王澍
新疆煤炭设计研究院有限责任公司 新疆 乌鲁木齐 830091
摘要：在感知矿山、自动化矿山的不断发展下，智慧矿山系统应运而生，有效减少了矿难事故。本文主要对智慧矿山系统工程开展分析，明确其整体建设框架，如传输与汇接层、数据分析层、系统设备层、数据可视化层、决策控制层等。在此基础上，探究了智慧矿山建设涉及的关键技术，如异构业务承载技术、三维激光扫描技术、建筑信息模型技术，并以具体的工程为例，阐述了与传统矿山采矿技术相比，智慧矿山关键技术的独特优势，以期将各项技术作用最大化，推动智慧矿山良好建设，提升矿山开采安全性，确保开采质量，为关注此类话题的人们提供参考。
关键词：智慧矿山；建设；策略
引言
目前在国外，由于智慧矿山的发展起步较早，其已经形成了一整套较为先进的行业标准以及智慧矿山建设体系。国内许多矿山企业在面对国际竞争压力时，致力于从智能和绿色两个方面努力寻求转型，一方面，为提质增效，人工智能等先进技术被积极开发使用；另一方面，为绿色发展，把一些废弃矿山精心改造，使之成为兼具生态效益和经济效益的“金山银山”。综合来讲，通过发展智能化开采，来建设智慧矿山，更加符合国家经济、环保战略，也是煤炭工业发展的必经之路。
1 智慧矿山的相关概述
2009年，智慧矿山这一词语应运而生，其主要是对职业健康与安全、生产、后勤保障、技术等进行高速处理、自动分析和主动感知的无人矿山。智慧矿山系统主要有四大部分构成，一是智慧职业健康与安全系统；二是后勤保障系统；三是智慧生产系统；四是智慧技术。不同系统所发挥的作用也具有差异性。在智慧矿山系统中，智慧职业健康和智慧生产系统属于最基本的框架。相对数字化矿山、自动化矿山而言，智慧矿山更加先进，是新时代的产物，也是煤矿开采行业日后发展的主要方向之一。智慧矿山涉及到了多个学科，不仅有着超高的技术性，而且呈现了较强的实践性。
2 煤矿智慧矿山建设策略
2.1 推动自动化采煤技术应用
在矿山建设过程中，通过近几年来自动化设备和机械化设备的不断投入，在采煤过程中已经逐步实现了自动化控制，有些企业已实现了智能化控制的采煤系统。自动化采煤是将采煤设备和控制系统有效连接，控制系统根据采煤实际工况下达指令，控制采煤设备自动运行，实现自主采煤。矿山企业要推动自动化采煤技术应用，还要不断完善地质层识别技术、记忆切割煤技术及遥感控制技术等。
2.2 人工智能技术
人工智能是近年来迅速发展的科技领域之一，能够进行计算、模拟仿真及自学习决策，主要是基于GIS的空间分析技术对煤矿“人、机、环、管”进行协调优化，实现开采模式的自动生成和动态更新。人工智能技术应该重点考虑与矿山深度融合，包括设备感知层、数据支撑层、应用决策层，特别是如何将基于人工智能的故障检测、诊断及超前干预技术应用到机器人系统中，从而实现自行走、自学习、自干预的智能巡检机器人技术。
2.3 远程监管
对综采工作面工况信息上传与设备效率远程监管系统的研究，不仅能全面提升煤矿安全生产要求，还能解决目前综采工作面各系统之间、设备运行参数等数据相互独立、无法实现局矿直观、有效监管的问题。在煤矿生产中，对采煤工作面设备进行工况监测是保障设备安全运行的基本条件，它能对采煤设备的运行状况时时进行监测，将信息及时传送到地面，便于生产管理部门对生产一线的安全生产情况及时掌握和全面管理。
利用5G无线通信网络，实现数据的有效集成和分析利用，以图形化生产工艺的形式实现对综采工作面的人、机、环境的监测和皮带运输系统运行工况的监测，形成统一的监控软件平台在矿调度室进行监控，自动统计各主要设备的累计开机时间和开机率，提供各数据的历史数据记录和查询功能，同时以WEB的方式发布到办公网和集团公司，实现集团总调对矿及局矿领导对本矿生产工况的有效监管。
2.4 推进智慧矿山新动能创新驱动
主要是以新技术、新产业、新业态和新模式为主。新技术是运用创新驱动发展技术，重点突破精准地质探测、智能快速掘进、重大危险源智能感知与预警、精确定位与数据高效连续传输、复杂条件智能综采、连续化辅助运输、煤矿机器人、井下数码电子雷管等。新产业主要是从原先的高耗能粗放式发展模式向高精尖智能模式转变，主要是借力5G网络、人工智能、工业互联网、大数据中心为代表的新基建技术，加强煤矿智能化基础理论研究，不断提高智能装备的成套化和国产化水平，促进我国煤炭行业加速转型升级。新业态和新模式是加快建设国家级重点实验室和工程研究中心，加快煤炭企业智能工厂和数字化车间建设，打造煤矿智能化技术创新研发平台，建成一批具备国际竞争力的智慧矿山。
2.5 做好经营决策工作，确保决策科学性
建设智能矿山过程中，矿山企业首先要做好生产经营工作，并对矿山生产和建设期间获得的数据信息进行综合、全面分析，以此规划矿山的后续建设，保证矿山的可持续生产。建设智能矿山以决策系统为基础环节，将统筹学和管理信息系统进行有机结合，保证智能矿山顺利建成。管理者可根据数据库提供的信息进行决策，使用网络技术建立先进的工作模式，从而制定出正确合理的决策。此外，决策系统正向智能化方向发展，与传统的决策系统相比，智能化决策系统在空间系统上可以对问题进行延伸，及时处理结构过差、过于复杂的系统，并提供有效的解决方案。
2.6 三维激光扫描技术
在智慧矿山建设中，融入三维技术，能够建立相应的三维矿山模型，为其实际生产提供可靠参考。主要是因为三维激光扫描技术又被成为实景复制技术，可实现对实物的高精度、非接触、完整地、自动化扫描。因此，比较适合运用在矿山开采工作中，以对昏暗、狭小的矿井巷道进行观察和分析，精准掌握矿山工程进度，实现三维立体化的地下管理，为智能无人开采奠定基础。另外，由于三维激光扫描技术呈现了简便、高效、精确、快捷的独特优势，所以将其应用在矿山工程还有利于精确地监测矿山变形，为工作人员的生命安全保驾护航。三维激光扫描技术也为智慧矿山建设提供了有利条件，对其进行充分的运用，可获得全面且精准的矿山信息。与此同时，还可建立三维矿山模型，能够促使有关人员对矿山的具体情况进行深入的了解。在智慧矿山工程中，三维激光扫描技术可对不同类型的信息进行扫描，如矿山的地形情况、采矿巷道、尾矿库、采场情况等，在将其输送到相应的计算机之后，通过数据的合理转化，可促进数据统计与分析工作顺利进行，对矿山精心化管理的实现具有重要意义。此外，在三维激光扫描技术的支持下，可有效建立矿山模型，重现虚拟矿山，可呈现理想的三维立体效果，能够为实际矿山采矿工作开展提供可靠依据，确保其开采的针对性、科学性，减少安全问题出现，优化开采质量。例如，由于三维激光扫描技术可将巷道中的各种信息全面的、准确的记录下来，改变了以往手工素描记录的形式，在降低有关人员工作强度的同时，也可建立巷道相关设备模型，实现地下三维立体化管理，加快智慧矿山建设步伐。
3 结语
智慧矿山是煤炭行业转型升级的战略方向和目标，它的重点核心技术是智能化开采。现在，新一代信息技术，主要是5G技术带来的发展机遇必须牢牢抓住，并且需要同时兼顾数字化矿山建设与煤炭的安全高效开发和清洁利用，不断进行技术创新、管理改革，利用信息化、人工智能、大数据等新技术提升和改造传统采矿业，不断开创安全、高效、绿色和可持续的智慧矿山发展新模式。
参考文献：
[1]王海波.洛钼智慧矿山建设“领跑”中国矿业[J].中国有色金属,2020(12):54-55.
[2]张帆,葛世荣,李闯.智慧矿山数字孪生技术研究综述[J].煤炭科学技术,2020,48(7):168-176.