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帶你了解什么是智慧礦山、綠色礦山？怎么建設(shè)智慧礦山？

礦山是少數(shù)人實(shí)現(xiàn)收獲巨額財(cái)富的鑰匙，許多“隱形首富”藏身其中。礦山是很多人不愿意踏足的地方，滾石、塌陷是礦石開采最大的威脅。作為財(cái)富最為集中的地方之一，這些年無(wú)人礦山、智慧礦山的建設(shè)突飛猛進(jìn)。那么，礦山的開采，能否就像操控游戲一樣，只需要控制按鍵去完成？朝陽(yáng)鐵精粉

智慧礦山

智慧礦山，是指基于現(xiàn)代煤礦智能化理念，將物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、自動(dòng)控制、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人化裝備等與現(xiàn)代礦山開發(fā)技術(shù)深度融合，形成礦山全面感知、實(shí)時(shí)互聯(lián)、分析決策、自主學(xué)習(xí)、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、協(xié)同控制的完整智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦井開拓、采掘、運(yùn)通、分選、安全保障、生態(tài)保護(hù)、生產(chǎn)管理等全過程的智能化運(yùn)行。

通俗的講，智慧礦山與傳統(tǒng)煤礦就像智能手機(jī)和普通手機(jī)，智能汽車（無(wú)人駕駛）和傳統(tǒng)汽車。以無(wú)人駕駛為例，通過“地圖+規(guī)劃+預(yù)測(cè)”結(jié)合“大數(shù)據(jù)平臺(tái)+人工智能”可以實(shí)現(xiàn)信息化，通過“控制+定位”結(jié)合“機(jī)器學(xué)習(xí)+仿真訓(xùn)練”可以實(shí)現(xiàn)智能化駕駛。智慧煤礦也是在現(xiàn)有煤礦基礎(chǔ)上開發(fā)應(yīng)用各種新技術(shù)、不斷發(fā)展完善新理念實(shí)現(xiàn)煤礦智能化。

知道了什么是智慧礦山，那到底如何建設(shè)呢？

智慧礦山新技術(shù)需求

01、基于互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

基于互聯(lián)網(wǎng)+的物聯(lián)網(wǎng)是智慧煤礦的信息高速公路，將承擔(dān)大數(shù)據(jù)的穩(wěn)定、可靠傳輸任務(wù)，起到了精確、及時(shí)上傳下達(dá)的作用，決定了智慧煤礦系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性和可靠性。因此，智慧煤礦的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)必須具有精確定位、協(xié)同管控、綜合管控與地理信息一體化的特點(diǎn)。

02、大數(shù)據(jù)處理及人工智能技術(shù)

智慧煤礦的核心技術(shù)之一便是大數(shù)據(jù)的挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)。大量傳感器的應(yīng)用必將產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的規(guī)模效應(yīng)給存儲(chǔ)、管理及分析帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。需要充分利用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)挖掘數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和知識(shí)，為安全、生產(chǎn)、管理及決策提供及時(shí)有效的依據(jù)。

人工智能是近年來(lái)迅速發(fā)展的科技領(lǐng)域之一，它是在大數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法和技術(shù)。深度學(xué)習(xí)是人工智能的核心；能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)自主更新和升級(jí)是其顯著特征。智慧礦山要成為一個(gè)數(shù)字化智慧體就必須要有深度學(xué)習(xí)能力。

未來(lái)，在云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)平臺(tái)上，融合多源在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、專家決策知識(shí)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)，采用人工智能技術(shù)進(jìn)行計(jì)算、模擬仿真及自學(xué)習(xí)決策，基于GIS的空間分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備、環(huán)境、人員及資源的協(xié)調(diào)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)開采模式的自動(dòng)生成和動(dòng)態(tài)更新。

03、云計(jì)算技術(shù)

智慧煤礦物聯(lián)網(wǎng)使得物和物之間建立起連接，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)覆蓋范圍的增大，整個(gè)信息網(wǎng)絡(luò)中的信源和信宿也越來(lái)越多；信源和信宿數(shù)目的增長(zhǎng)，必然使網(wǎng)絡(luò)中的信息越來(lái)越多，即在網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生大數(shù)據(jù)；大數(shù)據(jù)處理技術(shù)廣泛而深入的應(yīng)用將數(shù)據(jù)所隱含的內(nèi)在關(guān)系揭示的也越清晰、越及時(shí)。而這些大數(shù)據(jù)內(nèi)在價(jià)值的提取、利用則需要用超大規(guī)模、高可擴(kuò)展的云計(jì)算技術(shù)來(lái)支撐。高維的智慧煤礦模型需要計(jì)算能力高且具有彈性的云計(jì)算技術(shù)。將上述物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及人工智能、云計(jì)算技術(shù)與生產(chǎn)、安全及保障系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)裝備結(jié)合，共同發(fā)展和建立智慧煤礦的八大系統(tǒng)。

04、5G技術(shù)

隨著煤礦生產(chǎn)智能化程度的提高，井下無(wú)人機(jī)、智能VR/AR等設(shè)備必將大量采用，以便能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行及時(shí)巡查，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行遠(yuǎn)程會(huì)診，而無(wú)論是無(wú)人機(jī)飛行控制、無(wú)人機(jī)巡檢視頻回傳，還是VR/AR智能遠(yuǎn)程設(shè)備故障診斷與維修，不僅需要極大地消耗網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，更需要快速的信息反饋和實(shí)時(shí)的狀態(tài)控制。

5G網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延(典型)約為10ms，上行穩(wěn)定帶寬約為150Mbps，連接數(shù)為106個(gè)/km2，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，QoS)最高可達(dá)99.9999%。5G網(wǎng)絡(luò)為煤礦智能生產(chǎn)各業(yè)務(wù)場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的支撐。

05、VR/AR技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)是能夠徹底顛覆傳統(tǒng)人機(jī)交互內(nèi)容的變革性技術(shù)，在煤礦的應(yīng)用未來(lái)可期。其應(yīng)用可分為3個(gè)階段：(1)主要用于三維建模和虛擬展示，如現(xiàn)在的裸眼3D等技術(shù)，其基本需求為20Mbps帶寬+50ms延時(shí)，現(xiàn)有的4G+WiFi基本可以滿足。(2)主要用于互動(dòng)模擬和可視化設(shè)計(jì)等，如多人井下培訓(xùn)系統(tǒng)，其基本需求為40Mbps帶寬+20ms延時(shí)，Pre5G基本可以滿足。(3)主要用于混合現(xiàn)實(shí)、云端實(shí)時(shí)渲染和虛實(shí)融合操控，如虛擬開采、協(xié)同運(yùn)維等，其基本需求為100Mbps~10Gbps帶寬+2ms延時(shí)要求，需5G或更先進(jìn)技術(shù)才可滿足。

智慧礦山的八大系統(tǒng)

01、基于北斗系統(tǒng)的精準(zhǔn)地質(zhì)信息系統(tǒng)

煤礦地質(zhì)信息是一種隨著采掘活動(dòng)在時(shí)間與空間不斷發(fā)生變化的四維動(dòng)態(tài)資料，隨著信息技術(shù)、遙感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存、管理與傳輸技術(shù)的發(fā)展，以北斗系統(tǒng)定位導(dǎo)航、GIS、三維地質(zhì)建模、虛擬現(xiàn)實(shí)等為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)空間-地質(zhì)信息技術(shù)將形成天地一體化的智能信息傳感網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)信息的實(shí)時(shí)智能采集、存儲(chǔ)與應(yīng)用。

02、智能礦井通風(fēng)排運(yùn)系統(tǒng)

智能通風(fēng)系統(tǒng)：利用現(xiàn)代通信技術(shù)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)及自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、實(shí)施方案的優(yōu)化及風(fēng)量、風(fēng)速的智能實(shí)時(shí)控制。智能運(yùn)輸系統(tǒng)：對(duì)帶式輸送機(jī)的帶速、運(yùn)量、滾筒溫度、膠帶狀態(tài)等進(jìn)行遠(yuǎn)程集中智能控制。

03、危險(xiǎn)源智能預(yù)警和消災(zāi)系統(tǒng)

危險(xiǎn)源智能預(yù)警和消災(zāi)系統(tǒng)是以風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警為核心，對(duì)不同類型的危險(xiǎn)源進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，利用危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)算法對(duì)礦井各區(qū)域發(fā)生災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行實(shí)時(shí)在線評(píng)估，確定風(fēng)險(xiǎn)類型、等級(jí)及解決方案。

04、智能快速掘進(jìn)和采準(zhǔn)系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)智能快速掘進(jìn)是解決采掘接續(xù)矛盾、快速形成采準(zhǔn)系統(tǒng)和智能化開采的先決條件，智能快速掘進(jìn)需要解決“掘-行統(tǒng)一”、“掘-支一體”和“掘-運(yùn)連續(xù)”三大核心難題。

05、機(jī)器人化智能開采系統(tǒng)

機(jī)器人化智能開采系統(tǒng)多工種機(jī)器人協(xié)同工作，機(jī)器人群組的控制、聯(lián)動(dòng)及協(xié)同是智能開采的核心。通過構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，保證采-裝-運(yùn)-支等工序環(huán)節(jié)各機(jī)器人群組自動(dòng)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)煤礦無(wú)人值守、遠(yuǎn)程監(jiān)視、自主決策。

06、礦井全工位設(shè)備設(shè)施健康智能管理系統(tǒng)

設(shè)備預(yù)測(cè)與健康管理(Prognostics and Health Management，PHM)技術(shù)近年來(lái)得到廣泛關(guān)注，主要在軍工、航空航天等領(lǐng)域開始展開具體研究。健康管理的主要過程和內(nèi)容是對(duì)大型機(jī)械系統(tǒng)全生命周期各階段的管理和健康維護(hù)，主要包括對(duì)系統(tǒng)健康指標(biāo)的建立、檢查檢測(cè)、健康評(píng)價(jià)和健康恢復(fù)等。

07、礦山綠色開發(fā)與生態(tài)再造系統(tǒng)

礦山綠色開發(fā)主要是指在煤炭開采過程中，最大程度的開發(fā)煤炭資源與伴生資源，并且將煤炭開采對(duì)地表生態(tài)環(huán)境、地下水資源等的影響、破壞降至最低，實(shí)現(xiàn)資源效益、生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，如采用充填開采、煤與瓦斯共采、循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)建設(shè)、分布式地下水庫(kù)等。

在礦山綠色開發(fā)中，大宗尾礦固廢是進(jìn)行資源綜合利用的核心領(lǐng)域。在大宗固廢資源化利用方面，西安銀馬公司有著二十多年的經(jīng)驗(yàn)積累，特別是其研發(fā)的2025全能環(huán)保磚/石一體機(jī)，作為一款高端智能裝備，對(duì)于促進(jìn)大宗固廢實(shí)現(xiàn)綠色、高效、高質(zhì)、高值、規(guī)模化利用，提高固廢綜合利用水平方面優(yōu)勢(shì)明顯。其目前已經(jīng)助力了國(guó)內(nèi)外500多個(gè)大型環(huán)保制磚利廢項(xiàng)目。

08、智能煤礦集中管理系統(tǒng)

集成建設(shè)以云計(jì)算數(shù)據(jù)中心為基礎(chǔ)，以安全管控平臺(tái)和四維綜合管理平臺(tái)為核心的智慧煤礦系統(tǒng)，對(duì)礦井各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行有效整合、集中管控，及時(shí)處理、指導(dǎo)和調(diào)節(jié)各生產(chǎn)系統(tǒng)和環(huán)節(jié)的運(yùn)行，建設(shè)智慧煤礦集中管理系統(tǒng)。其中主要包括生產(chǎn)計(jì)劃管理系統(tǒng)、礦山能耗管理系統(tǒng)、供電及動(dòng)力系統(tǒng)控制系統(tǒng)等。上述八大系統(tǒng)形成了基于四維多變量的“透明開采”系統(tǒng)，各個(gè)運(yùn)行的子系統(tǒng)在礦井的所有空間剖面和時(shí)間剖面上都能夠?qū)崿F(xiàn)信息的相互關(guān)聯(lián)、控制的相互協(xié)同；不但能夠掌控生產(chǎn)過程的狀態(tài)，而且可實(shí)現(xiàn)對(duì)開采各個(gè)系統(tǒng)變化的全要素“透視”，進(jìn)而執(zhí)行下一步控制策略，真正實(shí)現(xiàn)礦山信息化和智能化控制的深度融合。