智慧礦山發(fā)展與展望

智慧礦山是當(dāng)前礦山行業(yè)中一個(gè)新興名詞，歸類于前沿研發(fā)領(lǐng)域，一部分研發(fā)人員已初步對(duì)其做出了嘗試性研發(fā)，現(xiàn)有研發(fā)成果大多是對(duì)于礦山某類特定業(yè)務(wù)做出的智慧化嘗試，較少提及智慧礦山全局計(jì)劃和發(fā)展趨勢(shì)，鑒此，中譽(yù)鼎力廠家從宏觀角度出發(fā)，對(duì)中國(guó)智慧礦山的發(fā)展?fàn)顩r做出介紹。

一、中國(guó)智慧礦山的發(fā)展?fàn)顩r

1、智慧礦山發(fā)展歷程

盡管智慧礦山是一個(gè)新興概念，但其發(fā)展卻是創(chuàng)立在礦山自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化所取得成果的根基上，因此討論智慧礦山，與自動(dòng)化礦山、信息化礦山、數(shù)字化礦山等概念結(jié)合起來(lái)做出，中國(guó)智慧礦山的發(fā)展過(guò)程大致可分為以下3個(gè)階段。

(1) 單臺(tái)設(shè)備自動(dòng)化階段

時(shí)間大致為20世紀(jì)90年代，該階段的特征：分類傳感技術(shù)和二維GIS平臺(tái)得到運(yùn)用、單臺(tái)設(shè)備傳輸通道得以形成，順應(yīng)了可編程控制、遠(yuǎn)程集控運(yùn)行、報(bào)警與閉鎖。

(2) 全方位自動(dòng)化階段

時(shí)間大致為21世紀(jì)初期，該階段的特征：全方位集成平臺(tái)與3DGIS數(shù)字平臺(tái)得到運(yùn)用、高速網(wǎng)絡(luò)通道形成，順應(yīng)了初級(jí)數(shù)據(jù)處理、初級(jí)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)、信息全方位發(fā)布。

(3) 局部智慧體階段

是當(dāng)前中國(guó)礦山所處的階段，該階段的特征：大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)得到運(yùn)用，順應(yīng)了局部閉環(huán)運(yùn)行、多個(gè)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)及成熟決策。 不僅僅這樣，將來(lái)的智慧礦山階段：進(jìn)一步學(xué)習(xí)和人工智能得到廣泛運(yùn)用，將順應(yīng)閉環(huán)運(yùn)行裝置、遠(yuǎn)程診斷維護(hù)、智能決策解析、系統(tǒng)預(yù)測(cè)預(yù)判。

2、智慧礦山現(xiàn)狀

中國(guó)礦山信息化開(kāi)設(shè)經(jīng)歷近30年的發(fā)展，很多技術(shù)、裝備都達(dá)到了長(zhǎng)足的進(jìn)展，當(dāng)前中國(guó)智慧礦山的發(fā)展程度左右有以下3個(gè)方面。

(1) 主流技術(shù)方面

在決策解析方面，具備煤礦行業(yè)算法的設(shè)計(jì)化軟件現(xiàn)有運(yùn)用；在管控方面，工控組態(tài)軟件、多種礦用設(shè)計(jì)軟件已得到廣泛運(yùn)用；在顯示方面，三維建模、信息實(shí)時(shí)顯示等技術(shù)已慢慢成為主流。

(2) 裝備發(fā)展方面

在集成平臺(tái)方面，已形成具備集成顯示與存儲(chǔ)的平臺(tái)；在傳輸網(wǎng)絡(luò)方面，萬(wàn)兆行業(yè)以太環(huán)網(wǎng)已在煤礦得到運(yùn)用，千兆網(wǎng)絡(luò)更是得到廣泛采納；在傳感裝備方面，除了能滿足常規(guī)的各類規(guī)范要求外，排除故障等功能已開(kāi)始得到運(yùn)用。

(3) 運(yùn)用狀況方面

當(dāng)前的運(yùn)用主要偏重監(jiān)測(cè)與控制，在礦井管理方面，已具備管控一體化能力；在決策方面，智能決策、大數(shù)據(jù)解析方才起步。

3、智慧礦山開(kāi)設(shè)存在的問(wèn)題

中國(guó)礦山信息化開(kāi)設(shè)盡管達(dá)到了舉世矚目標(biāo)成績(jī)，但仍存在不少問(wèn)題。

(1) 嚴(yán)重缺乏相關(guān)規(guī)范

因?yàn)橐婚_(kāi)始就缺乏頂層設(shè)計(jì)與計(jì)劃，中國(guó)礦山在做出信息化開(kāi)設(shè)時(shí)，缺乏相關(guān)規(guī)范的指導(dǎo)與約束，促使了系統(tǒng)供應(yīng)商的無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致開(kāi)設(shè)的豐富系統(tǒng)互聯(lián)互通性很差。

(2) 缺乏多學(xué)科交叉運(yùn)用

礦山面對(duì)的很多問(wèn)題都需要結(jié)合多學(xué)科的常識(shí)才可以得到處理，將多學(xué)科的常識(shí)軟件做出集成運(yùn)用是其處理途徑，然而當(dāng)前缺乏一個(gè)統(tǒng)一、開(kāi)放的公共平臺(tái)，不能為多學(xué)科常識(shí)的融合解析提供渠道。

(3) 重硬件輕軟件

中國(guó)豐富礦山在做出信息化開(kāi)設(shè)時(shí)，常常非常在意硬件設(shè)備的投入，而對(duì)軟件則吝之又吝，據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，煤炭行業(yè)在運(yùn)用軟件上的投入僅占信息化投入的20%左右，導(dǎo)致獲取的豐富信息資源沒(méi)有得到合理有用的利用，不但導(dǎo)致了嚴(yán)重的信息資源浪費(fèi)，并且沒(méi)有地服務(wù)于礦井的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。

(4) “信息孤島”現(xiàn)象嚴(yán)重

中國(guó)礦山信息化開(kāi)設(shè)發(fā)展到，各類子系統(tǒng)已基本順應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)化集成，但各系統(tǒng)獲取的海量數(shù)據(jù)卻不能得到有用共享，更談不上做出融合解析，這類各系統(tǒng)單兵作戰(zhàn)的模式，使得“信息孤島”現(xiàn)象在礦山行業(yè)異常突出。

二、智慧礦山展望

1、智慧礦山定義

智慧礦山是基于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，集成各類傳感器、自動(dòng)控制器、傳輸網(wǎng)絡(luò)、組件式軟件等，形成成套智慧裝置，可以主動(dòng)感知、自動(dòng)解析，依據(jù)進(jìn)一步學(xué)習(xí)的常識(shí)庫(kù)，形成較好決策模型并對(duì)各環(huán)節(jié)實(shí)施自動(dòng)調(diào)控，順應(yīng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)管理等環(huán)節(jié)安全、高效、經(jīng)濟(jì)、綠色的礦山。

不同于其余智慧礦山定義的是，上述定義強(qiáng)調(diào)智慧礦山是成套智慧裝置，并能對(duì)各環(huán)節(jié)自動(dòng)實(shí)施較好調(diào)控。

2、 智慧礦山展望

智慧礦山應(yīng)云端、礦端、移動(dòng)端具備設(shè)計(jì)、安全、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理、節(jié)能環(huán)保等方面的決策模型，并能利用這些模型，在打造訂單之后，順應(yīng)排產(chǎn)計(jì)劃、安全保障、運(yùn)送調(diào)度、煤炭洗選、成品裝車(chē)等各個(gè)環(huán)節(jié)任務(wù)的自動(dòng)分解與實(shí)施，并能通過(guò)實(shí)時(shí)反應(yīng)信息自動(dòng)完成任務(wù)的再優(yōu)化。

智慧礦山的智能環(huán)節(jié)包含礦山設(shè)計(jì)、安全保障、高效生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)和綠色節(jié)能5個(gè)方面。

(1) 礦山設(shè)計(jì)

應(yīng)著力宣傳數(shù)字化設(shè)計(jì)，從元件級(jí)構(gòu)建整座礦山，從而順應(yīng)透明礦山；智能型號(hào)選擇應(yīng)思考云端化部署、信息化架構(gòu)、智能化裝備及管控；礦井采掘和洗選應(yīng)思考采納柔性工藝，以便能依據(jù)實(shí)際狀況做出適時(shí)調(diào)整。

(2) 安全保障

主要通過(guò)智慧礦山云中心的智能決策模型做出自動(dòng)決策，保障礦井人、機(jī)、環(huán)、管全方位的安全，并通過(guò)反應(yīng)信息主動(dòng)做出決策再優(yōu)化，人員安全方面，應(yīng)在個(gè)體防護(hù)和系統(tǒng)防護(hù)方面開(kāi)展研發(fā)：個(gè)體防護(hù)能力方面，應(yīng)具備人員所處環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)采集、無(wú)線語(yǔ)音通話、視頻采集上傳與遠(yuǎn)程調(diào)看、危險(xiǎn)狀態(tài)逃生信息的實(shí)時(shí)獲取功能，和應(yīng)對(duì)各種災(zāi)害的靠譜逃生裝備。安全管理方面，應(yīng)具備自動(dòng)做出風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估管控、自動(dòng)按期做出危險(xiǎn)隱患辨識(shí)評(píng)估及預(yù)警解析、多維度自動(dòng)統(tǒng)計(jì)與解析隱患的能力，擁有手持終端使用環(huán)境測(cè)試能力，實(shí)現(xiàn)隱患排查任務(wù)的自動(dòng)派發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)落實(shí)、實(shí)時(shí)跟蹤、快速閉環(huán)管理。

(3) 高效生產(chǎn)

主要通過(guò)智慧礦山云中心的智能決策模型做出自動(dòng)決策，保障礦井采、掘、機(jī)、運(yùn)、通、水、電的自動(dòng)高質(zhì)量運(yùn)行，并通過(guò)反應(yīng)信息主動(dòng)做出決策再優(yōu)化，礦井采掘工作面的設(shè)備應(yīng)具備高效的自動(dòng)控制能力，從基本的就地控制，到一鍵啟停、遠(yuǎn)程集控，直至達(dá)到優(yōu)良狀態(tài)，順應(yīng)設(shè)備的無(wú)人化自動(dòng)控制與巡檢。

(4) 經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)

左右通過(guò)智慧礦山云中心的智能決策模型做出自動(dòng)決策，保障礦井管理的自動(dòng)高質(zhì)量運(yùn)行，并通過(guò)反應(yīng)信息主動(dòng)做出決策再優(yōu)化，應(yīng)順應(yīng)訂單需求，通過(guò)云端的智能決策自動(dòng)做出生產(chǎn)指標(biāo)分解，礦井安全保障措施、主運(yùn)與輔運(yùn)計(jì)劃、供電計(jì)劃、排水計(jì)劃、排矸計(jì)劃的制定等功能。

(5) 綠色節(jié)能

應(yīng)提高礦井的回采率，如采納無(wú)煤柱開(kāi)采方式并做出矸石的井下直接充填利用；提高礦井瓦斯、煤泥、煤矸石、礦井涌水的利用率；提高礦區(qū)生態(tài)修復(fù)率；減輕礦井噸煤生產(chǎn)耗電、耗水量；順應(yīng)礦井水污染、大氣污染的全方位在線監(jiān)測(cè)。

關(guān)于礦山開(kāi)設(shè)和生產(chǎn)設(shè)備化、自動(dòng)化、信息化、規(guī)范化的“四化”精，盡力推進(jìn)中國(guó)礦山的智慧化開(kāi)設(shè)，是保障礦山行業(yè)安全、高效、經(jīng)濟(jì)、綠色發(fā)展的然選擇，智慧礦山是礦業(yè)科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的前沿趨勢(shì)，也是礦山行業(yè)可繼續(xù)發(fā)展的可靠保障。