數(shù)字礦山和礦山信息化建設(shè)的現(xiàn)狀與發(fā)展對策

韓慶濤 常曉龍 王磊

摘要：礦山信息化建設(shè)已成為21世紀(jì)礦山發(fā)展重要方向。數(shù)字礦山是一個(gè)基于數(shù)字化、虛擬化、智能化、計(jì)算機(jī)化和集成的綜合系統(tǒng)，然后通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制。數(shù)字礦山具有智能化、全球化、電子化與非群體化等特點(diǎn)，已逐漸成為提高礦山能力的重要途徑。隨著數(shù)字礦山的逐步發(fā)展，最終將實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制采礦。在此背景下，本文對數(shù)字礦山建設(shè)的現(xiàn)狀及發(fā)展對策進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)字礦山;礦山信息化;現(xiàn)狀與發(fā)展

前言

目前，礦山事故頻發(fā)，給職工生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重隱患，其中許多是由于礦井中缺乏信息和情報(bào)，以及缺乏及時(shí)向生產(chǎn)中心傳輸安全數(shù)據(jù)和信息造成的。鑒于此，必須加強(qiáng)礦山信息化建設(shè)和完善，實(shí)施有效策略，提高礦山安全管理水平。

一、數(shù)字礦山

計(jì)算機(jī)技術(shù)是最重要管理系統(tǒng)，然后由數(shù)字化、計(jì)算機(jī)、虛擬化和智能集成模塊設(shè)計(jì)的集成系統(tǒng)就是數(shù)字礦山。在建立系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)將實(shí)際采礦情況用作其他坐標(biāo)的模型。它以信息技術(shù)、智能技術(shù)和相關(guān)理論知識(shí)為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和礦山觀測技術(shù)為重點(diǎn)，通過仿真和多媒體技術(shù)將不同地理層次的不同模型進(jìn)行集成，進(jìn)行多維描述，并以高分辨率將不同數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，形成空間化、智能化、數(shù)字化的科技體系。由于該系統(tǒng)包含許多不同的特征，因此通過數(shù)字礦山呈現(xiàn)的是虛擬信息源，以圖形和信息的形式呈現(xiàn)礦山（如圖1），在礦山地下工作過程中執(zhí)行信息和數(shù)據(jù)處理，并通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行集中管理和控制[1]。

二、礦山信息化建設(shè)面臨的外部機(jī)遇

（一）信息化與工業(yè)化加速融合

黨中央，國務(wù)院高度重視信息工作，制定了信息戰(zhàn)略，規(guī)劃等政策，有關(guān)信息發(fā)展的文件陸續(xù)出臺(tái)。以互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)字經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展已成為培育新動(dòng)能和創(chuàng)造新效益的主導(dǎo)力量，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和現(xiàn)代化。由于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)正面臨著IT技術(shù)整合的深刻變革。在強(qiáng)大的政治支持下，“新四大工業(yè)基地”和新基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)繼續(xù)加快，為工業(yè)智能發(fā)展創(chuàng)造了新的基地。信息技術(shù)涉及面廣，促進(jìn)作用明顯。要不斷支持生產(chǎn)方式改革，加快企業(yè)發(fā)展，增強(qiáng)創(chuàng)新能力[2]。

（二）信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展

近些年來我國的國民經(jīng)濟(jì)與信息化進(jìn)程一直處于高速發(fā)展加快的節(jié)奏，并且在此期間各行各業(yè)對信息基礎(chǔ)設(shè)施、信息產(chǎn)品和軟件產(chǎn)品、信息技術(shù)和信息服務(wù)的需求迅速增長，這也導(dǎo)致了信息技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的快速發(fā)展。人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、智能感知等多項(xiàng)智能技術(shù)取得新突破。智能生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)有：5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)平臺(tái)和互聯(lián)網(wǎng)逐漸成熟。信息技術(shù)向應(yīng)用場景和技術(shù)相結(jié)合的轉(zhuǎn)變使得使用復(fù)雜的信息技術(shù)成為當(dāng)前行業(yè)的趨勢。

三、我國礦山信息化建設(shè)的主要問題

（一）缺乏整體規(guī)劃

目前，中國礦業(yè)公司的決策者和相關(guān)技術(shù)人員對數(shù)字礦山的建設(shè)已經(jīng)有了一定的了解，但在實(shí)際操作中還存在一些問題，例如缺乏通用性，導(dǎo)致信息化建設(shè)的盲目性較大，無法達(dá)到預(yù)期的效果。決策者對信息建設(shè)的資本投資沒有給予足夠的重視。目前，部分集團(tuán)已經(jīng)制定了數(shù)字礦山的總體規(guī)劃，但數(shù)字礦山建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和技術(shù)改革之間沒有明確的劃分，混淆了三者，導(dǎo)致數(shù)字礦山建設(shè)投資過多。

（二）信息化和智能化終端設(shè)備的耐用性差

因?yàn)閻毫拥牡叵颅h(huán)境。濕度太高，以二氧化碳、氮氧化物和二氧化硫?yàn)榇淼牟煌g性氣體濃度高，空氣中不同顆粒的濃度高。這些氣體和微粒對人體造成極大傷害，對智能終端設(shè)備具有高度腐蝕性，導(dǎo)致終端設(shè)備的耐久性較低。

（三）信息化和智能化傳輸系統(tǒng)運(yùn)載信息的能力差

礦井智能終端設(shè)備采集不同數(shù)據(jù)后，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。在此過程中，由于礦井的特殊物理環(huán)境，信息傳輸過程中存在一些不準(zhǔn)確的情況，導(dǎo)致礦井的實(shí)際數(shù)據(jù)與信息中心接收到的數(shù)據(jù)之間存在差異。

（四）信息化建設(shè)缺少頂層設(shè)計(jì)，信息孤島現(xiàn)象普遍

信息化的價(jià)值在于支持戰(zhàn)略的實(shí)施、支持業(yè)務(wù)管理、促進(jìn)運(yùn)營流程的優(yōu)化以及提高電腦化的整合程度和利用率，這需要從整體把握信息化建設(shè)的進(jìn)程。中國大多數(shù)采礦信息設(shè)計(jì)缺乏最高層次的總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)，通常僅根據(jù)生產(chǎn)需要或法規(guī)進(jìn)入系統(tǒng)。一些礦山使用了大量的傳感器、自動(dòng)化設(shè)備和各種信息平臺(tái)，單個(gè)操作系統(tǒng)分散，整個(gè)生產(chǎn)過程缺乏連續(xù)性，不易擴(kuò)展，造成重復(fù)建設(shè)和不切實(shí)際的建設(shè)。系統(tǒng)和部門之間的信息結(jié)構(gòu)相對獨(dú)立，數(shù)據(jù)交換和集成困難。它不僅沒有創(chuàng)建數(shù)據(jù)鏈，而且還創(chuàng)建了大量數(shù)據(jù)過載和信息孤島，難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效使用。

四、礦山信息化發(fā)展對策分析

（一）加強(qiáng)對人才的培養(yǎng)

數(shù)字礦山建設(shè)非常需要專業(yè)人才，但目前煤炭行業(yè)缺乏既懂商業(yè)又懂信息技術(shù)的復(fù)合型人才。此外，煤炭行業(yè)具有一定的特殊性，這意味著在采礦系統(tǒng)受過良好教育的學(xué)生不愿意投身于生產(chǎn)線。因此，我們必須在現(xiàn)有人才資源的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)向定向培養(yǎng)，以培養(yǎng)一支專業(yè)人才隊(duì)伍作為后備能源。

（二）使用光纖、無線傳輸結(jié)合的綜合技術(shù)

地下環(huán)境與地表環(huán)境有著天壤之別的物理差異，而這種差異會(huì)嚴(yán)重影響到數(shù)據(jù)的傳輸，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸速度慢，不夠真實(shí)。為解決這一問題，就應(yīng)該將地面?zhèn)鬏敻哳l率與下行傳輸頻率低的相關(guān)特點(diǎn)結(jié)合起來，加強(qiáng)包括無線以及無線傳輸在內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸線路的建設(shè)和完善，通過將不同的數(shù)據(jù)傳輸線路建設(shè)完成以及將之前那些不統(tǒng)一的傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)完善，并且在使用時(shí)采用傳輸效率高的光纖傳輸材料，同時(shí)對它們注意保護(hù)。采取這樣的技術(shù)來促進(jìn)信息傳輸能力和智能傳輸系統(tǒng)的提高，促進(jìn)信息的高效傳輸。

（三）加強(qiáng)控制中心設(shè)備的技術(shù)更新

當(dāng)通過層層障礙物將井下數(shù)據(jù)傳輸至處理中心時(shí)，應(yīng)及時(shí)分析和處理

這些信息，以確保掌握的信息是第一首的，才能更好的分析，這樣才能更好的正確處理不同的情況。因此，為了做好在地下處理信息的最后一步，我們應(yīng)該將提高控制服務(wù)處理信息的能力變得更加有效。所以我們可以采取加強(qiáng)智能分析設(shè)備的及時(shí)更新以及轉(zhuǎn)換（如圖2），以此來促進(jìn)其信息能力的提高。礦山還應(yīng)采取科學(xué)措施部署和管理控制人員，制定不同的工作方法，促進(jìn)工作人員的工作方法以及專業(yè)水平的改進(jìn)，用來加強(qiáng)控制中心的信息處理能力[3]。

（四）加快制定完善礦山信息化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系

采礦的出發(fā)點(diǎn)是制定信息建設(shè)所需的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)創(chuàng)建業(yè)務(wù)信息的實(shí)踐，結(jié)合大學(xué)、科研院所和相關(guān)部門的努力，重點(diǎn)是制定元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、分類規(guī)則等基本和必要的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，數(shù)據(jù)合成規(guī)范和其他數(shù)據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)。人機(jī)交互等技術(shù)要求及礦井生產(chǎn)過程自動(dòng)管理

控制裝置等相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范以及根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的礦山數(shù)據(jù)評估和控制。

結(jié)術(shù)語

為解決煤礦井下數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和智能化系統(tǒng)存在問題，有效保障煤礦安全生產(chǎn)秩序，煤礦要從數(shù)據(jù)采集到處理，實(shí)行全科學(xué)的結(jié)構(gòu)，積極投入人力、物力和財(cái)力資源，確保信息和情報(bào)能夠伴隨安全的日常生產(chǎn)，促進(jìn)礦山的穩(wěn)定和長期發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋光順.淺析數(shù)字礦山和礦山信息化建設(shè)的現(xiàn)狀與發(fā)展對策[J].當(dāng)代化工研究，2021（13）：9-10.

[2]黃鑫.我國礦山信息化建設(shè)現(xiàn)狀與對策研究[J].網(wǎng)絡(luò)安全和信息化，2020（09）：27-30.

[3]任文華.淺析礦山信息化和智能化建設(shè)[J].世界有色金屬，2020（08）：

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