智慧矿山技术体系研究与发展

智慧矿山技术体系研究与发展

摘要：煤炭是我国的主体能源和重要的工业原料，被誉为“工业粮食”，是我国现代化建设中最大的能源支撑。一直以来，煤炭企业传统的生产方式带来的效率、污染和安全问题受到了广泛关注。早在上世纪90年代开始国外就探索研发煤矿自动化智能化技术，随着我国工业化水平的不断提高，近年来我国煤炭行业也积极推进智慧化和绿色化建设并取得了显著成效。但总体而言，我国煤炭产业智慧化、绿色化程度还偏低，建设步伐还相对缓慢，加快推进智慧绿色煤矿建设，促进煤炭企业可持续发展已迫在眉睫。

关键字：智慧矿山；矿山技术；智能化；技术体系

引言

智慧矿山是矿山智能化发展的方向，当前我国煤矿智能化水平不断提高，通过建设智慧矿山平台，能够提供矿山开采安全生产水平，提供开采效率。文章对智慧矿山进行分析，探讨智慧矿山现状与发展措施。

1智慧矿山概述

智慧矿山主要是指在矿山开发过程中应用物联网的智能化手段以及各种精密软件。其集合控制、感知、通信、计算等技术于一身，通过信息技术将矿山领域与信息世界相连通，以此来实现管、环、人、机的相互作用。通过一定手段做好信息系统的管理工作，能够帮助矿山企业快速了解生产建设情况、施工工艺的具体使用情况等，以便于及时发现存在的问题，并采取有效手段妥善处理问题。其能够保证矿山企业安全、稳定地生产建设下去，且一定程度上降低对环境的破坏，保证矿山生产符合社会要求，能够顺应当前的时代趋势。智慧矿山囊括了矿山生产的各部分内容，包括智慧职业健康系统、后勤保障系统、生产建设系统等，并且实现彼此之间的相互协作，保证矿山生产建设能够安全稳定地进行下去。也就是说，信息化技术的融入将矿山企业生产建设划分为三个层次，包括感知层、智慧层和传输层。其中，感知层主要用来收集整理生产建设过程中的各种信息数据；

智慧层主要能够处理收集到的信息数据，并且可以根据分析结果作出相应决策；传输层主要是负责将感知层收集到的数据资料传递给智慧层，属于中转站。

2智慧矿山建设关键共性问题

近年来，我国加快推进智慧矿山建设相关工作，在智能化少人开采、固定作业岗位无人值守、巡检机器人辅助作业等方面取得了多项技术成果，大幅减少了井下作业人员数量、降低了井下工人劳动强度，初步实现了“减人、增安、提效”目标，但受制于智能化相关技术发展瓶颈，我国智慧矿山建设总体仍处于示范培育阶段，智慧矿山建设仍存在以下显著不足：第一，基础理论与技术短板亟待突破。虽然国家已经布局了多项智慧矿山基础理论研究项目，但矿山复杂围岩环境精准探测与高精度地质建模、低维度小样本数据高效处理与精准预测、冲击地压智能监测与防治等相关基础理论研究仍然十分薄弱，井下非接触式全面感知与多源信息融合技术、井下重载执行机器人等相关技术仍存在诸多瓶颈，智能化技术对复杂条件矿井的适应性普遍较差。第二，智慧矿山建设技术架构不清晰，智能化综合管控平台技术成熟度较低。目前，不同类型的矿井主要按照各行业对智慧矿山的认识进行规划建设，智慧矿山的信息流、数据流不明确，尚未构建清晰的矿山各系统知识图谱，智能化综合管控平台多依赖于传统的信息化矿井技术架构进行建设，矿山各业务系统普遍存在信息孤岛、信息烟囱等问题，难以实现对矿井各业务系统的综合协同管控。第三，智慧矿山建设人才储备严重不足，缺少高层次技术队伍。近年来，受矿业发展持续低迷影响，各类矿山的人才储备不足，矿井艰苦的井下作业环境难以吸引高水平专业技术人才，智能化专业技能人才储备严重不足，地方政府、企业的相关激励机制与资金保障不足，制约了智慧矿山建设。

3智慧矿山技术发展路径

3.1智慧煤矿生产经营管控体系建设

煤炭企业在过去几十年的信息化建设中形成了大量的、种类繁多的大型应用系统，每个系统都有自己的数据，形成了大量的“数据孤岛”。构建智慧煤矿生产经营管控体系必须打破固有信息化体系，建立以数据中心为核心的物联网平台、

数据中心和应用中心三层体系架构,其涉及的共性技术包括传感技术、标识解析技术、定位技术、通信技术、安全技术、网络技术、云技术以及控制和分析技术等。其中物联网平台利用传感器、控制器、RFID等技术，通过局部网络或互联网等将人与物、物与物相联，形成煤炭开采物联网平台。以煤炭开采物联网平台为支撑，建立数据中心，数据中心通过对计划、生产、安全、管理、物流、销售等业务数据的分类、过滤，建立标准、统一、关联的统一的数据存储和共享平台，为企业生产管理、经营决策、安全保障提供完善的数据支持，是有效打破信息、应用和资源“孤岛”，实现信息共享、业务整合、资源协同，是实现企业生产管理整体优化的基础。应用中心依靠统一完善数据接口平台、大数据、云计算等信息技术，发挥协调、整合功能，将企业生产控制、生产制造与企业经营等各业务领域的信息系统有机结合，让煤炭企业生产经营与管理实现真正意义上的互联互通。

3.2软件创新

通过广泛应用云技术、物联网等，能够为软件系统开发提供技术支持，在各种智能化技术的支撑下，保证信息资源全面共享，提高管理服务的质量。为了能够推动智慧矿山的进一步建设，需要做好以下工作：首先，应当制定智慧矿山建设的计划，保证其在规定时间内覆盖整个煤矿领域。发挥矿井的模范带头作用，由点及面，最终完成智慧矿山的集团化建设，保证工作人员的生命安全。其次，为了妥善处理智慧矿山建设过程中存在的各种问题，应当组建相应的领导班子，成立专门的组织部门，建立健全相关监督机制。另外，在矿山生产建设过程中有一点需要注意的是需要了解资源的实际应用情况，提高资源的利用率，防止出现二次建设。此外，根据矿山建设的实际情况制定切实可行的规划，提高业务办理的流畅性，防止信息在流通过程中出现障碍。最后，人才是智慧矿山建设过程中必不可少的存在，应当适当提高人才福利政策，以此来吸引更多的专业人才为矿山建设服务。由此可见，煤矿领域在未来生产建设的道路上必将朝着智慧矿山建设的方向前进，而智慧矿山系统也将在原有的信息化的技术上，通过一系列高新科学技术的使用，提高其技术的精准性。

3.3通风智能化技术

通过通风系统图形化建模技术、矿井通风实时网络解算技术、矿井通风智慧决策技术、风量远程定量化调节技术、多点移动式测风技术、主运巷外因火灾局部反风技术和智慧局部通风技术建设了矿井智慧通风综合管控系统，实现了对正常通风条件下矿井通风关键位置进行实时监测、分析、决策和控制，准确进行风量调节，提高了通风系统的自动化、信息化和智慧化水平，减少了井下通风人员，降低了井下通风人员的劳动强度，保证通风系统处于安全、高效状态；对通风事故进行超前感知预警，及时采取防灾减灾措施，随时防止风流异常和有害气体超标，避免了瓦斯、火灾、煤尘爆炸等事故发生，提高了通风系统可靠性及抗灾变能力。

结语

综上所述，信息技术的出现给矿山生产建设带来了极大的便利。智慧矿山系统的有效应用提高了矿山生产建设的效率，增加企业的经济利润。随着科学技术水平的不断提升，还需要注重智慧矿山的价值和优势，能够通过智慧平台建设，为煤矿开采生产提供有力的依据。

参考文献

[1]龙永祥，王健.露天煤矿网络发展与智慧矿山建设的关系[J].露天采矿技术，2020,35(01):119-121.

[2]张瑞新，毛善君，赵红泽，等.智慧露