智慧矿山的特征分析与建设路径探索

付合英，江新奇，吕双，李健，代红春

（扎鲁特旗扎哈淖尔煤业有限公司，内蒙古 霍林郭勒 029200）

随着我国社会市场经济的快速发展，各个领域已经着手智慧化建设，取得相应的效果。矿山的智慧化建设是在城市智慧发展的前提下建立的，因此，想在矿山领域中建立智慧系统，需要对城市智慧化建设中的信息技术、自动化技术进行严密的分析[1]。从我国目前阶段的矿山信息化发展的实际情况来看，整体的智慧矿山建设目前没有可以作为参考依据的建设经验和成熟的技术[2]。鉴于我国矿山智慧发展建设的空白，从综合的角度对其进行探究，以矿山领域中已经达到信息化标准的环节为前提，强化智慧矿山的显著特征，以此对智慧矿山的整体建设的路径进行分析，从而推动矿山行业的持久地、稳定地发展。

1 智慧矿山的特征分析

由于智慧矿山是建立在矿山已有的数字信息化的基础上，因此，除了具有数字信息化的特点和优势外，还有其它的优势特征，主要从以下三个方面进行阐述：

1.1 更深切的感知

更深切的感知指的是最大限度地使用可以不受时间、地点限制的传递、捕获、测量、感知信息的流程、系统或者设备[3]。其首先指的是矿山本身存在的多样的感知方式，比如GPS实时定位、手持移动终端、无线射频识别标记（RFID）、监控视频以及传统方式的传感器等；其次指的是感知的对象更加广泛、多元，既有技术设备、工作人员，又有地压、水流、风流风速、采场、巷道的实时信息反馈等。其均属于感知设备的范围，通过其对矿井下的实时信息进行最大限度的、全面地收集，并将收集到的信息及时地反馈给矿山的管理里系统或者负责管理的工作人员。

1.2 更全方位的相互联系

更全方位的相互联系是智慧的矿山系统能够进行协同作业的主要环节。在矿山开采的现场中，地面与矿井下或者与不同节点之间的沟通联系的实际情况直接反映出矿山企业的整体管理的效能[4]。传统的矿山连接设备包括监控设备，其通常布置在矿井下重点关注的部位；对讲机在矿井以下的部位无法应用；有线电话只在少数中断节点的马头门的部位有布置。由于这些设备功能的单一性，使其在矿井中无法对各个作业环节进行合理的协调。而先进的智慧矿山则在物联网的作用下，构建高效的、即时的信息化、智能化的共享信息的网络平台。通过这平台的运行使矿山管理人员对矿井下的机械设备的运行的情况以及作业的具体环境实施监管，并对接收到的反馈信息进行高效整合，从而及时地发现异常、分析异常、排除异常，既有利于矿山开采质量和开采效率的提高，又能有效地规避事故的发生。

1.3 更深入的智能化

更深入的智能化指的是充分的应用现代化的科技、信息自动化技术对矿井内的真实情况进行智能化的掌握，既能提高开采的效率和质量，同时极大地增强对工作人员的人身安全保障的力度。在人们的印象中，矿井出现的安全事故大都发生在矿井中，由于矿井环境具有不稳定性，并且存在安全隐患的节点十分地零散，因此，导致难以明确的对矿井的动态规律进行有效捕捉[5]。为了提高以工作人生安全得到保障的前提下的矿井的生产效率和质量，既要加强对矿井中隐藏的安全隐患进行实时的监测，建立完善的智能化和信息化的管理系统，而后通过智能化管理系统当中的分析功能对数据进行风险系数分析，最后将风险的分析结果传输至工作人员，对于有问题的环节，立即采取解除措施。现阶段矿井中使用的监控系统缺乏多样性，没有统一的数据格式，更没有完整的、全面的监控系统。想建立智能化的矿山质量管理控制体系，要将矿井中的监控系统进行不断的整合优化和集成，统筹分析、综合考虑，为矿井采矿作业的施工和人员安全提供有力的保障。

2 智慧矿山的实现路径探析

2.1 实现覆盖式信息数字化

全面地覆盖式的信息数据是保障矿山智慧化的最基本的保障条件，因此在智慧矿山的建设中是非常急需解决的问题。智慧矿山从设计之初到投入使用，需要在全面的、整体的环境的基础上，对运输、机电、生产、测量、以及矿井地质的实际情况通过数据进行具体的呈现，与此同时实现分析、存储、传输、采集数据的目的，从而在智慧矿山的建设中为其提供准确的、真实的数据参考。

2.2 创新智能化技术与设备

智能化机械设备由于具有较高的信息化技术，因此，其成为保障智慧矿山正常运行的核心力量[6]。随着我国安监局对能源支柱和经济支柱产业实行智能的、全面的机械化的建设的措施，其主要目的是大范围的应用智能化机械设备操作难度大、危险高的工作施工，通过智能化、自动化的操作技术有效减少人工控制。从多角度、多方面地提高智慧矿山建设的进程，需要改革和创新矿山本身原有的发展策略和开采技术，加强对智能技术和信息自动化机械设备的研究和开发的力度，同时增强设计的有效性和宣传的力度，有利于将矿山向着自动化、智能化、机械化的方向推进，从整体上提高矿山行业的生产效率和速度，使其朝着精准作业的趋势发展。矿山在智慧开采作业后，相关技术人员对开采过程中使用的自动化设备和智慧技术进行深度剖析。比如在提高矿山工作人员的开发能力和技术能力的同时，加强对煤矿地质构造高效辨别的三维地震勘探、智能识别界面技术、记忆分割技术等。针对煤矿行业开采的安全问题，通过对其中的有效的、准确的信息进行及时的提取，最大限度的检测和识别安全风险源头。比如对温度远程监测传感器、煤矿火灾气体远程监测传感器、更加深入的探测仪器与技术、专用于地表塌陷开发的遥感动态监测技术、瓦斯灾害源高辨别探测技术等的开发和研究，从而对煤矿开采的环境做到了如指掌，有效规避隐藏的安全风险。除此之外，为了发挥智能化的最大作用，对传感器的震动、听觉以及视觉的效能进行进一步开发的力度，达到智慧矿山的目标。

由于目前矿山已有的矿井机械设备比较落后，其精准度不高，因此在利用监控系统监测矿井运输情况的时候，受到不良影响，导致监控的调速产生异常。以胶带称重的机械设备为例，由于其没有高效的精确度，交标程序驳杂，导致其在正常运输的过程中产生突发的异常情况。所以在建设智慧矿山的过程中要着重对矿山称重技术和机械装备的精确度性能进行研究和开发。

2.3 搭建智慧决策平台和研发电铲智能引导系统

通过各项智慧型的发展决策的质地和实施来达到构建智慧矿山的目的，以便对矿山实行更智能的、更全面的控制和管理，从而保障矿山生产中各个环节的正常运转。在充分的落实各项智慧决策的同时，对以往矿山各个部门、系统之间独自处理的方式进行优化，从而实现智慧化的统筹管理和控制[7]。除此之外，在矿山企业研发出电铲智能引导系统之后，通过对物料信息、状态信息以及采矿施工的具体信息进行收集和记录，以此来实现信息传输和智慧管理的成效的提升，能够为矿山指挥系统的统筹管理提供有力的保障。

首先搭建智慧决策云平台。该平台受到矿山智慧系统控制和管理，但同时具有独立运行和一定权限内的信心数据处理职权，且可以承载多个用户同时登录的云平台。智慧决策平台在进行搭建时，兼具以下性能：第一是构建技术架构。架构的构建是保证决策的精准性，同时承载模型，有利于大量的决策和信息数据的无缝衔接；第二是整体描述信息数据，矿山企业在对生产的各项数据信息进行收集、分析和整合时，在传输信息数据标准格式下严格按照信息数据整体的描述标准对数据进行全面的、高效的处理，比如抽取处理、转换处理、清洗处理和加载处理等；第三是具备高效的功能，利用数据信息的处理模式对海量数据进行转换、分析以及处理，有利于实现对数据进行高效处理的目的；第四是自动化服务的效能，通过进一步对前端应用、抽取、加载、转换等探究，达到自动化、智能化的服务效能，在探究、处理相关的信息的过程中，利用迭代加速实现。与此同时，加强知识数据库建设的力度；以智慧决策云平台为基础，构建经营管理、维修保养机械设备、安全生产等方面的知识信息数据库，从而使矿山企业领导层制定的生产和发展决策得到安全和准确的保障。同时知识库要具有弹性的扩展和优化的性能，满足随时对矿山运行的信息数据进行及时的传输和处理。

其次研发电铲智能引导系统。智能引导系统是在先进的GNSS技术和三维立体模型的技术的基础上，研发出来的一种可以在智能手机上使用的引导系统，同时，将埋填信息、挖掘信息以及设计信息等向智能管理系统进行传输，以数值和图表的方式进行同步显现，利用智能手机对开采作业进行准确的处理，有利于缩短开采作业的周期，提高开采的效率。通过手机端引导系统的应用，即便毫无经验的工作人员，也可以精准的操作。同时电铲智能引导系统在出现异常时，及时地报警，通过该方法在保障工作人员的人身安全的前提下提高生产作业的效能。除此之外在该系统的操作中，工作人员可以通过监控屏幕直接远程创建基础的三维立体模型，也可运用到水下或其他恶劣环境的工作中，继而使矿山开采施工提高其有效性和稳定性。

3 结语

在智慧矿山的建设中，随着物联网技术、互联网、人工智能技术、 云计算、大数据等现代化先进的信息技术先后在矿山行业的应用，推动着矿山行业向着智慧化的趋势发展更进一步。智慧矿山的实现，既有利于提高矿山开采生产的高效性和安全性，又有利于达到绿色、环保、持续的发展的目的。因此本文从智慧矿山的特征出发，对实现智慧矿山的途径进行探讨，希望为国家矿山的持续发展提供助力。