智能礦山大數據關鍵技術與發展研究

大數據概念最早是在20世紀80年代提出的，大數據研究的核心并非是數據量的大小，而是如何有效、有序、系統地處理大數據，包括對數據的訪問、收集、存儲、管理、分析、挖掘、輔助決策等。目前大數據已經逐漸滲透到各個領域，本文主要對智能礦山大數據關鍵技術應用與發展進行了有效的分析。

1 大數據概述

大數據是數據的集合，運用傳統計算機技術無法實現有效獲取、存儲和處理，由于信息量的指數化增加，導致在工作中無法運用常規軟硬件設備進行分析處理。大數據具有海量化的特征，尤其當前數據量和數據規模隨著信息化技術的發展而加快。同時，數據類型也呈現出多樣化的特征，包括了文本數據、圖像數據、視頻數據等，對于管理工作的要求更高。在海量數據中，只有加強對有價值信息的篩選與利用，才能真正挖掘其潛在價值，優化傳統管理模式。

2 智能礦山大數據

2.1 特征

數字礦山建設期間，利用信息技術的日益逐步實現生產過程的自動化、智能化自動監控系統，變電站無人值守的工作人員等等，這些智能系統的智能礦山逐步應用現代信息技術為基礎，在服務信息領域，建設智能大數據礦山。智能礦山大數據的主要數據源有兩個方面。首先是內部數據。內部數據主要指生產和經營狀況等企業安全管理制度，實施系統的數據生產礦井的數據網絡和數據等相關設備，生產各類礦山、機械和設備。外部數據主要來自社會服務和煤炭市場信息和工業設備供應商的信息。

2.2 使用意義

智能礦山大數據技術，是與傳統礦山人工開發技術相對應的一種資源開采形式。前者主要是依靠虛擬數據程序，對地區礦山開發情況進行指導與分析，為此，只要數字化程序有序的融合在礦山開發的具體工作中，就可以借助虛擬數據模型，對礦山結構進行標準化勘測和指導，這是智能礦山大數據技術中資源勘測精度提高的直接體現；同時，智能礦山大數據技術的應用，是按照人工程序設定的基本情況，按部就班的進行大數據技術研究，為此，技術操作的具體模式自然不會出現挖掘規劃不科學等問題，礦山開發工作可以循序漸進的開展；此外，智能礦山大數據技術在具體實踐探索過程中，善于結合礦山開發的具體情況，實行礦山開發前目標化處理，因地制宜的選擇操作手段，這一點也體現了該技術資源開采方法合理化的優勢。以上三方面，是智能礦山大數據技術的使用意義。

3 實際案例分析與研究

以國能新疆準東能源有限責任公司選煤廠中級智能化建設項目實施方案為例，詳細研究了智能礦山大數據關鍵技術，以供參考。

3.1 智能化建設過程中存在的主要問題及解決措施

3.1.1 數據采集及傳輸

（2）數據接口：硬件層：具有標準RS232、RS485或RJ45通訊接口，提供清晰準確的相關參數和點表。軟件層：上位機軟件應提供OPC服務、網絡型關系數據庫、ftp文本數據文件上傳等通用形式的數據接入方式。

為了查清水位奇異變化的現象是否真實、客觀，調查組6月30日14:00對現場水位進行校測，實測值為41.261 m，與模擬水位顯示的41.6 m基本一致。可判定數字化水位儀測值45.94 m為錯誤數據，突降幅度5.238 m是不真實的。且在水中上下移動數字水位儀探頭，測值無任何變化，初步判定數字化水位儀探頭出現故障。重新更換新探頭后，測量值顯示正常為41.24 m左右，與模擬水位測值基本一致，水位固體潮顯示清晰，基本恢復正常狀態。因此認為，模擬水位產出的觀測數據是客觀的、真實的，此次水位突降為0.104 m。

3.1.2 智能控制系統

如表2。

3.2 智能化建設技術方案

（2）破碎站智能調速系統：現狀及存在問題：破碎站已實現遠程操控，網絡通訊及狀態監測；破碎機具有斷電、過載、失速、堵料等保護裝置；給料機已具有過載、失速、斷鏈等必要的安全監測裝置。尚未實現數字化料斗、破碎站無人值守，卡車的智能卸載，給料機、破碎機可自適應協同調速。建設方案：破碎站智能調速系統，由來車識別（可接卡調系統）功能、料位檢測及信號（紅綠燈）控制功能、料位與煤量輸出（刮板機、膠帶機調速）協同控制功能組成。破碎站智能調速系統實現對煤流的智能控制。根據煤倉料位以及刮板機輸出煤量的設定，來控制輸出刮板機的頻率，并根據來車情況以及當前煤位控制信號燈，控制車輛。保證煤倉不空、不壓車的情況下，給煤機（控制輸出頻率）維持在設定的煤量范圍。破碎站系統數據接入與露天礦卡車調度系統，可以建立破碎站能耗最低的最優控制策略和數學模型。

“對了一半。”劉雁衡點頭說，“還有，流星的光雖然不是最亮的，但在無邊的黑暗中，同樣能點亮我們的眼睛。流星最可貴之處在于，有非同一般的犧牲精神，千萬不要小看那一瞬間的光亮，只要它濺落油鍋一般的人間，就能轟的一下……”

3.2.3 數據采集與處理

如圖1。

患者入院后立即抽取靜脈血或骨髓行真菌培養，或者根據病情留取痰、中段尿、糞便、腦脊液、肺泡灌洗液等樣本行真菌培養。與此同時，抽取靜脈血行G試驗和GM試驗，根據試驗結果，設定了兩個聯合方案[5]。方案一：任一單項檢測結果陽性，判為聯合檢測陽性；方案二：任一單項檢測結果陰性，判為聯合檢測陰性。

3.2.4 自動控制系統

（1）數據采集：生產系統及設備的運行信息、生產過程數據信息分系統采集。煤質信息應分系統、分工藝環節采集。消耗信息應分車間、分班組、分系統在線計量。保證數據的實時性、可靠性和準確性。

學校為特色課程的實施提供了堅實的支持資源。對場室和環境做了精心謀劃，營造了良好的藝術教育氛圍。在硬件保障方面，學校改建了音樂樓、美術樓、音樂廳和書畫院等，添置數碼鋼琴80臺，添置琴房、樂器房50間，建成演播室，改造了畫室、書法室、陶藝室共8間，增添了同步多媒體聯動教學平臺。按照特色學校發展需要，學校組建了美術、舞蹈、音樂教師團隊，共18人。學校還聘請了16位高校藝術專家、教育專家作為學校教育發展顧問，聘請了11位校外藝術指導教師。學校還與12所初中建立了生源基地關系。師資保證與專家指導保障了特色課程的實施。

如表1。

（3）數據儲存：使用虛擬集群技術，劃分虛擬機，統一對計算機資源、應用軟件進行分配部署。一類是用于部署數據采集及存儲服務，第二類用于部署基礎服務，第三類用于部署應用服務。

兩百多年前，一只好奇的喜鵲叼著一粒紅色的果實，從西莊山隔河對岸的山上款款飛來，落在樹上歇息，正欲大飽口福時，樹下一只狐貍吼叫了一聲，喜鵲受了驚嚇，松開金口。那顆橢圓形紅色的果實隨之落到了地面，沒有被吞到喜鵲那美麗花白羽毛覆蓋著的肚皮中去。隨后那顆紅色的果實在一堆狐貍糞便旁邊萌生，借著自身以及狐貍糞便的營養，我誕生了，從一棵小草般的嫩芽長到枝繁葉茂。現在的我已經有農村燒水用的水壺粗細，用行話說直徑也有一尺開外吧，兩層樓高的樹干，使得我可以傲視山巒和叢林。更絕的是，我的分枝極有層次和分寸，九個分枝在不同的層次，朝不同的側面展開，每個分枝上長滿濃綠的葉子，就像九團綠云飄在空中。

如圖2。

3.2.2 數據采集與傳輸

（1）遠程集中控制系統：兩種設備，一種為PLC系統升級，另一種為軟件推送功能。現狀及存在問題：礦廠主要設備都已接入集中控制系統，翻板閘板等輔助設備信號未接入集控系統，5處PLC主站CPU型號不統一，部分CPU型號較老，已不能滿足生產需要，無法實現分級定點推送功能。建設方案：更換PLC模塊，將所有翻板、閘板信號接入集控系統；現場控制網絡全部更換為工業以太網。預留塊煤系統和材料線系統的數據傳輸接口。增加分級定點推送到崗等功能軟件。

（3）智能裝車系統（圖3）：現狀及存在問題：現有1座火車裝車站，裝車能力5400t/h，產品煤經由產品倉輸送至裝車站，裝車外運。現場工作人員手動控制閘門進行裝車作業。勞動強度大，裝車效率低。建設方案：根據火車裝車任務，實現車皮身份識別，根據車皮位置和煤倉的落煤數據，實現對車皮的均量裝車，并形成記錄，進一步實現無人操控、智能裝車。

3.2.1 智能化基礎平臺

現場實測與理論計算結果表明，本文方法能較準確地描述樁身負摩阻力傳遞過程以及沿樁身的分布，且計算參數易于獲取，是一種可行的基樁負摩阻力分析方法。

2015 年，黨中央提出了破解發展難題，厚植發展優勢，必須牢固樹立“創新、協調、綠色、開放、共享”的發展理念。創新發展居于首要位置，是引領發展的第一動力。顯然，大港油田目前遇到的油氣開發問題只有通過創新發展來思考、分析和解決。

（4）智能視頻識別系統：現狀及存在問題：選煤廠現有工業電視系統共有視頻監控點位104個，覆蓋破碎站、帶式輸送機走廊、轉載站、火車裝車站、配電室、廠區等區域。其中一系統視頻監控點位68個，二系統視頻監控點位36個。攝像機為海康威視模擬攝像機，數據不穩定，不能進行網絡融合。

在8月22日召開的2018鉀鹽鉀肥大會暨格爾木鹽湖主論壇上，鹽湖股份總裁謝康民表示：“我國自1958年開啟中國鉀鹽史，60年間已掌握世界上全部鉀肥生產技術，鉀鹽綜合利用率由最初的27%提升至80%以上，鉀鹽自給率由完全依賴進口上升至58%的自給率，在提升中國國際鉀肥市場話語權的同時，中國已成為世界鉀肥貿易價格洼地。鹽湖鉀肥、鹽湖循環產業已經成為青海在國家乃至世界的品牌。”在國內規模最大、規格最高的鹽湖資源綜合性國際行業大會上，鹽湖股份向世界展示了自己，展示了中國鉀鹽鉀肥在技術開發方面的實力。

建設方案：結合準東礦選煤廠的實際情況：工業電視系統攝像機全部更換為數字網絡攝像機。在破碎機驅動、帶式輸送機驅動、刮板機驅動等處安裝防爆熱成像攝像機，在變配電室、箱變處安裝熱成像攝像機，具有超溫識別、火災探測和消防報警功能。主要生產區域、關鍵設備、危險區域等重要部位安裝防爆AI攝像機，實現人員越界報警、皮帶跑偏灑料、物料粒度超限等視頻分級報警閉鎖功能，實現膠帶機走廊越線、不安全行為、個人安全防護檢測的巡視報警。

（5）環境監測系統：在篩分破碎車間、煤倉、儲煤場等處設置11臺粉塵濃度傳感器，讀取封閉空間內的粉塵顆粒物質濃度，可以更準確地掌握揚塵狀態的同時，還可以與除塵系統聯動，根據粉塵濃度決定實時開啟除塵系統，以確保生產車間內的環境狀態良好。

3.3 建議

在方案實施前，進一步理清礦廠智能化建設與露天礦整體智能化建設的關系。在方案具體實施過程中，要統籌安排設計、系統改造、系統開發、設備采購、安裝及調試等各項工作進度。礦廠智能化建設是一個龐大的系統化工程，涉及到工藝、數據分析與人工智能等多個學科。項目建設必須有統一的管控才能實現后期子系統間的平臺與數據融合，建議采用精通礦廠工藝流程、精通礦廠智能化建設整體架構的牽頭單位整體管控負責，多單位協同合作實施。

4 智能礦山大數據發展

4.1 礦山安全生產應用發展

①以信息化建設為切入點，積極轉變安全生產管理模式，強化大數據優勢的合理運用立足新的發展階段，礦山企業為了求得長遠發展，信息化建設成為必由之路，尤其是對于安全生產，信息化建設能夠提供更加全面與可靠性的數據信息。基于此，要合理使用大數據，借助先進的算法，探尋數據背后隱藏的規律與原則，為礦山安全生產提供更加可靠的數據。在長期發展中，礦山企業收集了海量數據，要重視對其進行全面分析與整理，強化數據合理應用，轉變思維模式，正視大數據環境下數據的多樣性與復雜性，借助先進的分析工具，掌握數據之間的聯系，有效降低主觀因素產生的不良影響。②加強大數據在井下設備運行中的應用，強化設備有效監測，切實提高設備故障處理率隨著礦山井下作業自動化程度的增強，需要重點做好設備故障排查工作，構建針對性維修措施。借助大數據，能夠實現對機械設備常見故障的總結，同時，能夠強化對設備的監控與檢測，做好相關數據收集工作，掌握設備運行實際，全面監測設備異常，為設備維修工作提供依據，保證生產順利進行，提高生產安全性。

4.2 在礦山安全監測管理中的應用發展

與傳統的礦山安全監測管理相比，大數據技術有效的避免了依靠安全管理工作人員的專業知識進行礦山安全監測的局面，使得礦山安全監測從“經驗”向“數據”方向轉變，逐漸實現了以礦山生產實際環境數據、生產新技術和安全管理人員思維為主的現代化安全管理。隨著我國監管部門以及礦山信息化技術的應用，形成了數量龐大的海量數據，包含了大量的礦山生產過程的細節信息和未知的規律，早期的技術違法實現數據類型多、數據量龐大的信息處理，限制了礦山生產信息的綜合利用率。大數據技術的應用，可以有效的提高數據處理效率，使得原來沒有發現的規律逐漸呈現出來，促進了不同數據信息之間的比對、分析，為提煉出新的規律奠定基礎。此外，隨著數據模型技術的不斷完善，可以通過電子沙盤等技術進行模擬演練，盡可能的挖掘可能發生的安全事故，從而實現了早期階段的從“宏觀”把控安全生產環境的方式逐漸轉變為以“微觀”的數據法分析進而判斷安全事故的發生概率，提高了礦山安全監測管理的科學性和水平。

5 結語

綜上所述，在智能礦山中采用大數據技術是一個不可避免的趨勢。礦業企業還必須充分認識到大數據的應用價值和開發潛力，不斷研究關鍵技術，進行理論創新，這將改善我國礦山的能源供應。

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