胡玉勇 杨根林
准格尔旗能源局 内蒙古自治区鄂尔多斯市 010300
摘要：在自动化矿山、感知矿山的发展下，智慧矿山系统应运而生。目前智慧矿山存在缺乏数据标准、专业平台结构复杂、缺乏总体规划等问题。本文通过对采矿系统工程和关键技术的分析，构建智慧矿山系统，以推动矿山良好建设。
关键词：矿山系统；技术分析
前言
智慧矿山系统是一套智慧矿山管控体系，旨在构建一个智能管控平台，从而实现生产指挥管理、经营执行管理与综合分析等。智慧矿山系统结合行业特点、智慧矿山应用与发展趋势，基于统一的智慧矿山管控体系，运用GIS、组态等技术开发一个智慧矿山综合管理平台，实现从技术到决策的各个级别的应用产品，可实现综合管理、集中管控、辅助决策与大数据分析等应用与服务。进而实现多专业、多部门协同应用，通过“构建智慧矿山、共享数据资源”为智慧矿山的建设提供准确可靠的数据。
1.智慧矿山系统工程
1.1系统设备层
智慧矿山系统的首要任务是感知和采集数据，因此对其最底层的构成有较高要求。底层构成主要包括矿山的生产环境、各种监测仪器和各种传感器等，只有这些设备良好安全的运行，才能为智慧矿山提供准确可靠的数据。另外，智慧矿山系统是一项综合的自动化系统，是执行各种操作的场所。
1.2传输与汇接层
进行数据传输需依靠智慧矿山系统的传输与汇接层。在传输与汇接层的支持下，通过工业经太网、无线和有线网络将数据传输到分析处理数据的主机或机房。主机或机房接到数据后，需要强化不同的接入协议和接入方式。为了更好地进行数据传输，应加强网络传输层的设计，坚持一体化的设计原则，确保设计水平达到相关标准。
1.3数据分析层
通常智慧矿山的数据都比较复杂。要实现数据的有效分析，需要运用多种数据分析法和分析组件，可增加相关容器层，从而实行同时运行多种异构分析业务[1]。在高密度结构化的数据分析中，由于处理工作比较复杂，可对数据分析工具进行科学选择，从而提升数据分析效果。
1.4数据可视层
数据可视层是智慧矿山系统的重要组成部分。可以统计图、表格等多元化形式进行展示，当数据出现异常时，能及时报警。同时应尽量简化数据查询和提取方法，降低矿山管理人员的工作难度。同时数据可视层要注重三维技术和虚拟现实技术的应用，以强化数据呈现效果。
1.5决策控制层
决策控制层是智慧矿山的核心部分。决策控制层功能要具有多元化，如通信功能、应急功能、救援功能，以确保智慧矿山的各生产环节顺利进行。如今人工智能水平不断提升，可将其应用在决策控制层，同时确保决策控制层具有系统自学功能，为智慧矿山的稳定高效运行打造良好的环境。
2.智慧矿山关键技术
2.1地理信息及其相关技术
地理信息系统是为进行地理研究决策而提供的计算系统。GIS技术是地理信息系统的核心技术，GIS技术可实现对安全监测预警、生产调度管理等数据的分析管理。
2.2 2D/3D GIS一体化
该技术的实现建立在以下三个方面：（1）统一的数据源：整个系统中，2DGIS和3DGIS的数据来源是相同的，即都来自于空间数据库，是同一份数据。（2）统一的空间对象：2DGIS和3DGIS系统使用了相同的数据结构，二维对象和三维对象实质上是一个对象，只不过有不同的渲染方法，这就从技术实现上保障了二三维一体化。（3）统一的功能设计：在统一的数据源和统一的空间对象的基础上，实现统一的功能设计不存在技术上的障碍，主要是UI交互方面的考虑，需要定义一个二三维操作一致性的原则。
2.3海量三维可视化
由于矿井全三维模型数据量大，系统需在传统三维模型技术上进行优化，包括数据裁剪技术、数据动态装载和多细节层次模型绘制，确保目标数据不会被遮挡处理，从而实现大范围的三维场景展示。
2.4物联网与智能传感器
在物联网中，物体的监控、连接或互动，需要通过传感设备来进行采集，采集其矿井安全监测、生产过程控制以及设备状态等各种重要信息。其目的是实现所有物品和网络的连接，从而能更好的识别和控制。矿井智能化建设必须具有瓦斯、风速、风量、风压、粉尘等安全监控的智能传感器，同时具有可接入顶板压力、水文监测等应用的智能通用分站[2]。
2.5 基于GIS的数字矿山报警联动
在矿井传感器发生报警时，系统能根据GIS技术自动获得环境参数、人员情况等数据，从而进行决策和分析。该技术应用在2D/3D GIS一体化系统。
2.6 数据库及数据融合
由于智慧矿山的数据比较复杂，有空间数据，还有各种非空间数据，这些数据类型多、变化快、结构复杂。因此智能管控平台必须依靠数据库和数据融合技术。
2.7 协同处理技术
从信息的构成和传递方法来看，各种信息资源的共享和更新需要协同处理技术的支持。运用协同处理技术，能够实现各部门之间进行协同处理，从而实现共同工作。
2.8 工作流引擎
工作流引擎为各应用系统提供核心解决方案。比如开发系统的关键是要开发出符合实际需求的程序逻辑，并确保其稳定性和安全性，工作流引擎解决的就是这个问题。如果应用程序缺乏强大的逻辑层，就容易出现程序错误[3]。
2.9虚拟化技术
虚拟化技术通过扩大容量，使软件的配置过程简单化。在提高资源利用率、信息安全等方面具有重大作用，通过虚拟化技术，把计算资源和存储资源合理划分后发给终端用户共享使用，提高了资源利用率，同时有确保了数据中心的信息安全。在智慧矿山建设中，虚拟化技术与集成技术是互补有无的。
2.10云计算技术
根据需要，用户可通过手机、电脑运用云计算机共享信息数据等。云计算技术有三种模式：软件云（SAAS）、平台云（PAAS）、设施云（IAAS）。在建筑智慧矿山中必须哟运用云计算技术
3.结语
现阶段，煤矿开采行业获得了新发展。但由于地质环境等条件，开采效果不太理想。智慧矿山是矿山系统工程和先进科学技术、先进管理念、先进管理方式相互融合的产物，是一个智能化管控、安全高效、节能环保、可持续发展的智能矿山信息化系统，是矿山企业转变发展方式、实现科学发展的必经之路。
参考文献
[1]张兆军.智慧矿山系统工程关键技术分析[J].当代化工研究,2021(02):92-93.
[2]滑舸.智慧矿山系统工程与关键技术探讨[J].世界有色金属,2019(23):27-28.
[3]徐静,谭章禄.智慧矿山系统工程与关键技术探讨[J].煤炭科学技术,2014,42(04):79-82.