試析人工智能技術(shù)在礦山智能化建設(shè)中的運用策略

趙建軍

（內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗力量煤業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

礦產(chǎn)是促進社會經(jīng)濟發(fā)展，滿足人民生產(chǎn)生活需求的重要資源。我國是人口大國，也是礦產(chǎn)需求大國，我國對礦產(chǎn)的高需求，要求礦產(chǎn)開采要有較高的速度。因此，近年來我國開始探索智能化礦山建設(shè)，同時制定頒發(fā)了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)建議》。《建議》中指出，到2021年，我國要建成多種類型、不同模式的智能化示范煤礦，到2035年，構(gòu)建起多產(chǎn)業(yè)鏈、多系統(tǒng)集成的煤礦智能化系統(tǒng)，建成智能感知、智能決策以及自動執(zhí)行的煤礦智能化體系[1]。《建議》的提出為礦山智能化建設(shè)提供了方向，也為人工智能技術(shù)在礦山中的運用提供了參考。下面結(jié)合實際，就人工智能技術(shù)在礦山智能化建設(shè)中的運用問題做具體分析。

1 人工智能技術(shù)簡述

1）人工智能技術(shù)概念與分類。簡單來講，人工智能技術(shù)就是將人的大腦或思維方式復(fù)刻給機器，讓機器也能模仿人類大腦理解與運用思維。按照人工智能能夠模擬人的程度，將人工智能技術(shù)劃分為強人工智能與弱人工智能這兩大類。在強人工智能技術(shù)下，機器（人造物）具有意識與心智，他們的智慧水平達到甚至超越人類的智慧水平，這類人造物可以根據(jù)自己的意圖開展行動。在弱人工智能下，機器是模仿人的思維開展一些行動。本文所討論的人工智能技術(shù)是以借鑒人類智能行為為基礎(chǔ)，研制某種特定類型用以減輕人類勞動強度工具的技術(shù)[2]。

2）礦山中人工智能技術(shù)的應(yīng)用。近些年來，不斷有專家、學(xué)者研究人工智能技術(shù)在礦產(chǎn)中的應(yīng)用，并提出了一系列觀點。如有學(xué)者指出可以在礦產(chǎn)災(zāi)害治理工作中引進人工智能技術(shù)，將人工智能與計算機、互聯(lián)網(wǎng)等有機結(jié)合，構(gòu)建起智能化的災(zāi)害治理平臺，讓礦山環(huán)境災(zāi)害問題得到有效控制與解決。還有學(xué)者提出可利用人工智能技術(shù)進行礦產(chǎn)開采，在采礦過程中借助人工智能對巖層進行探測識別，對礦產(chǎn)開采過程進行監(jiān)控等。這些研究為礦山智能化建設(shè)帶來了一些幫助，也為人工智能技術(shù)在智能礦山建設(shè)中的應(yīng)用提供了一些思路。

2 智能礦山與人工智能技術(shù)運用

1）智能礦山。所謂智能礦山，就是指礦山與人工智能技術(shù)的深度融合體，與普通的礦山相比，智能礦山最大的特點就是具有學(xué)習(xí)能力、認知能力等屬性。智能礦山深度融合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)等先進的技術(shù)手段，并且包含了智能傳感器裝備，可以實現(xiàn)對物理世界的智能感知與數(shù)字化轉(zhuǎn)換，在智能控制、智能通信、智能計算等技術(shù)與模塊的支持下，礦山可以實現(xiàn)自動、智能化的計算與處理，從而實現(xiàn)對整個礦產(chǎn)生產(chǎn)過程以及礦山環(huán)境的安全有效控制[3]。

2）人工智能技術(shù)在智能礦山建設(shè)中的應(yīng)用。以人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)，將智能礦山設(shè)計出以下三層架構(gòu)：設(shè)備層、智能層與應(yīng)用層（智能控制層）。其中設(shè)備層由執(zhí)行機構(gòu)、各種類型的傳感器構(gòu)成，在智能礦山的最底層，主要負責(zé)采集數(shù)據(jù)以及執(zhí)行指令。智能層是整個礦山中最關(guān)鍵的一個架構(gòu)，它包含許多智能體，且架構(gòu)中的所有智能體都相互融通，能進行智能的通信、計算以及控制。應(yīng)用層是智能礦山的最高層，各種應(yīng)用邏輯組成智能礦山的應(yīng)用層，應(yīng)用層又由三個子層構(gòu)成，它主要負責(zé)對整個礦山系統(tǒng)層面數(shù)據(jù)進行融合處理[4]。

在智能礦山整個體系中，設(shè)備層主要負責(zé)消除監(jiān)控盲點，為了使設(shè)備層能更好地發(fā)揮出作用，在設(shè)備層中增設(shè)多功能傳感器、攝像頭監(jiān)控點以及智能礦燈等。智能礦燈具有智能定位、智能通信、應(yīng)急呼叫等多種功能。

鑒于智能層是智能礦山的核心，因此在設(shè)計時需根據(jù)礦山具體的環(huán)境情況與開采要求等設(shè)計出采礦智能體，礦壓智能體，膠帶運輸智能體等，這些智能體均具有預(yù)測預(yù)警功能，且膠帶智能體還結(jié)合了機器學(xué)習(xí)技術(shù)、電動機控制技術(shù)等，它以變頻器為基礎(chǔ)來開展各項行動。在礦山運作過程中，利用視信號，使用機器學(xué)習(xí)算法，完善膠帶空載、跑偏等功能的監(jiān)控，增加人員三違異常事件的監(jiān)控功能，從根本上實現(xiàn)管理與控制的一體化。為使整個采礦作業(yè)更加安全有效，借助人工智能技術(shù)對無人化的采煤作業(yè)面進行調(diào)整完善，設(shè)計出采掘智能體。采掘智能體與原來的采煤工作面相比具有明顯優(yōu)勢，如可以實現(xiàn)一體化的通信、計算與控制，能讓采礦工作面上的所有機械設(shè)備更加協(xié)調(diào)，能增強各設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)性，從而讓采礦作業(yè)更加安全高效。

智能礦山的應(yīng)用層主要通過各項數(shù)據(jù)進行驅(qū)動，在數(shù)據(jù)的驅(qū)動以及礦山數(shù)字模型的支持下，就能對礦山生產(chǎn)計劃進行仿真演變，并在演變結(jié)果得出后發(fā)出生產(chǎn)運行指令。在數(shù)據(jù)驅(qū)動下，智能生產(chǎn)控制系統(tǒng)以控制指令為依據(jù)對整個生產(chǎn)過程進行迭代求優(yōu)，從而讓整個生產(chǎn)過程更加安全高效。通過數(shù)據(jù)的驅(qū)動，智能礦山管理系統(tǒng)也能結(jié)合各生產(chǎn)要素的實際情況，根據(jù)具體的生產(chǎn)要求對整個管控流程進行優(yōu)化，從而讓礦山生產(chǎn)計劃順利實現(xiàn)。

3 人工智能技術(shù)運用于礦山智能化建設(shè)中的注意事項

1）做好軟硬件設(shè)備以及技術(shù)更新。人工智能技術(shù)在礦山智能化建設(shè)中的運用是需要各類智能感應(yīng)設(shè)備、數(shù)據(jù)采集裝置以及通信技術(shù)、控制技術(shù)等提供支持的。這也就是說，人工智能技術(shù)在礦山智能化建設(shè)中的運用效果會受到各類軟硬件設(shè)備以及技術(shù)的影響。因此要想讓人工智能技術(shù)發(fā)揮出更大的作用，就需在平時做好對智能礦山設(shè)備層、智能層、應(yīng)用層等的監(jiān)測，并根據(jù)具體的礦山生產(chǎn)需求與系統(tǒng)升級要求對有關(guān)軟硬件設(shè)備與技術(shù)進行更換更新，讓智能礦山能夠不斷發(fā)展進步。具體如在智能礦山運作過程中及時將老舊計算機淘汰，為設(shè)備層配備性能優(yōu)越、技術(shù)先進的計算機，以保證各項數(shù)據(jù)能得到快速精準(zhǔn)的計算。除此之外也要積極引進先進的礦山數(shù)據(jù)處理軟件算法，構(gòu)建更完善的計算流程等，全面保證各項計算結(jié)果的精準(zhǔn)性與有效性。

在智能礦山建設(shè)與發(fā)展過程中，有關(guān)人員要不斷加強對人工智能以及相關(guān)技術(shù)、知識的學(xué)習(xí)，提高自身運用人工智能技術(shù)的能力，從而為礦山的智能化建設(shè)與持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2）注重智能化終端設(shè)備維護。在智能化礦山建設(shè)與發(fā)展過程中，有關(guān)人員也需高度重視礦山設(shè)備層、智能層以及應(yīng)用層的維護管理問題，要通過科學(xué)完善維護管理制度與合理有效地維護管理技術(shù)優(yōu)化各架構(gòu)層的運行狀態(tài)，從而提升人工智能技術(shù)在礦山智能化建設(shè)中的應(yīng)用效果。具體如，在礦山發(fā)展過程中，定期組織技術(shù)人員對井下工作面上終端設(shè)備的信息采集數(shù)據(jù)、準(zhǔn)確度等進行檢測，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行問題并進行解決，以免問題影響擴大。

4 結(jié)語

綜上所述，近年來人工智能技術(shù)不斷發(fā)展，其在礦山建設(shè)中的應(yīng)用也更加深入。實踐證明，人工智能技術(shù)在礦山中的應(yīng)用不僅提高了礦山生產(chǎn)效率而且也大大提升了礦山生產(chǎn)的安全性。為此當(dāng)前應(yīng)進一步加大對人工智能技術(shù)與礦山智能化建設(shè)的研究，全面提升礦山智能化建設(shè)水平。