葉3例，右肺下葉25例，左肺上葉7例，左下葉18例。全組患者轉(zhuǎn)移瘤平均直徑為3.03 cm，直徑≥3 cm 有26例，直徑<3 cm有35例(多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤患者的腫瘤最大直徑取其中最大腫瘤的直徑計(jì)算)。61例患者中共有25例患者的胸部CT表現(xiàn)為毛刺樣、分葉狀、密度不均勻或厚壁空洞狀的不典型肺部轉(zhuǎn)移瘤表現(xiàn)，36例患者的胸部CT表現(xiàn)為多發(fā)但局限于同肺葉、大小不一、密度均勻、輪廓清楚的圓形或類圓形的較為典型的轉(zhuǎn)移病灶。

表6 智能生產(chǎn)輔助評價(jià)指標(biāo)

(6)智能綜合管控。智能綜合管控目標(biāo)是打造一個一體化管控平臺，平臺功能涵蓋生產(chǎn)調(diào)度管理和綜合運(yùn)營管理兩方面。平臺打通管理孤島、數(shù)據(jù)孤島，覆蓋煤礦的管理決策、財(cái)務(wù)、生產(chǎn)、人力、物資、預(yù)算、安環(huán)、調(diào)度、項(xiàng)目管理等領(lǐng)域；建設(shè)智能化決策體系，實(shí)現(xiàn)經(jīng)營數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、績效數(shù)據(jù)、管理分析數(shù)據(jù)等實(shí)時(shí)展現(xiàn)，為經(jīng)營決策提供參考、經(jīng)營管理提供依據(jù)、生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)、績效提供指導(dǎo)；制定、檢驗(yàn)生產(chǎn)計(jì)劃，對歷史生產(chǎn)狀況回溯以及模擬開采。基于上述功能，評價(jià)指標(biāo)、指標(biāo)權(quán)重及建設(shè)目標(biāo)見表7。

表7 智能綜合管控評價(jià)指標(biāo)

3.3 智能化分級達(dá)成度評價(jià)

智能化分級達(dá)成度應(yīng)充分考慮不同露天煤礦所處的分類等級，結(jié)合各評價(jià)指標(biāo)建設(shè)程度進(jìn)行綜合評價(jià)。達(dá)到初級建設(shè)目標(biāo)的取60分，達(dá)到中級建設(shè)目標(biāo)的取75分，完全達(dá)到高級建設(shè)目標(biāo)的取90分。評價(jià)得分乘以權(quán)重后相加再乘以分類評價(jià)系數(shù)，最終得到智能化分級評價(jià)總分，如式(14)所示：

(14)

式中：ai——一級指標(biāo)權(quán)重；

bj——二級指標(biāo)權(quán)重；

xj——二級指標(biāo)得分；

λ——分類評價(jià)系數(shù)，I、II、III三類分別取1.2、1.1和1.0。

4 結(jié)論

智慧露天煤礦建設(shè)是一個長期的過程，還需要加大技術(shù)研發(fā)力度和新技術(shù)集成應(yīng)用力度，筆者僅針對智能化建設(shè)的分級分類評價(jià)做了一些探索性研究。

(1)依據(jù)目前露天煤礦和智能化技術(shù)現(xiàn)狀，建立了智能化露天煤礦技術(shù)架構(gòu)，并基于智能化基礎(chǔ)設(shè)施、智能化設(shè)計(jì)、工藝設(shè)備智能化和智能化綜合管控4個智能化建設(shè)重點(diǎn)，提出智能化露天煤礦建設(shè)分層技術(shù)目標(biāo)。

(2)從開采條件、經(jīng)濟(jì)效益、智能化基礎(chǔ)3個方面選取工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、煤層自燃傾向、生產(chǎn)規(guī)模、剩余服務(wù)年限、煤層條件、開采工藝、設(shè)備種類及信息化基礎(chǔ)9個指標(biāo)，建立智能化露天煤礦分類指標(biāo)體系并給出評價(jià)方法，分析各指標(biāo)對開展智能化建設(shè)的不同影響及其影響大小。

(3)確立了信息基礎(chǔ)設(shè)施、智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)、智能穿爆系統(tǒng)、智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)、智能生產(chǎn)輔助和智能綜合管控等露天煤礦智能化分級評價(jià)6個一級指標(biāo)及其二級指標(biāo)，闡述各階段建設(shè)目標(biāo)，給出各級指標(biāo)權(quán)重，建立達(dá)成度數(shù)學(xué)模型，為量化評價(jià)露天煤礦智能化情況提供參考。