智慧矿山特征及其实现途径研究
黄海余
（镶黄旗应急管理局，内蒙古 锡林郭勒盟镶黄旗 013250）
我国许多矿山企业为了更好地应对国际竞争发展压力，从智能化的角度入手，创新发展企业转型，不仅从某种程度上提升了采矿生产的有效性和高质性，为人工智能技术的发展奠定了基础；
还从某种程度上，节省了矿山资源，使其更具备生态和经济发展效益。综合来看，通过智能化的手段开采矿山，不仅能够建设出智慧矿山，更能符合国家经济、环保策略的发展，也是煤炭工业未来发展的必然趋势[1-2]。
1）智慧化矿山技术水平先进，已经达到了国内的先进水平。不仅在智能化矿井建设方面广泛使用，在数据集成平台上也得到了推广，能够有效保证多个系统的可视化、智能化的综合信息处理。通过大数据、云平台等技术对整个煤矿的生产的安全稳定提供保证，是新时代实现数据驱动的煤矿安全生产管控与监测新形式。
2）融合了信息物理系统（CPS）理念、物联网技术等手段，通过计算能力、通讯手段、自动化控制等信息技术手段，构建了一个通过人控制机器将现实中的自然环境等信息完全结合交融的信息互通平台，让计算机通过虚拟信息计算实现现有资源有效配比的情况，让资源能够实现最大化利用[3]。
3）通过使用计算机技术技术将信息物理融入到计算机平台中，通过实时监控等手段达成技术与矿山开采建设流程相结合的工作体系，实现形成一种现实与信息结合反馈的有效交互平台，通过数据表现现实世界，使得驱动数据能够自由流动，进而实现资源合理化配置智能系统。与此同时，在此项系统运行环节，通过系统对数据分析监测问题所在，及时反馈给施工和工作人员，确保能够将问题在蕴养阶段或初步发生阶段就采取有效措施，避免进一步形成较为严重的矿山事故，这种数据流动在实际物理空间的现象就让实体内容能够被很好地“赋能”，确保矿山发展和资源配比能够得到最优配置发展。
4）智慧矿山是一种新型的发展理念，它符合我国现阶段制定的发展战略，并且智慧矿上是一种结合绿色发展观和科学强国战略等多种深度思想后发展出来的产物，可以让我国在矿业上面更进一步，让我国的第二产业得到重新复苏和进一步发展[4-5]。
5）由于我国是矿山资源十分丰富，种类十分多样性的国家，矿产行业十分发达，在疆域辽阔的国家上十分有利于煤矿事业的发展，矿物地质优越，作为我国一大经济命脉，它不仅为我国提供主要能源，而且能够为人民带来发展。作为一项十分繁荣的产业，智慧矿山发展也由此可见十分重要，它是人民赖以生存的保障，其工程工作岗位也养活不少家庭。基于此，为了迎接新时代的良好机遇，矿山安全技术生产及其测量精度的提高势在必行，并且由于开采面积过大，地势复杂等原因，需要提前消除井下危险因素，降低生产风险，通过合理开采方案才能减少实践操作中的风险。只有不断提升测量精度和导线优化，才能够促使我国矿山开采任务安全完成[6-7]。
2.1 构建安全生产管控一体化平台
利用云计算、大数据、物联网和人工智能等技术，建设全矿井生产管控一体化平台，深入挖掘煤矿安全、生产、调度数据之间的关系，进一步实现矿井充分整合、捕获各种生产、安全、调度系统的数据，促进数据之间驱动的煤矿安全生产调度指挥从而创建出一种新模式。
重新设计展示界面、统一展示风格，采用统一的展示软件，并将统一的平台展示、管理界面设计展现在生产管控一体化操作平台上，一个软件包含传统上多套管理软件功能，能够为煤矿节省大量不同软件的购置费用、预留功能开发接口，有效形成全矿子系统及管理系统的风格统一及业务集成，并根据矿方需求定制扩展后续平台功能。
2.2 人工智能音视频分析平台
视频AI可以针对视频图像中的设备、人员、环境的各种变化，进而识别出相关人员的不规范、不安全行为以及设备的不安全状态。把环境的变化情况、煤矿的各种安全隐患等情况进行监测，对对比分析出现的事件进行预警，对煤矿安全考核提供依据，提高员工的安全意识，减少三违事件，保障员工的安全生产流程规范、合理。
2.3 建立完善工作制度保障效率
大数据平台的建立和使用让矿山中的资源都能够被以数据的方式记录，这样在出现资源配置不均的情况时就能够及时调整，也能够进一步评估设备状况、人员状况、安全状况，并迅速由后台分析处理所得的数据，做到保障生产的同时还能不浪费生产资源，最大化节省生产材料。
2.4 提高企业的管理水平
通过管控一体化平台的数据积累、共享、大数据分析，使员工接触到新知识和新领域，使管理层可以快速、准确地获得各专业的基本数据。不仅能够使员工强化自身的专业能力，促进学习专业技能和基本素质的提升，还能够加快经营管理者的决算速度，进一步提高企业的整体运行效率。
2.5 加强矿山井下导线测量功能
由于地下测量环境较差，并且受坑道的限制，常常会出现地下导线布置无法及时跟进。那么应当在地下导线测量过程中，随时注意施工导线的掘进，并在后期完成后需要及时校正，通过全站仪按两侧回测角，依据智慧矿山的数据交互系统来控制系统来进行隧道位置确认，方能减少工作进程中的干扰，在后期进行矿山井下开采作业。
2.6 通过数据信息应用分析以及增加设备设施优化
由于矿山作业所需要的技术难度是系数较大，不断需要通过多角度分析促进生产效率，首先在导线测量过程中，可以发现它有几个导线点，根据导线点的位置要调整其中的后视、前视、侧站点的位置情况并对准，尽管此种测量方法能够有效提高其准确度，但是可以借此设备的改革进行测量。基于可以采用数据结合现实的方式进行，能够极大提升作业精度。通过此种改进方法不仅优化了矿井下导线测量的精准度，也相对减少矿山运输路线所占用时间。如此创新方法能够有效减少测量失误并提高效率，减少人工成本。
3.1 事故预警
矿井事故的发生都是一个联合事件，每个事故都不是独立存在的，当系统中出现多种数据预警时，设置一定的预警模型，将事故最大可能的消灭在触发条件前，为煤矿安全生产提供预警分析。除此之外，还能够通过分析事故的前提条件，对各种地质灾害特殊情况进行事故预警。
3.2 应急指挥管理煤矿
应急救援指挥管理系统应该具备矿山应急救援的应急资源保障管理、应急救援预案管理、监测监控预警和灾害报警联动、应急救援值守和指挥、培训与演练、专家和事故案例库等功能。不仅能够有效整合各种救援人力、物资、设施、装备，还需要促进技术和管理形式的高效化、科学化和智能化，从而能够完善矿山救援的指挥管理体系，保障整个体系的统筹管理、职责明确、功能齐全、关键技术完整、协调灵活。在这其中，系统的关键技术应该是能够实现救援程序的自动化、救援过程的可视化，以及救灾、避灾路线的可变化。
3.3 系统运维报表
对矿企工作区域各个工艺环节的能耗情况进行分析，自动统计能源消耗成本，给能源的优化控制提供依据。结合产量、规模、能源消耗量，对能源使用情况进行综合分析，进一步实现报警、产能、故障和效率等相关参数历史数据的分析和关联性分析；
针对电、水、汽自动计算能源实时消耗量、针对单工序进行能耗核算，自动生成台账。基于此，可实现相关数据与往年全年数据的对比分析，发现数据变化规律和连带影响参数，进一步为生产工艺、设备、能源的优化寻求改进的策略和方法。
4.1 智能综采工作面系统建设
1）在矿山上建设智能综采工作面，不仅能够对整个工作面的煤矿建模、直线度、预煤开采和高开采等环节进行管控，还能够为煤电在综采工作面的智能化发展奠定一条切实有效的途径。
2）结合我国的煤矿层赋存特征，再结合一流的煤矿设备生产厂家，针对在工作面上的煤体建模、地理信息系统、通讯系统、液压架控制和人员安全识别等全方位技术和工艺进行综合研究。
3）采用重点关键技术创新、灵活发展，进而完善综采工作面的智能化设计方案，对相关的成熟技术进行集合和研究，能够有效解决特殊矿质下的地质条件复杂、大采高工作面等技术难题。
4.2 智能排水系统
1）智能排水系统就是在建立矿井排水网络的基础上，建设三维的智能管控平台，进而能够对各个排水点进行三维坐标图的标绘。
2）可以在各个排水点安装摄像头以及水位、水量的监测控制器，进而能够对各排水点进行实时监测。
3）在整个建设系统过程中，值得注意的是，假如水位、水量已经达到了预设值，就应该自动开启一个新的水泵或者多台水泵参与工作；
假如水位、水量超出了警戒值，需要及时自动预警并启动应急处理设备；
假如水泵的工作参数出现误差或异常，也要及时进行报警；
当水灾、水害发生时，需要启动报警及应急设备，并针对排水量、水仓剩余容量等问题进行智能化的分析与处理，最终提出保障生产过程的应急救灾方案。
4.3 智能供电系统
1）智能供电系统就是将智能配电网、变电站的电力系统等可能涉及到智能化经验的产品和技术引进到实际的煤矿生产过程中，进而提升煤矿供电的可能性。
2）对整体矿区的供电网络一体化进行实时监测与管控，并不断完善技术任务，促进事故判断和应急处理方案的及时有效，进而提升整个供电系统的稳定性和智能性。
5.1 极致高速的网络体验全网设计
未来可能会采用10 GB以上的核心数据进行工作传输，桌面的速度也可能会达到1 GB，在整个网络得结构设计上，不仅会采取无阻塞的节点接入设计，还会不受任何的访问速度限制，不论从什么角度进入网络，都能够快速敏捷，并且对信息的处理和收获都能够达到理想的访问效果。
5.2 建设节能绿色开采系统
优化制度，加强管理人员培训，提高节能能力和专业能力，建立节能激励机制，提高职工积极性，建立维护保养机制，定时清灰，对工业锅炉从业人员不负责任的管理和操作行为进行处罚，对违法操作的从业人员予以开除；
在使用方面，需要制定规范化的管理措施，对于矿山大型开采设备需要保证燃烧装置完全燃烧，燃煤锅炉的废气温度可以进一步减产，最终实现能源的充分利用，减少污染物排放；
燃煤锅炉使采煤机前后适应，提高自动化程度，提高锅炉效率，引进工业锅炉新技术，对旧工业锅炉进拆除改造，并不断研究最高效环保的锅炉燃烧技术。
智慧矿山是新时代科学系统发展的背景下，基于数字化矿山的基础上，将人工智能、物联网、云计算储备和大数据等科技化工具与矿山的开发、挖掘、利用再次进行某种程度上的融合。对矿山的实时监测、分析故障、全面感知和协调发展等全方面、多维度进行的智能化管理，也为无人矿山的实现奠定了基础，可以进一步保障了矿山资源、采矿的全阶段的计划、生产、管理和决策等过程的数字化、智能化。
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