發(fā)展智慧礦山的可行性研究報告

1、發(fā)展智慧礦山的可行性研究報告 班級：采試1301班成員：馬亮亮、周興、伍林峰、劉佳鑫、蘇漢鵬指導(dǎo)老師：鄧紅衛(wèi)2015.9摘要目錄摘要- 1 -第一章 智慧礦山的發(fā)展背景- 3 -第二章 智慧礦山的概念與體系- 3 -2.1基本概念- 3 -2.2主要體系- 4 -第三章 智慧礦山的發(fā)展意義- 5 -第四章 國外對智慧礦山建設(shè)的探索- 5 -4.1國內(nèi)對智慧礦山的探索- 6 -4.2 國外對智慧礦山的探索- 8 -第五章 智慧礦山建設(shè)的內(nèi)容- 9 -第六章 智慧礦山關(guān)鍵技術(shù)及實現(xiàn)路徑- 9 -6. 1 物聯(lián)化- 10 -6. 2 互聯(lián)化- 10 -6. 3 智能化- 11 -第七章 智慧礦山的運

2、行管理- 11 -7.1智慧礦山日常生產(chǎn)管理- 11 -7.2智慧礦山的應(yīng)急管理- 12 -第八章 智慧礦山建設(shè)的可行性- 12 -8.1各方面的合作與支持- 12 -8.2國家產(chǎn)業(yè)政策支持- 13 -8.3技術(shù)方面的保障- 13 -第九章 結(jié)語- 15 -第一章 智慧礦山的發(fā)展背景礦山生產(chǎn)模式大致經(jīng)歷了四個階段:一是原始階段,即主要通過手工和簡單挖掘工具進行礦產(chǎn)采掘活動,無規(guī)劃、效率低、資源浪費極大。二是機械化階段,即大量采用機械設(shè)備進行礦產(chǎn)生產(chǎn)活動,機械化程度較高,但仍無規(guī)劃、生產(chǎn)較粗放、資源浪費比較嚴重。三是數(shù)字化礦山階段,采用自動化生產(chǎn)設(shè)備進行作業(yè)生產(chǎn),采用信息化系統(tǒng)作為經(jīng)營管理的工具

3、,實現(xiàn)數(shù)字化整合、數(shù)據(jù)共享和互操作,但仍面臨諸多系統(tǒng)集成、信息融合、數(shù)據(jù)存儲與分析等復(fù)雜問題,而且核心仍圍繞擴大開采量,對綠色開采、人文關(guān)懷、可持續(xù)發(fā)展等方面仍不夠重視。四是智慧礦山階段,通過智能信息技術(shù)的應(yīng)用,使礦山具有人類般的思考、反應(yīng)和行動能力,實現(xiàn)物物、物人、人人的全面信息集成和響應(yīng)能力,主動感知、分析、并快速做出正確處理的礦山系統(tǒng),人為的因素將降低最低程度,礦山企業(yè)的人財物產(chǎn)銷存等能協(xié)同、自動運作,實現(xiàn)礦山企業(yè)的集約、高效、可持續(xù)發(fā)展。新一代互聯(lián)網(wǎng)、云計算、智能傳感、通信、遙感、衛(wèi)星定位、地理信息系統(tǒng)等各項技術(shù)的成熟與融合,實現(xiàn)數(shù)字化、智能化的管理與反饋機制,為智慧礦山發(fā)展提供了技術(shù)

4、基礎(chǔ)。在芬蘭、加拿大、瑞典等發(fā)達國家已為此目標發(fā)展了20多年 ,我國正處于起步階段。隨著智慧化成為繼工業(yè)化、電氣化、信息化之后世界科技革命又一次新的突破。由于地質(zhì)采礦條件復(fù)雜、生產(chǎn)體系龐大、采掘環(huán)境多變等特點礦山企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營管理也具有不同于其他行業(yè)的特殊性。因而，在自動化礦山、數(shù)字化礦山的基礎(chǔ)上，迫切需要創(chuàng)新管理模式和技術(shù)手段，建設(shè)綠色、智能和可持續(xù)發(fā)展的智慧礦山。筆者基于智慧地球的理念，研究智慧礦山的內(nèi)涵、架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和路徑，旨在構(gòu)建智慧礦山工程理論框架和方法體系。第二章 智慧礦山的概念與體系2.1基本概念智慧礦山是以互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)為主要載體的現(xiàn)代礦山建設(shè)的總稱，依托實時礦山測量、GPS

5、(GlobalPositioningSystem) 實 時 導(dǎo) 航 與 遙 控、GIS(GeographicInformationSystem) 管理與輔助決策和3DGM(Three dimensionalGeologicalModeling) 的應(yīng)用，是對礦山當前問題的一種積極的解決方案。智慧礦山是對現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能信息處理技術(shù)和傳感器技術(shù)等的高度集成，是實時定位技術(shù)與實體基礎(chǔ)設(shè)施、信息基礎(chǔ)設(shè)施的有效集合。智慧礦山是數(shù)字礦山的延續(xù)和發(fā)展，是在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上發(fā)展起來的一種高度智能化現(xiàn)代礦山管理模式。概括地說，智慧礦山至上而下可以分為智慧層、傳輸層和感知層三層體系。感知層主要解決礦山井下環(huán)境數(shù)

6、據(jù)的采集;傳輸層則是感知層和智慧層的連接樞紐，它將感知層獲取的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街腔蹖?智慧層對采集到的信息進行識別、處理、綜合分析、預(yù)期結(jié)果和作出決策。2.2主要體系智慧礦山是建立在數(shù)字礦山基礎(chǔ)上，可以完成礦山企業(yè)管理所需要的所有信息的精準實時采集、網(wǎng)路化傳輸、可視化展現(xiàn)、規(guī)范化集成、自動化操作和智能化服務(wù)的智慧系統(tǒng)。智慧礦山正在構(gòu)建一種新的礦山企業(yè)管理模式。首先是將多種智能傳感器廣泛的嵌入到礦山生產(chǎn)環(huán)境中，包括人員、設(shè)備和物質(zhì)等，使物理世界可以盡可能地被感知，信息技術(shù)向物理世界延伸，物理世界被盡可能地數(shù)字化，實現(xiàn)更透明的感知，構(gòu)成一個 “傳感網(wǎng)”(SensorNetworks); 然后利用各種通訊

7、技術(shù)，把傳感網(wǎng)獲取到的信息與通訊系統(tǒng)連接起來，以實現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間的相互對話。通過控制系統(tǒng)或是管理人員，把信息反饋到各個接收終端，實現(xiàn)物體的智能化。這樣，人與接收終端之間，接收終端與控制系統(tǒng)之間，人與控制系統(tǒng)之間就可以相互交流，就建立起了物聯(lián)網(wǎng) (InternetofThings)。最后將物聯(lián)網(wǎng)信息通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)整合起來，再通過超級計算機或是 “云計算，應(yīng)用各種數(shù)據(jù)處理技術(shù)，傳遞數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、建立模型和預(yù)測結(jié)果，為管理人員提供決策支持和解決方案，對整個礦山進行實時動態(tài)理。智慧礦山系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下圖所示。第三章 智慧礦山的發(fā)展意義到目前為止，采礦技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了原始階段機械化階段數(shù)字化階段

8、，正在向智慧化方向邁進。智慧化是礦山技術(shù)發(fā)展的最高形式，只有實現(xiàn)了智慧化、實現(xiàn)了危險場所的無人值守，才能極大地提高生產(chǎn)效率和安全水平，并從根本上實現(xiàn)安全礦山、幸福礦山、和諧礦山的目標。智慧化是提高生產(chǎn)效率、保證安全的最好手段之一。礦山技術(shù)方面，近年來有了長足的進步。在有的方面，已經(jīng)在國際上達到了領(lǐng)先水平。只要朝著智慧礦山發(fā)展，快速行動，我們就可能搶占先機，整體上率先達到智慧礦山的領(lǐng)先水平。智慧礦山的建設(shè)，將可以達到下列目標:實現(xiàn)我國采礦技術(shù)和產(chǎn)品的智慧化，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的大轉(zhuǎn)型、技術(shù)大提高。第四章 國外對智慧礦山建設(shè)的探索4.1國內(nèi)對智慧礦山的探索國內(nèi)智慧礦山進入新的發(fā)展階段，在國家層面，國家歷來重

9、視礦山企業(yè)信息化的整體建設(shè)，希望引入新的創(chuàng)新技術(shù)和科技手段來提升礦業(yè)技術(shù)裝備水平，提高生產(chǎn)作業(yè)安全管理水平，改善我國礦山資源在開發(fā)采掘過程中的綜合質(zhì)量，從而促進礦山企業(yè)進行管理變革，增強與國際市場的高產(chǎn)、高效、高質(zhì)量、低成本礦產(chǎn)品的內(nèi)在競爭能力。在企業(yè)層面，隨著經(jīng)濟全球化的迅速發(fā)展，我國礦山企業(yè)正面臨激烈的市場競爭，大力推進礦山企業(yè)管理，走智慧礦山模式，已經(jīng)成為現(xiàn)代礦企適應(yīng)市場需求，提高自身競爭力的必經(jīng)之路。在國家政策大力推進“兩化融合”，促進智慧礦山建設(shè)?！皟苫诤稀笔侵感畔⒒凸I(yè)化的深度結(jié)合，其核心是以信息化作為支撐，追求工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。我國礦山企業(yè)的信息化程度一直較為落后、實際應(yīng)用能

10、力較差。在經(jīng)營過程中，礦山企業(yè)逐漸認識到過去粗放式的經(jīng)營管理模式已經(jīng)不可持續(xù)，轉(zhuǎn)而追求建設(shè)高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化礦井。通過提高管理效率和生產(chǎn)效率，礦山企業(yè)能夠獲取更多利潤并降低安全風(fēng)險，而目標的實現(xiàn)離不開先進、完善的信息化系統(tǒng)。長期來看，礦山信息化水平發(fā)展到高級階段后，以具有高度智能管控能力、安全可靠、綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展為特征的“智慧礦山”將成為現(xiàn)實。因此，以不斷提高信息化水平來促進礦山企業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)已經(jīng)成為礦山行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，最終通過高度信息化促進“智慧礦山”的實現(xiàn)。新一代信息技術(shù)的應(yīng)用不斷深化，礦山企業(yè)正快步邁向智慧化時代借助物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術(shù), 礦山企業(yè)正快步迎

11、來智慧化時代。多家礦山企業(yè)實現(xiàn)了井下應(yīng)急調(diào)度指揮“一呼百應(yīng)”,如遇突發(fā)事件可即時通知到每名井下礦工；瓦斯、溫度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)可自動實時監(jiān)測、超限報警。通過井下無線感應(yīng)器,智慧礦山系統(tǒng)能實時監(jiān)測井下瓦斯、風(fēng)速、溫度、負壓、一氧化碳等環(huán)境參數(shù)和各種機電設(shè)備開停、斷電狀態(tài)等設(shè)備運行參數(shù)。智慧礦山系統(tǒng)實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在采礦領(lǐng)域的突破和發(fā)展，井上、井下通信調(diào)度一體化和快速應(yīng)急指揮，提高了工作效率和應(yīng)急事件反應(yīng)速度。因此，礦山企業(yè)應(yīng)抓住新一代信息技術(shù)帶來的發(fā)展機遇，將數(shù)字礦山建設(shè)與整個企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新、管理改革相結(jié)合，利用信息化、數(shù)字化、物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)提升和改造傳統(tǒng)采礦業(yè)，不斷開創(chuàng)安全、高效、綠色和可持續(xù)的礦業(yè)發(fā)展

12、新模式。IT廠商競爭加劇，礦山企業(yè)信息化選型前瞻性和務(wù)實性并重在旺盛的應(yīng)用需求推動下，為了加快礦山企業(yè)實現(xiàn)從“數(shù)字礦山”向“智慧礦山”升級，各個IT廠商不斷推出智慧礦山解決方案，基于移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新技術(shù)，以保障安全生產(chǎn)為核心，以助力礦山企業(yè)管理為目標，通過整合礦山企業(yè)現(xiàn)有信息化系統(tǒng)，實現(xiàn)井上井下信息資源共享、工作流程優(yōu)化。目前，智慧礦山系統(tǒng)在提升礦山安全生產(chǎn)保障水平、優(yōu)化礦山生產(chǎn)工作流程、提高礦山企業(yè)管理效率方面成效顯著，得到了廣大礦山企業(yè)的認可。礦山企業(yè)在信息化選型方面前瞻性與務(wù)實性并重，不僅考察廠商品牌、信息化集成應(yīng)用理念先進性、數(shù)據(jù)交互高效性，更將關(guān)注的重點放在廠商的礦山企

13、業(yè)成功案例、產(chǎn)品報價、實施服務(wù)能力、產(chǎn)品應(yīng)用的安全性、可擴展性等方面。隨著智慧礦山應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，礦山的生產(chǎn)和組織方式將會變得越來越“安全、綠色、智能、高效”。因此，2014年智慧礦山建設(shè)將呈現(xiàn)出以下主要趨勢：支持更透徹感知的實現(xiàn)、支持更全面的互聯(lián)互通、支持更深入的智能化。支持更透徹感知的實現(xiàn)：通過運用各種感知技術(shù)，能夠更加全面、準確、實時地感知人、物和環(huán)境的信息。 如：在數(shù)據(jù)采集方面，將會從手工錄入向自動采集，并且實現(xiàn)一次錄入，全員共享方向發(fā)展；在裝備方面，將會更加可靠、更加智能，故障修復(fù)將會從人工經(jīng)驗診斷、人工修復(fù)向系統(tǒng)自我診斷、系統(tǒng)自愈方向發(fā)展。支持更全面的互聯(lián)互通：運用網(wǎng)絡(luò)、

14、通信、交互、集成等技術(shù)，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物間的信息交互，系統(tǒng)間的橫向集成和縱向互通。如：在通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面，將會從有限的互聯(lián)互通向泛在的互聯(lián)互通方向發(fā)展，帶寬將會越來越寬，網(wǎng)絡(luò)將會越來越穩(wěn)定可靠；在系統(tǒng)人機界面方面，將會從二維平面向三維立體方向轉(zhuǎn)變，并且支持多種終端界面，例如：PDA、iPad、手機等；在信息系統(tǒng)方面，將會從煙囪式、孤島式信息系統(tǒng)向集成統(tǒng)一平臺方向發(fā)展，支持開發(fā)的協(xié)議，支持SOA架構(gòu)。支持更深入的智能化：運用數(shù)據(jù)挖掘、知識發(fā)現(xiàn)、專家系統(tǒng)等人工智能技術(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度指揮、資源預(yù)測、安全警示、突發(fā)事件處理等決策支持功能，實現(xiàn)礦山的智能化。如：在控制技術(shù)方面，將會從手動干預(yù)

15、、有人值守向自動控制、無人值守方向發(fā)展，從局部的、有限的控制向全局的、泛在的控制方向發(fā)展；在安全管理方面，將會由被動的、事后響應(yīng)式管理向主動的、事先預(yù)警、預(yù)控方向發(fā)展；在決策支持方面，將會從經(jīng)驗決策向智能化決策方向發(fā)展。4.2 國外對智慧礦山的探索21 世紀各種現(xiàn)代技術(shù)飛速發(fā)展，礦山數(shù)字化、智能化已成為現(xiàn)代礦山建設(shè)的重要標志。信息技術(shù)、定位技術(shù)、通訊技術(shù)和自動化技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用，深刻地影響和改變著傳統(tǒng)礦業(yè)沿襲百年的生產(chǎn)工藝和組織管理模式。遙控采礦、無人工作面甚至無人礦井等已在加拿大、瑞典、美國、澳大利亞等國成為現(xiàn)實。20 世紀 90 年代初，加拿大開始研究遙控采礦技術(shù)，目標是實現(xiàn)整個采礦過

16、程的遙控操作，且已研制出樣機，并在 INCO 公司的幾個地下鎳礦試用，實現(xiàn)從地面對地下礦山進行控制。INCO公司通過地下通訊、地下定位與導(dǎo)航、信息快速處理及過程監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對地下開采裝備乃至整個礦山開采系統(tǒng)的遙控操作。加拿大還制訂出一項擬在其北部邊遠地區(qū)的一個礦山實現(xiàn)無人礦井的規(guī)劃，即從薩得伯里通過衛(wèi)星操縱礦山的所有設(shè)備實現(xiàn)機械自動破碎和自動切割采礦;1992 年芬蘭提出的智能礦山計劃，該計劃涉及采礦過程實時控制、礦山信息網(wǎng)建設(shè)、新機械應(yīng)用、資源實時管理和自動控制等 28 個專題，擬通過采用高新技術(shù)提高礦山生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，實現(xiàn)硬巖露天礦和地下礦山的設(shè)備自動化和生產(chǎn)實時智能化控制。美國

17、Modular 采礦系統(tǒng)公司則認為智能礦山建設(shè)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及現(xiàn)代信息、自動控制、可視化和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，以及采礦、地質(zhì)、測繪、系統(tǒng)工程等多學(xué)科，是礦山生產(chǎn)、管控與決策過程的智能化，可分為局部裝備與局部流程的智能化和全礦山智能化兩個層次，并將其采礦管理集成化命名為 INTEL-LIMINE 決策平臺(Dispatch)自動采礦技術(shù)是智慧礦山的重要組成部分，該技術(shù) 的 研 發(fā) 始 20 世 紀 80 年 代 中 期。加 拿 大NOANDA 公司為滿足自身發(fā)展需要，研制了多種自動遙感設(shè)備，包括卡車與鏟運機 LHD(Load Haul Dump ) 光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng) 和 LHD 遙 控 系 統(tǒng)等

18、。1994 年，澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)和工業(yè)研究組織(CSIO)聯(lián)合研制了露天礦索斗鏟巡航系統(tǒng)與精確卸載模型，并開發(fā)了地下金屬礦 LHD 自動控制系統(tǒng);1996 年，挪威 DYNO、加拿大 INCO 和芬蘭 TAM-OCK 公 司 合 作 投 資 了 一 個 采 礦 自 動 化 計 劃(MAP)，旨在通過 MAP 有效開發(fā)深部或復(fù)雜難采礦體、減少交接班及進出礦井等無效工時、提高勞動生產(chǎn)率、降低作業(yè)成本。之后，瑞典也制定了向礦山自動化進軍的“GOUMTECKNIK”戰(zhàn)略計劃。如今，基于采礦流程全自動化即無人采礦(Unmanned-mining，或 Hands offmining)技術(shù)的無人工作面和無人

19、礦山，已成為 21 世紀采礦技術(shù)革新的重要領(lǐng)域之一。在國外，一些礦業(yè)巨頭對智慧礦山建設(shè)已有初期的探索。加拿大國際鎳公司在斯托比(STOBIE)礦建成了一種基于有線電視和無線電發(fā)射技術(shù)相結(jié)合的地下通訊系統(tǒng)，并在中央控制室安裝了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、模擬系統(tǒng)和規(guī)劃設(shè)計軟件等智能控制系統(tǒng)，這種功能很強的寬帶網(wǎng)絡(luò)與礦山各中段的無線電單元相結(jié)合，可傳輸多頻道的視頻信號。智能控制系統(tǒng)將接收到的信息經(jīng)過分析處理，直接向采礦設(shè)備發(fā)送工作指令，操作每臺設(shè)備。該礦除了固定設(shè)備已實現(xiàn)自動化外，鏟運機、鑿巖臺車、井下汽車均已實現(xiàn)了無人駕駛，工人只需在地面遙控這些設(shè)備。設(shè)備基本上是自主運行，整個井下工作面基本上不需工作人員。第五

20、章 智慧礦山建設(shè)的內(nèi)容智慧礦山建設(shè)是一個龐大的系統(tǒng)工程，它所涉及的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)采集、安全生產(chǎn)和經(jīng)營管理等多個領(lǐng)域。主要包括以下六個方面:(1)對整個礦山的整體規(guī)劃建設(shè)；(2)數(shù)據(jù)采集建設(shè);(3)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè);(4)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)建設(shè);(5)辦公與控制系統(tǒng)建設(shè);智能決策系統(tǒng)建設(shè)。在此基礎(chǔ)之上，智慧礦山系統(tǒng)能對礦山進行數(shù)據(jù)的實時采集、更新并保證數(shù)據(jù)的準確性。再對這些數(shù)據(jù)進行分析利用，不斷地對礦山生產(chǎn)進行優(yōu)化，為企業(yè)提供決策信息和解決方案，最大地發(fā)揮它的作用。第六章 智慧礦山關(guān)鍵技術(shù)及實現(xiàn)路徑智慧礦山可視為一個復(fù)雜的自感知、自調(diào)節(jié)的閉環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含感知、傳輸與互聯(lián)、優(yōu)化( 或稱智慧化處理) 與反饋，以及

21、復(fù)雜的信息流、控制流、知識流、價值流的協(xié)同優(yōu)化。實施智慧礦山工程的關(guān)鍵在于物聯(lián)化、互聯(lián)化和智能化。6. 1 物聯(lián)化物聯(lián)化是基于傳感器將可見性擴展到礦山系統(tǒng)中，提供以前無法利用( 不可用或數(shù)據(jù)收集成本過高) 的新實時數(shù)據(jù)源。物聯(lián)化層主要由各類傳感器、致動器、可編程的邏輯控制器和分布式智能傳感器組成，它以控制引擎為基礎(chǔ)，具有大量實體基礎(chǔ)設(shè)施?，F(xiàn)代無線通信技術(shù)的應(yīng)用意味著無需物理布線就可將傳感器和致動器放在一個環(huán)境中。礦山地質(zhì)采礦條件復(fù)雜、生產(chǎn)體系龐大、采掘環(huán)境多變，需要應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行實時監(jiān)測監(jiān)控，獲得更多信息。按照透徹感知的要求，礦山的自然對象、機械設(shè)備、各類系統(tǒng)都可植入感知器和數(shù)據(jù)提取裝置，

22、通過感知器反映對象的靜態(tài)、動態(tài)屬性。為保障礦山的安全生產(chǎn)，感知提取的信息應(yīng)包括: 感知礦山災(zāi)害風(fēng)險，實現(xiàn)各種災(zāi)害事故的預(yù)警預(yù)報; 感知礦工周圍安全環(huán)境，實現(xiàn)主動式安全保障; 感知礦山設(shè)備工作健康狀況，實現(xiàn)預(yù)知維修。物聯(lián)化關(guān)鍵技術(shù)和功能要求如下: 數(shù)據(jù)捕獲和控制。集成大量傳感器和設(shè)備; 能夠收集和移動數(shù)據(jù); 執(zhí)行本地命令，采取行動; 運行分布式操作邏輯。管理分布式設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)施。能夠管理設(shè)備和傳感器; 提供設(shè)備的遠程配置和管理; 能夠監(jiān)控和提供這些設(shè)備及其數(shù)據(jù)的安全性。6. 2 互聯(lián)化互聯(lián)化旨在將各種輸入數(shù)據(jù)映射到關(guān)注事件中的事件服務(wù)，這類數(shù)據(jù)可結(jié)合其他存在于整個礦山中的相關(guān)事件信息，形成豐富的數(shù)

23、據(jù)源，用于改善決策?；ヂ?lián)化層由互聯(lián)軟件工具、各類互聯(lián)模型和支撐智慧應(yīng)用的軟件包組成，通過各類通信設(shè)備將信息局部匯總、全局匯總，實現(xiàn)系統(tǒng)的按需組合、運算、優(yōu)化，按照智慧性、廣域性進行加工和關(guān)聯(lián)，最后通過各類設(shè)備反饋給用戶。在一個礦山系統(tǒng)工程中，可同時存在成百甚至上千個控制系統(tǒng)，每個系統(tǒng)執(zhí)行各自的專門任務(wù)。目前，全國礦山已基本完成了監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、緊急避險、壓風(fēng)自救、供水施救和通信聯(lián)絡(luò)等系統(tǒng)的建設(shè)。為了有效監(jiān)控這些領(lǐng)域，需要聚集所有的單獨系統(tǒng)，將不同系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行有效集成，并在互聯(lián)化層執(zhí)行任務(wù)?；ヂ?lián)化關(guān)鍵技術(shù)和功能要求如下: 事件處理和服務(wù)。事件和流處理; 數(shù)據(jù)識別、聚集和關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)建模和

24、集成。針對域的信息模型; 可互操作的信息框架; 與現(xiàn)有數(shù)據(jù)集成; 聯(lián)合數(shù)據(jù)管理。流程整合。擴展現(xiàn)有系統(tǒng)，并啟用新的業(yè)務(wù)流程; 監(jiān)控業(yè)務(wù)流程; 為系統(tǒng)和人員提供信息。6. 3 智能化智能化是數(shù)學(xué)算法和統(tǒng)計工具針對系統(tǒng)集成的進一步拓展。基于智慧應(yīng)用軟件和工具，智能化層可執(zhí)行結(jié)果預(yù)測、場景建模和模擬，以輔助管理，使決策過程更加科學(xué)。智能化的關(guān)鍵在于理解礦山業(yè)務(wù)需求，為礦山管理者提供工具和用戶接口( 訪問應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)) 。智能化主要體現(xiàn)在: 隨需性，即按照用戶的要求提供任何形式的服務(wù); 普適性，即任何時間、任何地點的服務(wù); 敏捷性，即提供操作可視、便捷的服務(wù); 綜合性，即按照復(fù)雜的計算模型和數(shù)學(xué)模型

25、，給決策人員智慧的優(yōu)化服務(wù)。根據(jù)這些特點，智慧礦山的應(yīng)用端包括: 計算機終端、電話、移動手機、智能終端、IPTV、電視、移動視頻、三維圖形終端、自然界模型終端等。智能化關(guān)鍵技術(shù)和功能要求如下: 分析功能。針對域的分析應(yīng)用程序和數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用程序設(shè)計; 績效指示板和關(guān)鍵績效指標的確定。業(yè)務(wù)優(yōu)化。用于實現(xiàn)優(yōu)化的模型業(yè)務(wù)流程; 優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用程序; 優(yōu)化資產(chǎn)使用情況并簡化業(yè)務(wù)流程; 改善操作邏輯和業(yè)務(wù)規(guī)則。業(yè)務(wù)流程服務(wù)。事件驅(qū)動SOA 流程; 動態(tài)傳感和響應(yīng); 企業(yè)應(yīng)用程序集成。第七章 智慧礦山的運行管理7.1智慧礦山日常生產(chǎn)管理智慧礦山系統(tǒng)的綜合運行，需要礦山管理人員與控制系統(tǒng)來指揮調(diào)度:促使礦山

26、的運行與礦山的生產(chǎn)計劃相銜接;綜合指揮指令中心，作為智慧礦山的“司令部”，指揮協(xié)調(diào)整個礦山的生產(chǎn)運行;負責(zé)智慧礦山系統(tǒng)的日常維護和升級工作，比如數(shù)據(jù)的存儲、維護和分析，軟、硬件設(shè)備的運行維護和升級。7.2智慧礦山的應(yīng)急管理眾所周知，井下現(xiàn)場情況時刻處于動態(tài)變化之中，并且危險源比較分散，規(guī)律也難以把握。在井下遇到突發(fā)事件，如巖爆、透水、坍塌等災(zāi)害時，應(yīng)立即啟動突發(fā)事件應(yīng)急系統(tǒng)，最大程度地保證井下工作人員的人身安全。第八章 智慧礦山建設(shè)的可行性8.1各方面的合作與支持“產(chǎn)、學(xué)、研、用、銀、協(xié)、府”各方認識到智慧礦山建設(shè)的緊迫性，都有強烈的聯(lián)合意識，都決心聯(lián)合起來，促進我國礦山生產(chǎn)安全技術(shù)的提高和制

27、造產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型，使我國采礦技術(shù)走在世界的前列。自從我們從事有關(guān)智慧礦山聯(lián)盟的的研究和咨詢以來，得到了“產(chǎn)學(xué)研用銀協(xié)府”7個方面的積極響應(yīng)。（1）產(chǎn)：生產(chǎn)企業(yè)有傳統(tǒng)的采礦設(shè)備制造廠家、有軟件廠家、監(jiān)控廠家，等等多個方面。他們已經(jīng)自覺或者不自覺的將研發(fā)產(chǎn)品向智慧化、智能化、自動化方向發(fā)展。但是，總體上勢單力薄。這是一個巨大的力量。（2）學(xué)：國內(nèi)礦業(yè)方面著名的大學(xué)中國礦業(yè)大學(xué)、遼寧工程技術(shù)大學(xué)、山東科技大學(xué)、北京科技大學(xué)，清華大學(xué)電子信息學(xué)院等認識更加強烈。（3）研：煤科總院以及其十多個研究分院，都在積極向智慧化、智能化方向發(fā)展，但是總體上以國家立項支持的為主，一般不涉及國家不立項的部分。（4）用：國

28、內(nèi)大型煤炭企業(yè)，例如神華集團、中煤集團、山東能源集團、兗州礦業(yè)集團、山東招遠黃金集團、山東黃金集團、山西焦煤集團等等，都在搞智慧化。（5）銀行：中國工商銀行 北京海淀支行，北京銀行、中信銀行等都樂意為智慧礦山和聯(lián)盟綜合授信，授信額度可以在聯(lián)盟成員內(nèi)部由聯(lián)盟分派使用。（6）協(xié)會：中國職業(yè)健康協(xié)會，煤機協(xié)會、煤礦安全協(xié)會、中國煤炭協(xié)會等都在進行信息化、智慧化的宣傳和研究。政府：礦山安全生產(chǎn)的主管部門：國家安全生產(chǎn)總局、國家煤礦安全監(jiān)察局以及其有關(guān)司局；發(fā)改委能源局煤炭司有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、還有科技部、工信部有關(guān)司局領(lǐng)導(dǎo)或者專家對智慧礦山建設(shè)和聯(lián)盟表達了積極支持的意愿。8.2國家產(chǎn)業(yè)政策支持科技部等六部門關(guān)于

29、推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟構(gòu)建的指導(dǎo)意見（國科發(fā)政2008770號）、國家科技計劃支持產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟暫行規(guī)定（國科發(fā)計2008338號）、關(guān)于推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟構(gòu)建與發(fā)展的實施辦法（試行）（國科發(fā)政2009648號）、產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟評估工作方案（試行）（科技部辦公廳以國科辦政201247號）、工業(yè)和信息化部、科學(xué)技術(shù)部等五部委關(guān)于加快推進信息化與工業(yè)化深度融合的若干意見（工信部聯(lián)信2011160號）、國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）（國發(fā)2005第044號）、關(guān)于充分發(fā)揮科技支撐作用，促進經(jīng)濟平穩(wěn)較快發(fā)展的意見（國發(fā)20099號）、國家技術(shù)創(chuàng)新工程總體實

30、施方案（國科發(fā)政2009269號）等等。8.3技術(shù)方面的保障在智慧礦山研究方面，以及做了大量的學(xué)術(shù)的研究，并有大量的初級研究成果和數(shù)以萬計的研發(fā)人員，已經(jīng)制定了智慧礦山研究的基本框架 智慧礦山包含了感知-分析-處理的全部智慧過程。智慧礦山的建設(shè)包含三個方面的內(nèi)容，就是礦山的數(shù)字化、礦山智能化自動化和持續(xù)的科技創(chuàng)新，智慧礦山的建設(shè)是一個不斷進步的科技創(chuàng)新活動。智慧礦山的建設(shè)要緊緊圍繞提高生產(chǎn)效率、提高安全保障能力和促進經(jīng)營管理進行，智慧礦山建設(shè)的最高目標就是實現(xiàn)危險環(huán)境工作的無人值守。智慧礦山的基本構(gòu)架，智慧礦山系統(tǒng)包含了礦山各個方面、各個系統(tǒng)的智慧化。綜合起來可以歸為三個方面，就是智慧生產(chǎn)系統(tǒng)

31、、智慧職業(yè)健康與安全環(huán)境系統(tǒng)、智慧（技術(shù)管理后勤）保障系統(tǒng)。（1）智慧生產(chǎn)系統(tǒng)：包括智慧主要生產(chǎn)系統(tǒng)和智慧輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，智慧主要生產(chǎn)系統(tǒng)包括采煤工作面的智慧化和掘進工作面的智慧化，就是以無人值守采煤掘技術(shù)為代表的智慧綜采工作面、以及以智慧爆破采礦為代表的智慧非煤礦山采礦工作面和智慧機械化掘進工作面系統(tǒng)，智慧普掘工作面等。智慧主要生產(chǎn)系統(tǒng)包括：智慧采煤工作面方面，可以分為：智慧薄煤層無人工作面系統(tǒng)、智慧中厚煤層無人工作面系統(tǒng)、智慧綜采放頂煤無人工作面系統(tǒng)、智慧充填開采工作面系統(tǒng)等。智慧生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，就是實現(xiàn)以無人值守為主要特征的智慧運輸系統(tǒng)（含皮帶運輸、輔助運輸）智慧提升系統(tǒng)、智慧供電系統(tǒng)、智慧

32、排水系統(tǒng)、智慧通風(fēng)系統(tǒng)、智慧調(diào)度指揮系統(tǒng)、智慧通訊系統(tǒng)。輔助系統(tǒng)的智慧化工作，近年來發(fā)展非常迅速，大批的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)產(chǎn)品被廣泛用于煤礦輔助系統(tǒng)。（2）智慧職業(yè)健康與安全環(huán)保系統(tǒng)，將安全管理的理念大大前移，從傳統(tǒng)的以保護生命為目標的“安全生產(chǎn)，關(guān)愛生命”，躍升為以促進健康和幸福為目標的“潔凈生產(chǎn)，關(guān)注健康”的戰(zhàn)略高度。智慧安全環(huán)保就是對影響職工身心健康的安全環(huán)境超前預(yù)防、超前控制、實現(xiàn)本質(zhì)安全。智慧職業(yè)健康與安全環(huán)保系統(tǒng)，包含如下子系統(tǒng)：智慧安全環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，智慧防滅火系統(tǒng)、智慧爆破監(jiān)控系統(tǒng)、智慧潔凈生產(chǎn)（防塵)監(jiān)控系統(tǒng)、智慧沖擊地壓監(jiān)控系統(tǒng)、智慧人員監(jiān)控系統(tǒng)，智慧通風(fēng)系統(tǒng)、智慧水害監(jiān)

33、控系統(tǒng)、智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)，智慧應(yīng)急救援系統(tǒng)，智慧污水處理系統(tǒng)等等。智慧職業(yè)健康與安全環(huán)保系統(tǒng)不僅僅是一個感知的系統(tǒng)，還是一個分析系統(tǒng)，更是一個控制的系統(tǒng)，一個超前的控制系統(tǒng)。在這方面近年來取得的技術(shù)突破主要有：激光光纖傳感器技術(shù)，由激光驅(qū)動的傳感技術(shù)，實現(xiàn)了無電工作，無電傳輸，免維護。是傳感技術(shù)的革命性進步。二氧化碳防滅火系統(tǒng)，實現(xiàn)了智慧化，在易操作性，防滅火效果等方面大大超過了氮氣防滅火系統(tǒng)。智能爆破監(jiān)控系統(tǒng)，依照本質(zhì)安全理念，智慧控制的理念，實現(xiàn)了對爆破全過程的自動監(jiān)控自動控制，實現(xiàn)了“爆破本質(zhì)安全，不安全就不能爆破”。無線傳感與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)就是一種基于無線傳輸、自動組網(wǎng)技術(shù)的傳感器

34、組合系統(tǒng)，傳感器的無線化和自動組網(wǎng)功能大大提高了安裝使用的效率和適應(yīng)性，為監(jiān)控數(shù)據(jù)的獲取傳輸、利用，提供了更加方便的技術(shù)手段，開拓了更加廣闊的空間。（3）智慧清潔生產(chǎn)技術(shù)方面，主要發(fā)展了智慧防塵技術(shù)，包括智慧注水技術(shù)和設(shè)備、智慧高壓、凈水技術(shù)和設(shè)備、噴霧添加劑、智慧風(fēng)流控制技術(shù)、粉塵監(jiān)控技術(shù)等等，對于綜采、綜掘、普掘、普采作業(yè)工作面的防塵、降塵、除塵都產(chǎn)生了非常好的效果，使煤礦的生產(chǎn)安全環(huán)境由重污染，快速向潔凈生產(chǎn)方向轉(zhuǎn)變。為保障實現(xiàn)潔凈生產(chǎn)，消除塵肺病，實現(xiàn)職工的身心健康做出了很大貢獻。例如山東能源棗礦高莊煤礦就在潔凈生產(chǎn)方面就取得了驚人的業(yè)績。（4）智慧通風(fēng)系統(tǒng)方面，在自動風(fēng)門、主扇風(fēng)機變頻自動控制、局扇自動控