试析人工智能技术在矿山智能化建设中的运用策略

2021-04-15赵建军

卷宗 2021年10期

赵建军

（内蒙古准格尔旗力量煤业有限公司，内蒙古鄂尔多斯 017000）

矿产是促进社会经济发展，满足人民生产生活需求的重要资源。我国是人口大国，也是矿产需求大国，我国对矿产的高需求，要求矿产开采要有较高的速度。因此，近年来我国开始探索智能化矿山建设，同时制定颁发了《关于加快煤矿智能化发展的指导建议》。《建议》中指出，到2021年，我国要建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿，到2035年，构建起多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统，建成智能感知、智能决策以及自动执行的煤矿智能化体系[1]。《建议》的提出为矿山智能化建设提供了方向，也为人工智能技术在矿山中的运用提供了参考。下面结合实际，就人工智能技术在矿山智能化建设中的运用问题做具体分析。

1 人工智能技术简述

1）人工智能技术概念与分类。简单来讲，人工智能技术就是将人的大脑或思维方式复刻给机器，让机器也能模仿人类大脑理解与运用思维。按照人工智能能够模拟人的程度，将人工智能技术划分为强人工智能与弱人工智能这两大类。在强人工智能技术下，机器（人造物）具有意识与心智，他们的智慧水平达到甚至超越人类的智慧水平，这类人造物可以根据自己的意图开展行动。在弱人工智能下，机器是模仿人的思维开展一些行动。本文所讨论的人工智能技术是以借鉴人类智能行为为基础，研制某种特定类型用以减轻人类劳动强度工具的技术[2]。

2）矿山中人工智能技术的应用。近些年来，不断有专家、学者研究人工智能技术在矿产中的应用，并提出了一系列观点。如有学者指出可以在矿产灾害治理工作中引进人工智能技术，将人工智能与计算机、互联网等有机结合，构建起智能化的灾害治理平台，让矿山环境灾害问题得到有效控制与解决。还有学者提出可利用人工智能技术进行矿产开采，在采矿过程中借助人工智能对岩层进行探测识别，对矿产开采过程进行监控等。这些研究为矿山智能化建设带来了一些帮助，也为人工智能技术在智能矿山建设中的应用提供了一些思路。

2 智能矿山与人工智能技术运用

1）智能矿山。所谓智能矿山，就是指矿山与人工智能技术的深度融合体，与普通的矿山相比，智能矿山最大的特点就是具有学习能力、认知能力等属性。智能矿山深度融合了物联网技术、大数据技术、人工智能技术等先进的技术手段，并且包含了智能传感器装备，可以实现对物理世界的智能感知与数字化转换，在智能控制、智能通信、智能计算等技术与模块的支持下，矿山可以实现自动、智能化的计算与处理，从而实现对整个矿产生产过程以及矿山环境的安全有效控制[3]。

2）人工智能技术在智能矿山建设中的应用。以人工智能技术为基础，将智能矿山设计出以下三层架构：设备层、智能层与应用层（智能控制层）。其中设备层由执行机构、各种类型的传感器构成，在智能矿山的最底层，主要负责采集数据以及执行指令。智能层是整个矿山中最关键的一个架构，它包含许多智能体，且架构中的所有智能体都相互融通，能进行智能的通信、计算以及控制。应用层是智能矿山的最高层，各种应用逻辑组成智能矿山的应用层，应用层又由三个子层构成，它主要负责对整个矿山系统层面数据进行融合处理[4]。

在智能矿山整个体系中，设备层主要负责消除监控盲点，为了使设备层能更好地发挥出作用，在设备层中增设多功能传感器、摄像头监控点以及智能矿灯等。智能矿灯具有智能定位、智能通信、应急呼叫等多种功能。

鉴于智能层是智能矿山的核心，因此在设计时需根据矿山具体的环境情况与开采要求等设计出采矿智能体，矿压智能体，胶带运输智能体等，这些智能体均具有预测预警功能，且胶带智能体还结合了机器学习技术、电动机控制技术等，它以变频器为基础来开展各项行动。在矿山运作过程中，利用视信号，使用机器学习算法，完善胶带空载、跑偏等功能的监控，增加人员三违异常事件的监控功能，从根本上实现管理与控制的一体化。为使整个采矿作业更加安全有效，借助人工智能技术对无人化的采煤作业面进行调整完善，设计出采掘智能体。采掘智能体与原来的采煤工作面相比具有明显优势，如可以实现一体化的通信、计算与控制，能让采矿工作面上的所有机械设备更加协调，能增强各设备之间的关联性，从而让采矿作业更加安全高效。

智能矿山的应用层主要通过各项数据进行驱动，在数据的驱动以及矿山数字模型的支持下，就能对矿山生产计划进行仿真演变，并在演变结果得出后发出生产运行指令。在数据驱动下，智能生产控制系统以控制指令为依据对整个生产过程进行迭代求优，从而让整个生产过程更加安全高效。通过数据的驱动，智能矿山管理系统也能结合各生产要素的实际情况，根据具体的生产要求对整个管控流程进行优化，从而让矿山生产计划顺利实现。

3 人工智能技术运用于矿山智能化建设中的注意事项

1）做好软硬件设备以及技术更新。人工智能技术在矿山智能化建设中的运用是需要各类智能感应设备、数据采集装置以及通信技术、控制技术等提供支持的。这也就是说，人工智能技术在矿山智能化建设中的运用效果会受到各类软硬件设备以及技术的影响。因此要想让人工智能技术发挥出更大的作用，就需在平时做好对智能矿山设备层、智能层、应用层等的监测，并根据具体的矿山生产需求与系统升级要求对有关软硬件设备与技术进行更换更新，让智能矿山能够不断发展进步。具体如在智能矿山运作过程中及时将老旧计算机淘汰，为设备层配备性能优越、技术先进的计算机，以保证各项数据能得到快速精准的计算。除此之外也要积极引进先进的矿山数据处理软件算法，构建更完善的计算流程等，全面保证各项计算结果的精准性与有效性。

在智能矿山建设与发展过程中，有关人员要不断加强对人工智能以及相关技术、知识的学习，提高自身运用人工智能技术的能力，从而为矿山的智能化建设与持续发展奠定基础。

2）注重智能化终端设备维护。在智能化矿山建设与发展过程中，有关人员也需高度重视矿山设备层、智能层以及应用层的维护管理问题，要通过科学完善维护管理制度与合理有效地维护管理技术优化各架构层的运行状态，从而提升人工智能技术在矿山智能化建设中的应用效果。具体如，在矿山发展过程中，定期组织技术人员对井下工作面上终端设备的信息采集数据、准确度等进行检测，及时发现设备运行问题并进行解决，以免问题影响扩大。