信息化矿山技术的建设与创新

2019-10-21马昊玮

科技风 2019年2期

摘要：煤炭是我国主流能源，在今后很长一段时间内煤炭仍然是重要战略资源。当前国内有50多处千万吨煤矿，在满足大众需求方面仍然存在不足，提高科学技术水平已经成为必然。文章研究分析中先简单总结了信息化矿山建设的作用与现状，进而重点分析信息化矿山建设原则与建设内容，并提出了创新点，希望为煤矿生产管理提供参考。

关键词：信息化矿山；建设原则；可视化；关键技术

随着信息技术的发展，信息化矿山随之出现。信息化矿山原型为矿山系统，以信息技术、计算机技术为基础，嵌入矿山信息，并对信息进行整合，实现矿山开采数字化。[1]信息化矿山以网络化技术为支撑技术，在建设中，充分体现矿山信息的动态性和多维性，最大限度发挥数据的作用，下面分析信息化矿山建设与创新。

1 信息化矿山建设的作用与现状

信息化矿山系统主要应用到地质勘查、资源评估、采矿中，也能够帮助制定生产计划，提高生产效率。信息化矿山的应用能够将矿山与其他资源结合在一起，实现数据对接和交换，与其他数据建模计算矿产量计算，同时能够实现动态管理和验收。[2]信息化矿山系统中设计了数据快速成图系统、设计系统、生产计划编制系统等，能够实现开采顺序优化，并能够快速生成各种工程图表。[2]信息化矿山建设中能够合理规划，综合考虑总体设计、单位设计以及施工等环节，同时考虑到了开采对地下水的影响，能够提前制定出相应的防治办法，确定合理的工艺参数，最大程度减少矿山开采对周边的影响，即使出现事故，也能够根据预先设定的措施进行处理，将影响降到最低。[3]

信息化矿山是国家战略资源重要组成部分，需要大量的技术支持，信息化矿山建设对于自动控制技术、网络技术、智能化技术、大数据技术等都有很高的要求，这些技术也是建设信息化矿山的基础技术。最近几年国内外校企合作为信息化矿山发展提供了大量的专业应用软件，信息化矿山除了原有功能之外，还增加了其他内容，这也是信息化矿山发展必然趋势。在国外研究方面，国外很多发达国家基本都已经建设了信息化矿山，重点在自动化采矿和遥控方面，减少了井下作业量和强度，也大大提高了工作效率，在预防各类灾害方面发挥重要作用。[4]国内方面我国部分矿井已经能够实现自动化，但是信息化矿山建设时间较短，仍然处于初期阶段，虽然能够获取大量数据，但是这些数据没有得到充分使用。全国的煤炭企业信息化水平都不高，仅仅少数企业信息化系统能够整合日常业务。

2 信息化矿山建设

2.1 建设原则

信息化矿山在建设中应遵循可靠性，这个是信息化矿山建设的前提。煤矿生产对于安全要求很高，因此信息化矿山要求有较高的可靠性。信息化矿山所涉及到的硬件设备都需要符合不同环境下的需求。

信息化矿山建设中应遵循可控性原则。煤矿生產过程中，每个环节都需要进行严格控制，降低井下安全事故，提高生产效率，远程控制系统设计中，需要严格控制每个人员的操作权限。

信息化矿山建设中应遵循先进性原则。在建设信息化矿山中，所涉及到的软件以及硬件设备等，都需要保证先进性，选择可靠的软件和硬件，全面提升信息化矿山的性能，也方便后期改进。

最后信息化矿山建设中应遵循可操作性原则。信息化矿山建设中，需要能够提供友好人机界面，建立必要的信息共享、交流、查询等工具，方便日常业务需求。

2.2 信息化矿山建设方法

信息化矿山的建设需要能够实现自动化、管理科学化、矿山资源与环境数字化，并且能够满足不同专业、不同级别人员的各类需求，能够全面提高矿井安全预测能力和生产效率。

信息化矿山系统本身非常庞大，在寻找信息时非常困难。因此在建设中应对应用责任进行划分，保证每个平台均能够发挥自己的作用。

信息化矿山建设在选择设备问题方面，井下作业现场的传感器应充分考虑当地实际环境，这类传感器智能化程度并不是很高，井下环境复杂，因此会影响到数据真实性，而且当前的远程控制仍然在研究阶段，因此传感器的选择应充分结合当地环境。

2.3 信息化矿山建设内容

信息化矿山建设中应用到技术主要是网络技术与计算机技术等，实现无人化和自动化，调度室能够根据网络信息掌握矿山实际情况。在实际建设中所涉及到的内容主要有以下几个方面。

应用矿山实体管理和建模方法来实现三维可视化建设，提高监测效率，缩短认知时间。也能够再现灾情，进行模拟分析。信息化矿山系统控制层建设中，应结合作业实际情况，合理选择设备，并设计子系统。应用国内外先进的传感器，并对现有设备进行升级改造，保证设备感知的真实性和可靠性。同时应充分利用物联网技术，实现设备之间的智能化识别接入。

网络平台是必要的建设的内容，在工业中，网络平台都有着重要作用。信息化矿山建设中可以结合其他工业建设情况，充分利用以太网宽带，提高数据的安全性和实时性，发展方向主要是实现三网合一，提高网络传输的统一性。网络平台建设中应涵盖综合管理控制平台，能够协同控制工艺流程与生产优化，改变传统单一控制方式，配备远程图像诊断，实现集中监控。监控系统是保证信息化矿山安全生产的基础，这个系统对数据有较高的要求，因此需要全面获取生产各类信息。同时增加人工检验，保证数据的真实性和有效性。

信息化矿山的信息系统主要是完整的地理信息系统，综合利用数字地面模型、三维模型、二维地图等，明确地理位置与其他信息，方便管理。

安全管理系统以四维地理信息为基础，融合其他信息，有效识别安全隐患，并及时消除，保证矿山安全生产。安全系统设计中涵盖设备故障自动检测与危险源的识别，充分利用在线监测技术与管理技术，实现设备的动静态检测，提醒管理人员设备故障，提高维修管理准确性。应用多源数据来建立灾害危险性评价体系，实现分级预警灾害危险性，有效预防灾害。

自动化系统集成了各类系统，有效整合运行界面，能够自动采集和分析数据，当前这个系统还存在很大改进空间。除了这些之外，还有资源计划系统，资源计划系统主要涵盖财务管理、设备管理、人力资源管理等，主要提高资源的合理配置与利用率。

3 信息化矿山关键技术与创新点

3.1 信息化矿山关键技术

信息化矿山建设中，一站式门户技术、云计算技术、物联网技术、信息分析技术都是关键技术。一站式门户技术的使用能够为信息化矿山系统提供单一的认证通道，方便资源统一管理。借助其他认证技术能够展示应用集成、相关业务、个体化界面等，满足不同权限角色的需求。对内实现日常生产业务，对外则是展示各类公告信息、会议记录等。

云计算技术的应用主要为经营管理、过程管理服务，采用云计算技术能够实现安全生产与管理的整合，构建面向全网络的业务部署和资源调度，更加高效利用网络资源，同时能够为建立可靠数据中心提供支持。

矿山物联网涉及到掘进机、液压支架、压风机、提升机、输送机、采煤机、液压泵等，建设遥感信息系统交换平台能够将安全生产、设备等组合在一起，实现多传感器的联动。

智能移动技术在矿山建设中也会应用到，主要能够实现智能终端设备与矿山系统的连接，解决智能终端应用管理、统一配置、文档分发等问题。通过调用移动监控服务系统，能够实现安全隐患检测、预警报警、人员定位以及学习等业务。

3.2 信息化矿山建设创新点

信息化礦山建设中可以考虑逐渐实现数字高度集成，在现有矿山系统建设基础上，开发集成数据中心，实现综合自动化，并能够实现员工虚拟培训与可视化。可以采用的技术主要是矿井多协议转换技术，通过该结构集成生产安全数据，并在可视化平台进行动态传输和监控。

信息化矿山可以对三维可视化进行创新，结合生产数据，动态展示平台，保证三维场景与真实情况相符合，实现自动生成煤矿工作场景，实时观察煤矿生产情况。

信息化矿山系统建设中可以对虚拟现实生产与安全培训创新，三维再现真实煤矿生产，提供生产系统操作，实现多场景多功能培训与考核。当前梧桐庄矿已经做出了表率，在信息化矿山建设中建立了安全培训示范中心，采用3D投影设备，搭建双通道弧幕，学员可以体验三维立体下的采矿实景。

4 结语

综上所述，文章重点分析了信息化矿山建设与创新。信息化矿山建设有助于实现矿井全面感知，方便集中控制和管理，也能够实现安全生产过程优化，对促进矿井建设、提高生产管理水平都有重要意义。需要指出的是信息化矿山在当前还没有实现无人化、自动化，仍然需要进一步研究分析。

参考文献：

[1]张学斌.酒钢西沟矿数字化矿山建设实践[C].全国数字矿山高新技术成果交流会，2014.

[2]邓云英.数字化矿山建设中存在问题分析及对策[J].工业c，2016（6）：80.