摘 要：煤炭是我國(guó)主流能源，在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)煤炭仍然是重要戰(zhàn)略資源。當(dāng)前國(guó)內(nèi)有50多處千萬(wàn)噸煤礦，在滿足大眾需求方面仍然存在不足，提高科學(xué)技術(shù)水平已經(jīng)成為必然。文章研究分析中先簡(jiǎn)單總結(jié)了信息化礦山建設(shè)的作用與現(xiàn)狀，進(jìn)而重點(diǎn)分析信息化礦山建設(shè)原則與建設(shè)內(nèi)容，并提出了創(chuàng)新點(diǎn)，希望為煤礦生產(chǎn)管理提供參考。

關(guān)鍵詞：信息化礦山；建設(shè)原則；可視化；關(guān)鍵技術(shù)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，信息化礦山隨之出現(xiàn)。信息化礦山原型為礦山系統(tǒng)，以信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，嵌入礦山信息，并對(duì)信息進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)礦山開采數(shù)字化。[1]信息化礦山以網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)為支撐技術(shù)，在建設(shè)中，充分體現(xiàn)礦山信息的動(dòng)態(tài)性和多維性，最大限度發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用，下面分析信息化礦山建設(shè)與創(chuàng)新。

1 信息化礦山建設(shè)的作用與現(xiàn)狀

信息化礦山系統(tǒng)主要應(yīng)用到地質(zhì)勘查、資源評(píng)估、采礦中，也能夠幫助制定生產(chǎn)計(jì)劃，提高生產(chǎn)效率。信息化礦山的應(yīng)用能夠?qū)⒌V山與其他資源結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)接和交換，與其他數(shù)據(jù)建模計(jì)算礦產(chǎn)量計(jì)算，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)管理和驗(yàn)收。[2]信息化礦山系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)快速成圖系統(tǒng)、設(shè)計(jì)系統(tǒng)、生產(chǎn)計(jì)劃編制系統(tǒng)等，能夠?qū)崿F(xiàn)開采順序優(yōu)化，并能夠快速生成各種工程圖表。[2]信息化礦山建設(shè)中能夠合理規(guī)劃，綜合考慮總體設(shè)計(jì)、單位設(shè)計(jì)以及施工等環(huán)節(jié)，同時(shí)考慮到了開采對(duì)地下水的影響，能夠提前制定出相應(yīng)的防治辦法，確定合理的工藝參數(shù)，最大程度減少礦山開采對(duì)周邊的影響，即使出現(xiàn)事故，也能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定的措施進(jìn)行處理，將影響降到最低。[3]

信息化礦山是國(guó)家戰(zhàn)略資源重要組成部分，需要大量的技術(shù)支持，信息化礦山建設(shè)對(duì)于自動(dòng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能化技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等都有很高的要求，這些技術(shù)也是建設(shè)信息化礦山的基礎(chǔ)技術(shù)。最近幾年國(guó)內(nèi)外校企合作為信息化礦山發(fā)展提供了大量的專業(yè)應(yīng)用軟件，信息化礦山除了原有功能之外，還增加了其他內(nèi)容，這也是信息化礦山發(fā)展必然趨勢(shì)。在國(guó)外研究方面，國(guó)外很多發(fā)達(dá)國(guó)家基本都已經(jīng)建設(shè)了信息化礦山，重點(diǎn)在自動(dòng)化采礦和遙控方面，減少了井下作業(yè)量和強(qiáng)度，也大大提高了工作效率，在預(yù)防各類災(zāi)害方面發(fā)揮重要作用。[4]國(guó)內(nèi)方面我國(guó)部分礦井已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化，但是信息化礦山建設(shè)時(shí)間較短，仍然處于初期階段，雖然能夠獲取大量數(shù)據(jù)，但是這些數(shù)據(jù)沒(méi)有得到充分使用。全國(guó)的煤炭企業(yè)信息化水平都不高，僅僅少數(shù)企業(yè)信息化系統(tǒng)能夠整合日常業(yè)務(wù)。

2 信息化礦山建設(shè)

2.1 建設(shè)原則

信息化礦山在建設(shè)中應(yīng)遵循可靠性，這個(gè)是信息化礦山建設(shè)的前提。煤礦生產(chǎn)對(duì)于安全要求很高，因此信息化礦山要求有較高的可靠性。信息化礦山所涉及到的硬件設(shè)備都需要符合不同環(huán)境下的需求。

信息化礦山建設(shè)中應(yīng)遵循可控性原則。煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行嚴(yán)格控制，降低井下安全事故，提高生產(chǎn)效率，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要嚴(yán)格控制每個(gè)人員的操作權(quán)限。

信息化礦山建設(shè)中應(yīng)遵循先進(jìn)性原則。在建設(shè)信息化礦山中，所涉及到的軟件以及硬件設(shè)備等，都需要保證先進(jìn)性，選擇可靠的軟件和硬件，全面提升信息化礦山的性能，也方便后期改進(jìn)。

最后信息化礦山建設(shè)中應(yīng)遵循可操作性原則。信息化礦山建設(shè)中，需要能夠提供友好人機(jī)界面，建立必要的信息共享、交流、查詢等工具，方便日常業(yè)務(wù)需求。

2.2 信息化礦山建設(shè)方法

信息化礦山的建設(shè)需要能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化、管理科學(xué)化、礦山資源與環(huán)境數(shù)字化，并且能夠滿足不同專業(yè)、不同級(jí)別人員的各類需求，能夠全面提高礦井安全預(yù)測(cè)能力和生產(chǎn)效率。

信息化礦山系統(tǒng)本身非常龐大，在尋找信息時(shí)非常困難。因此在建設(shè)中應(yīng)對(duì)應(yīng)用責(zé)任進(jìn)行劃分，保證每個(gè)平臺(tái)均能夠發(fā)揮自己的作用。

信息化礦山建設(shè)在選擇設(shè)備問(wèn)題方面，井下作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的傳感器應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)貙?shí)際環(huán)境，這類傳感器智能化程度并不是很高，井下環(huán)境復(fù)雜，因此會(huì)影響到數(shù)據(jù)真實(shí)性，而且當(dāng)前的遠(yuǎn)程控制仍然在研究階段，因此傳感器的選擇應(yīng)充分結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境。

2.3 信息化礦山建設(shè)內(nèi)容

信息化礦山建設(shè)中應(yīng)用到技術(shù)主要是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化和自動(dòng)化，調(diào)度室能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息掌握礦山實(shí)際情況。在實(shí)際建設(shè)中所涉及到的內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面。

應(yīng)用礦山實(shí)體管理和建模方法來(lái)實(shí)現(xiàn)三維可視化建設(shè)，提高監(jiān)測(cè)效率，縮短認(rèn)知時(shí)間。也能夠再現(xiàn)災(zāi)情，進(jìn)行模擬分析。信息化礦山系統(tǒng)控制層建設(shè)中，應(yīng)結(jié)合作業(yè)實(shí)際情況，合理選擇設(shè)備，并設(shè)計(jì)子系統(tǒng)。應(yīng)用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的傳感器，并對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，保證設(shè)備感知的真實(shí)性和可靠性。同時(shí)應(yīng)充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的智能化識(shí)別接入。

網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是必要的建設(shè)的內(nèi)容，在工業(yè)中，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)都有著重要作用。信息化礦山建設(shè)中可以結(jié)合其他工業(yè)建設(shè)情況，充分利用以太網(wǎng)寬帶，提高數(shù)據(jù)的安全性和實(shí)時(shí)性，發(fā)展方向主要是實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)慕y(tǒng)一性。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)中應(yīng)涵蓋綜合管理控制平臺(tái)，能夠協(xié)同控制工藝流程與生產(chǎn)優(yōu)化，改變傳統(tǒng)單一控制方式，配備遠(yuǎn)程圖像診斷，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)是保證信息化礦山安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)，這個(gè)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)有較高的要求，因此需要全面獲取生產(chǎn)各類信息。同時(shí)增加人工檢驗(yàn)，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和有效性。

信息化礦山的信息系統(tǒng)主要是完整的地理信息系統(tǒng)，綜合利用數(shù)字地面模型、三維模型、二維地圖等，明確地理位置與其他信息，方便管理。

安全管理系統(tǒng)以四維地理信息為基礎(chǔ)，融合其他信息，有效識(shí)別安全隱患，并及時(shí)消除，保證礦山安全生產(chǎn)。安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)中涵蓋設(shè)備故障自動(dòng)檢測(cè)與危險(xiǎn)源的識(shí)別，充分利用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)與管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的動(dòng)靜態(tài)檢測(cè)，提醒管理人員設(shè)備故障，提高維修管理準(zhǔn)確性。應(yīng)用多源數(shù)據(jù)來(lái)建立災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)分級(jí)預(yù)警災(zāi)害危險(xiǎn)性，有效預(yù)防災(zāi)害。

自動(dòng)化系統(tǒng)集成了各類系統(tǒng)，有效整合運(yùn)行界面，能夠自動(dòng)采集和分析數(shù)據(jù)，當(dāng)前這個(gè)系統(tǒng)還存在很大改進(jìn)空間。除了這些之外，還有資源計(jì)劃系統(tǒng)，資源計(jì)劃系統(tǒng)主要涵蓋財(cái)務(wù)管理、設(shè)備管理、人力資源管理等，主要提高資源的合理配置與利用率。

3 信息化礦山關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 信息化礦山關(guān)鍵技術(shù)

信息化礦山建設(shè)中，一站式門戶技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息分析技術(shù)都是關(guān)鍵技術(shù)。一站式門戶技術(shù)的使用能夠?yàn)樾畔⒒V山系統(tǒng)提供單一的認(rèn)證通道，方便資源統(tǒng)一管理。借助其他認(rèn)證技術(shù)能夠展示應(yīng)用集成、相關(guān)業(yè)務(wù)、個(gè)體化界面等，滿足不同權(quán)限角色的需求。對(duì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)日常生產(chǎn)業(yè)務(wù)，對(duì)外則是展示各類公告信息、會(huì)議記錄等。

云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用主要為經(jīng)營(yíng)管理、過(guò)程管理服務(wù)，采用云計(jì)算技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)安全生產(chǎn)與管理的整合，構(gòu)建面向全網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)部署和資源調(diào)度，更加高效利用網(wǎng)絡(luò)資源，同時(shí)能夠?yàn)榻⒖煽繑?shù)據(jù)中心提供支持。

礦山物聯(lián)網(wǎng)涉及到掘進(jìn)機(jī)、液壓支架、壓風(fēng)機(jī)、提升機(jī)、輸送機(jī)、采煤機(jī)、液壓泵等，建設(shè)遙感信息系統(tǒng)交換平臺(tái)能夠?qū)踩a(chǎn)、設(shè)備等組合在一起，實(shí)現(xiàn)多傳感器的聯(lián)動(dòng)。

智能移動(dòng)技術(shù)在礦山建設(shè)中也會(huì)應(yīng)用到，主要能夠?qū)崿F(xiàn)智能終端設(shè)備與礦山系統(tǒng)的連接，解決智能終端應(yīng)用管理、統(tǒng)一配置、文檔分發(fā)等問(wèn)題。通過(guò)調(diào)用移動(dòng)監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)安全隱患檢測(cè)、預(yù)警報(bào)警、人員定位以及學(xué)習(xí)等業(yè)務(wù)。

3.2 信息化礦山建設(shè)創(chuàng)新點(diǎn)

信息化礦山建設(shè)中可以考慮逐漸實(shí)現(xiàn)數(shù)字高度集成，在現(xiàn)有礦山系統(tǒng)建設(shè)基礎(chǔ)上，開發(fā)集成數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化，并能夠?qū)崿F(xiàn)員工虛擬培訓(xùn)與可視化。可以采用的技術(shù)主要是礦井多協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)，通過(guò)該結(jié)構(gòu)集成生產(chǎn)安全數(shù)據(jù)，并在可視化平臺(tái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)傳輸和監(jiān)控。

信息化礦山可以對(duì)三維可視化進(jìn)行創(chuàng)新，結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)展示平臺(tái)，保證三維場(chǎng)景與真實(shí)情況相符合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成煤礦工作場(chǎng)景，實(shí)時(shí)觀察煤礦生產(chǎn)情況。

信息化礦山系統(tǒng)建設(shè)中可以對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)與安全培訓(xùn)創(chuàng)新，三維再現(xiàn)真實(shí)煤礦生產(chǎn)，提供生產(chǎn)系統(tǒng)操作，實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景多功能培訓(xùn)與考核。當(dāng)前梧桐莊礦已經(jīng)做出了表率，在信息化礦山建設(shè)中建立了安全培訓(xùn)示范中心，采用3D投影設(shè)備，搭建雙通道弧幕，學(xué)員可以體驗(yàn)三維立體下的采礦實(shí)景。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，文章重點(diǎn)分析了信息化礦山建設(shè)與創(chuàng)新。信息化礦山建設(shè)有助于實(shí)現(xiàn)礦井全面感知，方便集中控制和管理，也能夠?qū)崿F(xiàn)安全生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化，對(duì)促進(jìn)礦井建設(shè)、提高生產(chǎn)管理水平都有重要意義。需要指出的是信息化礦山在當(dāng)前還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)無(wú)人化、自動(dòng)化，仍然需要進(jìn)一步研究分析。

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作者簡(jiǎn)介：第一作者馬昊瑋（1991-），男，本科，助教。