智能礦山建設(shè)實(shí)踐及關(guān)鍵技術(shù)

智能礦山建設(shè)實(shí)踐及關(guān)鍵技術(shù)摘要：礦山競(jìng)爭(zhēng)的核心已經(jīng)由傳統(tǒng)的資源優(yōu)勢(shì)競(jìng)爭(zhēng)逐漸轉(zhuǎn)化為高度信息化、集成化的科技競(jìng)爭(zhēng)。基于此，本文針對(duì)智能礦山建設(shè)實(shí)踐及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討分析，以供參考。關(guān)鍵詞：智能礦山；建設(shè)實(shí)踐；關(guān)鍵技術(shù)引言隨著國(guó)家環(huán)境保護(hù)力度的加大和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，倒逼煤炭產(chǎn)業(yè)必須走綠色智能的清潔化生產(chǎn)之路，國(guó)內(nèi)外煤炭企業(yè)、科研院所和裝備廠商，不斷加大煤礦智能開采的研發(fā)投入和應(yīng)用力度，從而不斷推動(dòng)煤炭生產(chǎn)向少人化、無人化方向發(fā)展。因此，針對(duì)煤炭企業(yè)，加快推進(jìn)其數(shù)字化向智能化方向的升級(jí)，持續(xù)加大智能礦山建設(shè)的推進(jìn)力度，最終實(shí)現(xiàn)多機(jī)裝備智能化協(xié)同、區(qū)域無人作業(yè)，建成智能煤礦無人化生產(chǎn)管控體系，將是必行之路。1智能礦山概述智能礦山以信息化建設(shè)為基礎(chǔ)，以自動(dòng)化建設(shè)為手段，融合5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、智能傳感、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，最大程度地減少井下作業(yè)人數(shù)，改善礦井員工作業(yè)環(huán)境，提高工作效率，并打造跨系統(tǒng)多維度的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，為管理層制定礦井發(fā)展方向與決策提供可靠數(shù)據(jù)支持。智能礦山建設(shè)技術(shù)，其包括感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、平臺(tái)支撐層和應(yīng)用層。感知層將前端感知的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)自動(dòng)化數(shù)據(jù)等通過串口、網(wǎng)關(guān)、PLC、綜合分站、移動(dòng)設(shè)備等進(jìn)行集中采集。傳輸層利用井上下工業(yè)環(huán)網(wǎng)、視頻專網(wǎng)、4G／5G無線網(wǎng)絡(luò)等對(duì)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。數(shù)據(jù)層按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)感知層數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)［1。］2智能化礦山的總體規(guī)劃方案、數(shù)字化礦山建設(shè)實(shí)施體系建設(shè)智能化礦山的總體規(guī)劃總的來說，智能化礦山建設(shè)的總體規(guī)劃思路可歸結(jié)為以下內(nèi)容，1個(gè)目標(biāo)：建設(shè)安全、綠色、智能、高效的新型現(xiàn)代化礦山；2條主線：安全生產(chǎn)、降本增效；3個(gè)階段：數(shù)字化、信息化、智能化；4個(gè)平臺(tái)：數(shù)據(jù)中心、技術(shù)協(xié)同、生產(chǎn)協(xié)同、可視化管控；5個(gè)層級(jí)：設(shè)備作業(yè)、過程控制、生產(chǎn)執(zhí)行、企業(yè)管理、決策。智能化礦山應(yīng)用系統(tǒng)圍繞一個(gè)管控平臺(tái)、一個(gè)數(shù)據(jù)中心、四條業(yè)務(wù)主線、五個(gè)應(yīng)用平臺(tái)構(gòu)成，應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)涵蓋技術(shù)、生產(chǎn)作業(yè)及管理過程，集成礦山自動(dòng)化、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，構(gòu)成一個(gè)完整的管控系統(tǒng)平臺(tái)。包括三維可視化管控、生產(chǎn)管理、生產(chǎn)技術(shù)協(xié)同、智能開采裝備與系統(tǒng)、安全環(huán)保管理等平臺(tái)與ERP系統(tǒng)、OA系統(tǒng)的互聯(lián)互通。其中，以三維數(shù)字軟件平臺(tái)構(gòu)建為核心的可視化管控平臺(tái)具有三維地理信息系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)與模擬仿真技術(shù)、多媒體與可視化分析等技術(shù)進(jìn)行可視化表達(dá)和展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)透明管理，成為降本增效和科技創(chuàng)新的動(dòng)力，解放生產(chǎn)力；智能化礦山數(shù)據(jù)中心建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，以企業(yè)“云”的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為管控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。并建立企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)過程和生產(chǎn)管理全要素?cái)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、編碼體系和接口規(guī)范，以實(shí)現(xiàn)覆蓋全流程、全過程的業(yè)務(wù)與管理數(shù)據(jù)共享管理體系［2］。數(shù)字化礦山建設(shè)實(shí)施體系建立上述表明，智能化礦山建設(shè)的核心為數(shù)字化，亦即數(shù)字化礦山。“數(shù)字化礦山"(DigitalMine)是以信息化技術(shù)為基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)為手段，對(duì)真實(shí)礦山本體、開發(fā)及運(yùn)行過程屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化存儲(chǔ)、傳輸、表述和深加工從而實(shí)現(xiàn)整體數(shù)字化再現(xiàn)的“虛擬礦山"。完整、適宜的具體客觀條件的數(shù)字礦山建設(shè)實(shí)施體系為智能化礦山建設(shè)的主要內(nèi)容，包括以數(shù)字采礦軟件系統(tǒng)平臺(tái)為基礎(chǔ)的地質(zhì)、測(cè)量、采礦、通風(fēng)、品質(zhì)控制的技術(shù)協(xié)同方面的數(shù)字礦山研發(fā)中心，以生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)集成與管理、分析、安全監(jiān)管與集成，并為決策提供數(shù)據(jù)支撐的智能管控中心，以智能設(shè)備制造與數(shù)據(jù)采集為主的智能制造中心及以數(shù)字礦山規(guī)劃和虛擬實(shí)訓(xùn)為主的規(guī)劃服務(wù)中心的建設(shè)與應(yīng)用［3］。3數(shù)字軟件系統(tǒng)平臺(tái)主要技術(shù)概況3.1數(shù)字采礦軟件系統(tǒng)平臺(tái)概述數(shù)字采礦軟件系統(tǒng)平臺(tái)是結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)、CAD和三維可視化技術(shù)，涵蓋礦山地質(zhì)、采礦和生產(chǎn)計(jì)劃等功能于一體的作業(yè)軟件系統(tǒng)平臺(tái)，是建設(shè)數(shù)字化礦山實(shí)施體系的核心內(nèi)容之一。在地下礦山采礦生產(chǎn)實(shí)踐運(yùn)用以及科研院校教學(xué)中發(fā)揮著重要作用，不僅改善和提高礦山生產(chǎn)管理過程中的技術(shù)信息交流水平和工作效率，進(jìn)而提高了礦山企業(yè)的技術(shù)及生產(chǎn)管理水平。采用數(shù)字采礦軟件平臺(tái)在礦山應(yīng)用具有顯著優(yōu)勢(shì)：①數(shù)據(jù)庫(kù)功能強(qiáng)大。可實(shí)現(xiàn)礦山數(shù)據(jù)的同步和共享、數(shù)據(jù)安全性控制；②與礦山安全生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。采用系統(tǒng)平臺(tái)建立的模型可在管控平臺(tái)中自動(dòng)生成三維模型，實(shí)現(xiàn)由幾何建模到開采設(shè)計(jì)建模的跨越；③系統(tǒng)平臺(tái)與廣泛使用的AutoCAD具有很好的一致性；④變塊技術(shù)可實(shí)現(xiàn)礦山巷道、采場(chǎng)等目標(biāo)的精確統(tǒng)計(jì)；⑤三維環(huán)境下自動(dòng)化生成圖表并按AutoCAD格式輸出功能;⑥用戶界面友好，同時(shí)支持32、64位系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)成果直接發(fā)布模式。系統(tǒng)平臺(tái)特色、主要功能及運(yùn)用場(chǎng)景數(shù)字采礦軟件平臺(tái)在礦山生產(chǎn)實(shí)踐運(yùn)用中具備的主要功能及運(yùn)用場(chǎng)景：①地質(zhì)應(yīng)用。主要功能包括建立地質(zhì)工程數(shù)據(jù)庫(kù)，在礦山生產(chǎn)實(shí)踐中，可利用礦體模型創(chuàng)建品位模型等塊段模型。同時(shí)可進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算，生成動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量報(bào)告；②測(cè)量應(yīng)用。既支持傳統(tǒng)采用經(jīng)緯儀測(cè)量的支距法測(cè)量數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，也支持采用全站儀測(cè)量的斷面法、腰線法、三維激光掃描儀測(cè)量數(shù)據(jù)的快速導(dǎo)入，自動(dòng)生成采場(chǎng)現(xiàn)狀坡頂線、坡底線、三維采場(chǎng)現(xiàn)狀模型；根據(jù)每月的測(cè)量驗(yàn)收也可自動(dòng)計(jì)算每月的采礦量、礦石平均品位、剝巖量及剝采比等。③地下采礦。實(shí)現(xiàn)包括：中心線、巷道凈斷面、巷道邊線、聯(lián)通巷道或非聯(lián)通巷道自動(dòng)標(biāo)注；實(shí)現(xiàn)開采儲(chǔ)量、品位、金屬量和貧化率、損失率指標(biāo)的精確計(jì)算；實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃的自動(dòng)編制、動(dòng)畫模擬生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行過程等結(jié)果輸出形式；④爆破設(shè)計(jì)。提供地下礦山進(jìn)行爆破精確設(shè)計(jì)排位設(shè)計(jì)、爆破邊界、裝藥及礦量計(jì)算、工程出圖等的全部功能；⑤露天采礦應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)露天開采境界優(yōu)化、露天采場(chǎng)設(shè)計(jì)、爆破設(shè)計(jì)、露天礦自動(dòng)配礦優(yōu)化、采剝順序優(yōu)化及道路設(shè)計(jì)等；⑥企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)。基于數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)字采礦軟件系統(tǒng)，支持各種主流數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步和共享、用戶數(shù)據(jù)版本控制、數(shù)據(jù)安全性控制，為其它信息系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)成果提供技術(shù)上的可能。實(shí)現(xiàn)一個(gè)礦山、一個(gè)集團(tuán)只維護(hù)一套數(shù)據(jù)，解決協(xié)同作業(yè)，礦山數(shù)據(jù)分級(jí)管理等問題；⑦數(shù)字采礦軟件系統(tǒng)功能完善、操作簡(jiǎn)便。實(shí)現(xiàn)了礦山地質(zhì)、測(cè)量、采礦的精細(xì)化管理，使采礦設(shè)計(jì)與優(yōu)化便捷[4。]結(jié)束語新工藝、新技術(shù)應(yīng)用的最終目的促進(jìn)指標(biāo)進(jìn)步、提升生產(chǎn)及管理效率、質(zhì)量和安全管理水平并獲取經(jīng)濟(jì)效益。構(gòu)建新的智能模式，實(shí)現(xiàn)資源與開采環(huán)境數(shù)字化、技術(shù)裝備智能化、生產(chǎn)過程控制可視化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)管理與決策科學(xué)化，實(shí)現(xiàn)“安全、高效、智能、綠色”礦山，提高礦山企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，是礦山企業(yè)生存和發(fā)展的必經(jīng)之路。礦山智能化的建設(shè)是一個(gè)較為長(zhǎng)期、系統(tǒng)完善的過程，涉及多個(gè)異構(gòu)的、不同類別的系統(tǒng)組成。每個(gè)系統(tǒng)承載著不同的業(yè)務(wù)功能，系統(tǒng)之間又通過系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)共享、流程協(xié)同相互緊密聯(lián)系、互相作用。參考文獻(xiàn)閻俊豪，賈宗璞,李東印?智能礦山車聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2020,48(07):249-254.周雁斌?智能礦山大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展研究[J].世