露天煤矿生态监测方法及智能化解决方案

露天煤矿生态监测方法及智能化解决方案

蒋训桥

新疆宜化矿业有限公司  新疆准东经济技术开发区  831800

摘要：在露天煤矿生态监测及智能化发展过程中，要加快推进设备研发和升级、强化信息化建设，实现生产经营全过程数据可视化管理；加快露天煤矿数字化建设步伐，加强露天煤矿各系统之间的互联互通，逐步实现数据资源共享；推进露天煤矿向智能化方向发展，并在技术研究和应用中不断总结经验教训，使露天煤矿智能化建设工作进一步科学化、规范化、标准化。随着新一代信息技术在露天煤矿的进一步应用与推广，我国露天煤矿的智能化建设将迎来更大的发展空间。

关键词：露天煤矿；生态监测方法；智能化

引言

露天煤矿智能化生态监测应以人工监测为基础，建立露天煤矿智能化生态数据管理平台，在数据积累的前提下，逐渐形成适用于露天矿山的智能化生态监测平台，从而增加数据收集的简易型、数据管理的便捷性和逻辑分析的准确性。

1露天煤矿智能化生态监测的重要性

我国的能源结构中煤炭占比仍然较大，是最主要的能源供给资源。发展绿色能源是我国可持续发展战略的重要组成部分，而煤炭清洁高效利用是实现我国能源转型的重要途径。目前，我国煤炭资源赋存条件复杂、生态环境脆弱，露天煤矿生产环节中存在着高投入、高风险、高能耗等问题，制约了我国绿色矿业发展。加强露天煤矿智能化生态监测可以有效解决目前存在的问题，提高生产效率和管理水平，促进露天煤矿绿色、安全、高效发展。目前露天煤矿的智能化建设总体处于探索阶段，仍面临着设备研发能力弱、智能化程度不高等问题。因此，露天煤矿结合自身的特点，持续加大科技投入力度，通过智能化开采将生产环节自动化与信息化技术协同融合，实现露天煤矿的高效、安全生产；通过露天煤矿智能化生态监测，提高矿产资源利用率，从而实现露天煤矿开采各环节智能协调控制与管理以及矿山生产过程中的环境保护，促进生态文明建设。因此，加强露天煤矿智能化生态监测是推动我国露天煤矿绿色、可持续发展的重要途径。

2露天煤矿生态监测方法

2.1土壤参数

土壤参数是指对于矿区生态修复存在正向（或负向）影响的一些指标，其中部分土壤指标适宜进行长期动态监测，部分指标适宜进行定期采样监测。土壤参数适宜进行动态监测的主要包括土壤盐分、土壤温度、土壤养分，适宜定期监测的指标包括土壤密度、土壤持水能力、土壤机械组成、土壤团聚体、土壤重金属组成等指标。土壤养分的监测较复杂，尽管可以采用传感器进行动态监测，由于速效态的养分监测传感器受外界影响较大，可以定期委托具备测试能力的单位对测试结果进行校准。土壤密度和土壤田间持水量主要基于环刀法，目前市面上存在相关的便携式土壤密度测定仪，但测定原理也同样基于环刀法的测定原理，适用性较低。土壤机械组成主要采用比重法测定，土壤团聚体组成主要采用干筛和湿筛相结合的方式测定，土壤重金属速测可以采用手持XRF进行测定，但是需要进行仪器校准并且检出限较低，属于定性半定量的检测方法，精准测定需要利用原子吸收、元素分析仪等仪器进行测定，以上因素最终实现智能化监测的可能性不大，只能定期进行巡查。

2.2气象参数与水文参数

气象参数是最容易实现智能化测定的，目前小型气象站技术较为成熟，一般小型气象站都可以开通多通道同时测定多项指标，主要测定指标包括温度、气压、湿度、风向、风速、降雨量、降雨强度等。根据生态监测的目的性可以增加其他指标的监测，例如关注水土保持方面可以调整气象站的数据读取频率，同时可以构建雨滴谱计算降雨动能，预测矿山水土流失量，或采用多普勒雷达与地面雨量站相结合的方式对地面降水进行估测和预判。水文参数主要包括地表水分布、面积、水质和地下水水位、水质等，该项参数是环境行业和国土行业要求必须进行监测的指标。

2.3植被参数

植被参数主要包括植被种类、分布、面积和植被成活率、覆盖度、多样性和病虫害等指标。一般来说植被的监测需要采用宏观和微观相结合的方式进行监测，宏观监测主要利用无人机多光谱进行植被盖度、病虫害、植被恢复面积等进行监测。而植物成活率、植物多样性和植物种类便需要人工进行样方法监测。露天煤矿一般占地面积较大，排土场分散，因此数据量较大，难以整理和分析，这样的问题在植物监测方面存在较大影响，应该加强突破。

3露天煤矿智能化建设方案

3.1做好煤矿智能化建设顶层设计

露天煤矿智能化生态监测要以问题梳理为导向,明确建设内容,尤其是智能化建设的目的和企业通过智能化建设亟待解决的问题.细化建设方案,落实责任、建立目标考核等相关制度,全面认真抓好落实。同时要重视智能化相关设备及配件采购、网络安全和系统维护等环节的问题.另外，加强政策引领,提升露天煤矿智能化生态监测创新驱动能力，创新是引领发展的第一动力,建设智慧、绿色矿山是煤矿企业高质量发展的方向，所以应大力推进科技创新,应围绕智能化及大数据等技术,加大资金及新设备、新技术的投入,切实提高煤矿科技现代化水平。

3.2加大适用人才培养力度

进一步加强企业、高校、科研院校与相关装备生产厂商的合作,加强信息共享,通过项目学科联合建设、共建产学研技术创新联盟、共建人才培训基地等方式,加大人才培养、技术交流,打破技术与业务、业务与业务之间的壁垒,共同推动智能化人才培养，强化煤矿现有人才培养、培训,由煤矿智能化建设牵头部门组织制定统一培训标准,进行行业统一培训,增强露天煤矿智能化建设专业技术人员的专业技能。

3.3大力发展数字孪生技术

数字孪生是一种虚拟现实技术，在数字化世界中重现物理实体的状态和功能，从而对物理实体进行仿真、诊断、预测和控制，可广泛应用于装备制造、能源化工、城市建设等领域。露天煤矿数字孪生系统是数字化虚拟矿山的基础，数字孪生露天煤矿将通过5G通信网络实现矿山开采的远程实时控制、可视化监控及状态感知，并通过各种传感器采集矿山各工况下的环境数据、设备运行数据等，实现露天煤矿开采的远程实时监测。数字孪生技术将与云计算、大数据、物联网、人工智能等技术融合发展，实现露天煤矿全生命周期的实时数据采集和动态仿真分析，构建矿山数字孪生体，为露天煤矿智能化发展提供技术支撑。

结束语

露天煤矿智能化生态监测对于企业而言至关重要，企业应不断优化系统，以创造出良好的生产环境，为露天煤矿安全生产奠定良好基础。在露天煤矿智能化生态监测系统的升级要求下，通过对系统进行升级改造，有效提升系统的各方面性能，从而为露天煤矿生态监测系统的智能化发展提供方向，实现全范围智能化覆盖，并且要增加自诊断、自评估等功能，强化数据应用分析。因此，露天煤矿智能化生态监测对于煤矿安全监控能力的提升有着积极的促进作用，有效保证系统应用的广泛性，最大程度发挥其在生产中的引领作用，实现智能化安全生产。

参考文献

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