煤矿智慧矿山建设策略研究

煤矿智慧矿山建设策略研究

黄春华

中煤科工集团重庆研究院有限公司单位省市：重庆市单位邮编：400039

摘要：智慧矿山建设突破了传统煤矿企业粗放的发展模式，有效促进煤矿行业的高质量发展。对智慧矿山建设来说，智能化开采是其核心和关键，但是仍存在一定的问题。基于此，本文对智慧矿山建设及煤矿智能化开采策略进行分析。

关键词：煤矿；智慧矿山；建设策略

1煤矿智慧矿山建设存在的问题

1.1缺乏顶层设计

一是我国对于智慧矿山建设仍然缺少统一标准。除了煤矿安全、瓦斯监测外，智慧矿山建设还未形成统一的设计开发、实施标准，导致各矿井、各部门之间缺乏统一的数据接口和标准，各系统信息难以进行集成，容易形成信息孤岛。二是缺乏统一规划与示范工程。煤矿智能化相关企业各自为政，将智慧矿山看成是一个大干快上的信息化项目，只注重推广应用，高科技的核心专业技术无系统性的实质突破，整体共享互利性较差，容易出现一些技术堆积、重复建设、形象工程等问题，需要在智能化开采规划理念、管理模式、专业队伍建设、示范工程建设等方面进一步提升。

1.2技术问题

首先，设备的智能化水平有待提高。目前设备在实际应用过程中仍存在诸多问题，维护工作复杂困难，对智能化开采形成阻碍。集中体现在设备缺乏故障自检及数据分析功能、地质模型空间耦合难度较大等。其次，数据传输性能低下，精度不佳。因为井下设备传感器数量较少，稳定性和抗干扰性能不佳，只负责数据的收集，无法进行有效分析，因此传输带宽负荷严重，数据传输性能不佳；另外，网络带宽、速率等建设仍处于初步发展阶段，不能传输一些大型数据，大规模互联无法实现，进而对智能化开采造成影响；因为有线、无线网络布置的局限性，煤矿只可以进行综采设备、矿压、瓦斯等一些关键位置信息的传输，监控系统各自独立，传输效率低下，对监控数据的精准性造成不利影响。

2煤矿智能化体系构建

2.1框架设计

通过梳理当前煤炭行业智能化技术应用现状和存在的问题，基于“全局优化、区域分级、多点协同”的控制模式，将煤炭生产、通风、运输、供电、排水、洗选等合成为统一的整体，打造高效、智能、绿色、安全的煤矿开发总体框架体系，如图1所示。

图1煤矿智慧矿山框架设计

①设备感知层。设备感知层是以物联网等技术为核心，主要通过移动设备、多功能分站将矿井前端感知到的生产数据、管控数据、安全环境监测数据、智能化应用和成果数据进行集中采集，是智慧矿山的支撑体系。

②网络传输层。网络传输层是设备感知层和数据支撑层的桥梁，主要是利用井下视频有限专网、有限、无线网络（5G、WiFi）等将设备感知层采集到的数据进行传输。

③数据支撑层。数据支撑层是由煤炭企业基础信息、共享交换信息、业务信息、物联网信息、互联网信息建立的数据库，实现数据融合与应用融合。

④应用决策层。应用决策层是面向不同业务部门实现按需服务，通过透明地质信息、智能生产、智能运输、智能分选加工、智能调度管理来实现安全生产闭环管理、智慧决策支持和深度应用，并通过PC应用端、移动APP、调度大屏、门户网站多种方式进行展示，实现企业不同用户需求。

2.2关键技术

①物联网建设。结合不同区域矿井的不同特点、工作人员、设备等管控对象，提高物联网技术使用水平，对关键位置进行身份表示及有效感知，实现感知与连接，并通过大数据技术进行分析和决策，建立协同智慧机制，打破时间、地点、人物的限制，实现信息的连接和交互。

②大数据技术。因为在实际工作过程中需要使用较多的传感器设备，因此需要通过大数据技术进行储存、分析及管控。将传感器数据信息、监控视频信息以及人工形成的数据整合至大数据平台，保证其全面性。同时还需要注重数据的挖掘，探索其背后规律，为安全管理及策工作提供重要参考依据。

③人工智能技术。人工智能技术具有计算、模拟及自主学习决策的特点，需要以GIS空间分析技术为基础，对相关工作进行优化，保证开采模式的自动化生成及更新。同时还需要与矿山有效融合，如感知层、数据支撑层及决策层，尤其要注重利用人工智能技术进行故障检测、诊断等。

④云计算技术。该项技术能够保证监控数据、传感数据的高效流通处理，能够帮助工作人员在短时间内处理相关问题，在该项技术的引导下，为资源的储存、传输和管理提供了巨大的便利。

⑤5G技术。5G技术主要指矿用5G技术，具有传输速率快、通话质量高等优势，但是其系统结构较为复杂，成本较高。因此需要加大研究力度，提高其应用水平，保证传输的稳定性。

3智慧矿山建设及煤矿的智能化开采建设策略

3.1强化顶层设计

首先需要保证投入和产出的平衡性，提高质量水平。做好整体规划工作，对智慧矿山及煤矿智能化开采投资结构进行完善，结合发展理念、系统结构、管理、技术及设备、不同地质条件等因素，建设典范性煤矿，建立完善的技术设备、生产模式，为其他煤矿推广。其次要注重宏观与微观的共同发展，有效提高工作效率。企业需要及时发现自身的不足，通过分析、研究明确智能化发展的具体方向、详细措施等，对智能化发展程度、规模进行有效引导，重视其结构、质量和效率。并且需要加强对科技创新的重视，不断提高智能化设备的稳定性。最后，加强对供给与需求的重视，促进变革。

3.2建立智能煤矿技术标准

煤矿智能化标准体系是建设煤矿智慧矿山的引导性纲领，一方面国家应该加快开展煤矿专项智能化标准体系建设工作，包括技术纲要、技术规范、管理规范，覆盖技术标准、应用架构、基础设施、信息安全与治理等，实现流程标准化、技术架构标准化、接口标准化、数据标准化，指导智能矿山建设的示范与推广。另一方面加强宣传和解读煤矿智能化发展相关标准和政策，为煤矿智能化发展营造良好氛围。

结语：

在我国经济高速发展、科学技术飞速进步的今天，煤矿行业由于行业内部信息的封闭性、行业内部对于数字化的接受程度出现不同的排斥行为。智慧矿山就是为了解决煤矿行业内部的排斥行为而建设，它能够通过建设物联网、互联 网+依托的云储存甚至是人工智能、智能分析等多种方式来建设现代化、信息化的智慧矿山。

参考文献：

[1]谭章禄，马营营，郝旭光，等．智慧矿山标准发展现状及路径分析[J]．煤炭科学技术，2019(3):27－34．

[2]王国法，杜毅博．煤矿智能化标准体系框架与建设思路[J]煤炭科学技术，2020(1):1－9．

[3]张瑞新，毛善君，赵红泽，等．智慧露天矿山建设基本框架及体系设计[J]．煤炭科学技术，2019(10):1－23．