煤礦企業智慧礦山框架及應用研究

劉印

【摘 ?要】目前，智慧礦山的建設主要以單一的業務邏輯為基礎，較少從數據運營、技術服務和業務邏輯等多方面，深入研究智慧礦山的體系架構問題，提高對智慧礦山的建設水平。

【關鍵詞】智慧礦山;意義;原則;建設

引言

近年來，隨著信息化技術的快速發展，智能采礦的理論方法和先進技術已經開始逐步應用于煤礦行業，為數字化礦山轉向智能化礦山提供了理論支撐和技術支持。

1.智慧礦山的研究意義

首先，研究智慧礦山能夠促進礦產資源開發利用，提高礦山企業的市場競爭力，優化企業內部控制管理，提高工作質量，讓企業擁有更加廣闊的發展前景。研究并且建設智慧礦山能夠推進傳感器技術、空間信息技術、監測監控系統、高速通信網格、信息處理技術在礦產資源開發領域的集中應用，有效提高企業對于技術的儲備和技術的適用性，從而提高企業的市場競爭力。

其次，研究智慧礦山有助于充分開采我國的礦產資源，提高開采效率，減少操作的復雜性。智慧礦山能夠幫助我們建立起科學有效的三維模型，從而系統性的將礦山開采中涉及到的勘察、礦物加工、運輸等環節清晰呈現出來，把礦場巷道等工作狀態真實的反映出來，從而讓工作人員能夠及時的發現問題，并且解決問題，提升對于礦產資源開發的生產把控力度，有助于實時監測安全生產環境，并且開展綜合性評價，最大限度的減少礦山災害風險，保證安全生產工作。

2.智慧礦山建設原則

（1）標準先行原則。在充分整合已有信息資源的基礎上，結合實際煤礦生產和管理的業務需求，通過數據標準化和系統開發流程標準化等標準化建設，實現各信息系統之間的高度集成和數據共享的目的。其次，基于實際的發展現狀，借助前沿的理論方法、先進的科學技術、標準體系的主體架構和管理模式，遵循標準化的主要原則、制定范圍、修訂期限等程序，從數據運營、技術服務和業務邏輯等方面綜合考慮，分別制定數據標準化、接口標準化、通信網絡標準化和架構標準化等具體方案;最后，在實踐過程中迭代細化和完善標準化建設的具體工作。

（2）先進性原則。在滿足煤礦企業信息化系統建設的前提下，應利用人工智能和數據科學等領域的最新理論方法和先進技術，不斷提高系統的整體智能化水平，并同時能夠保障系統運行的可靠性和穩定性。

（3）一體化原則。智能礦山建設不僅是各個子系統或專業系統的建設，而是各系統與硬件的高度集成和擴展應用。此外，各子系統建設要滿足一體化系統框架設計的要求，盡可能的減少冗余功能模塊的開發，最大程度上實現各系統“高內聚、低耦合”的特性，并滿足智慧礦山架構的可擴展性。

（4）網絡協同性原則。針對煤礦企業具有的不同網絡，需要利用網絡協同組網策略進行網絡的綜合協同管理。此外，針對不同接口的網絡通信協議，需要建立對外訪問的統一接口，以便在應用層減少網絡通信協議的兼容性問題。

（5）分步實施原則。由于智慧礦山是一個綜合性很強的多學科交叉領域，也是集管理控制、決策處理和數字虛擬于一體，并與智能化方法高度結合的產物。因此，較難一次實施完成，需要分步對其進行建設。具體需從系統的體系結構設計總體目標出發，把任務逐步向下分解。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，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。

（6）安全性原則。智慧礦山建設中各系統的安全性涉及到煤礦設備安全、網絡安全和軟件應用安全等多方面內容。煤礦井下使用的相關設備必須要符合煤礦安全規程的要求，達到本質安全或防爆安全要求;通用型網絡和軟件產品必須配備完善的安全保密措施，以保證系統安全穩定地運行。

3.智慧礦山系統建設

（1）礦井智能生產系統。物聯網技術體系是智能生產系統的基礎，我們利用其將實際的礦山實物與云端信息平臺有機結合，增加系統的先進性，并且實現礦山系統的自我完善和自我生長，物聯網的應用能夠幫助工作人員更好的開展生產與建設，優化智慧礦山體系構建。大體上而言，礦山互聯網體系架構與物聯網的三層分層架構基本一致，第一層為智能感知層、第二層為傳輸層，第三層為分析應用層，三個層面相輔相成，互為補充，共同構成一個有機整體。礦山智能感知層緊密關聯礦山安全生產，通過各種類型的智能傳感器，我們能夠收集礦山現場的各種信息，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。從目前的經驗和未來發展方向來看，礦山物聯網傳輸網絡具有非常廣泛的應用前景，其包括有線傳輸和無線傳輸，兩種復雜的通信系統將會融合使用，從而實現井上井下一體化建設，實現高效的數據采集、匯聚與融合。

（2）設備生產管理。智能生產系統的應用有效提高了智慧礦山建設效率和智能程度，其能夠實現對各個生產過程子系統的監控和指導，并且及時收集信息和上傳信息，與云端平臺進行數據處理，實現對整個生產系統的全面把控。在智能生產系統的建設過程中，包含有多個子系統，例如智能綜采設備控制系統、井下供電智能監控系統、礦井人員定位系統等其他系統。智能生產監控過程遍布在整個生產環節，其大大提高了生產效率和生產安全性，在以上種種系統中，綜采工作面智能系統為最為核心的內容，其他系統建設都是為此系統而服務的。

（3）礦井生產環境管理。在智慧礦山的構建過程中，礦井生產環境管理是一項非常重要的工作內容，其包含多種類型的工作要素，例如生產環境現場管理、機械設備維護、生產空間通風管理等，通過布置各種類型的傳感器，我們能夠及時采集到現場中的信息，包括環境信息、設備運行信息、人員流動信息、安全信息等等，從而對現場生產環境進行全面的監控，及時發現問題并且做出生產安全決策。在礦井地質環境管理工作中，可以通過地質地測信息管理系統進行相應的對接，及時監測水文地質狀況，感知危險，組織人員的調動和逃生。在通風機電設備管理中，要保障機電設備的運營穩定性，杜絕設備連續長時間運轉，要做好設備的替代性工作，一旦發現有設備出現異常狀況，應當及時停止運行，并且進行檢修。通過智能生產管理平臺的三維虛擬現實平臺，能夠對各項生產環境進行三維可視化管理，真實再現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系，更好的對生產環境進行監控和把握。

4.結束語

總而言之，基于智慧礦山智能生產系統構建是一項非常重要的工作內容，其關系到礦山行業的發展質量，也關系到我國的經濟建設，我們要提高重視程度，并加快智慧礦山的系統建設。

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