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朝陽市金麟鐵...正月初二，好事成雙，在這雄雞唱...礦山是少數(shù)人實現(xiàn)收獲巨額財富的鑰匙，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。作為財富最為集中的地方之一，這些年無人礦山、智慧礦山的建設突飛猛進。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)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、自動控制、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、機器人化裝備等與現(xiàn)代礦山開發(fā)技術深度融合，形成礦山全面感知、實時互聯(lián)、分析決策、自主學習、動態(tài)預測、協(xié)同控制的完整智能系統(tǒng)，實現(xiàn)礦井開拓、采掘、運通、分選、安全保障、生態(tài)保護、生產(chǎn)管理等全過程的智能化運行。
通俗的講，智慧礦山與傳統(tǒng)煤礦就像智能手機和普通手機，智能汽車（無人駕駛）和傳統(tǒng)汽車。以無人駕駛為例，通過“地圖+規(guī)劃+預測”結合“大數(shù)據(jù)平臺+人工智能”可以實現(xiàn)信息化，通過“控制+定位”結合“機器學習+仿真訓練”可以實現(xiàn)智能化駕駛。智慧煤礦也是在現(xiàn)有煤礦基礎上開發(fā)應用各種新技術、不斷發(fā)展完善新理念實現(xiàn)煤礦智能化。
知道了什么是智慧礦山，那到底如何建設呢？
智慧礦山新技術需求
01、基于互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)平臺
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，將承擔大數(shù)據(jù)的穩(wěn)定、可靠傳輸任務，起到了精確、及時上傳下達的作用，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。
02、大數(shù)據(jù)處理及人工智能技術
智慧煤礦的核心技術之一便是大數(shù)據(jù)的挖掘與知識發(fā)現(xiàn)。大量傳感器的應用必將產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的規(guī)模效應給存儲、管理及分析帶來了極大的挑戰(zhàn)。需要充分利用大數(shù)據(jù)處理技術挖掘數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和知識，為安全、生產(chǎn)、管理及決策提供及時有效的依據(jù)。
人工智能是近年來迅速發(fā)展的科技領域之一，它是在大數(shù)據(jù)處理的基礎上研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法和技術。深度學習是人工智能的核心；能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)自主更新和升級是其顯著特征。智慧礦山要成為一個數(shù)字化智慧體就必須要有深度學習能力。
未來，在云平臺和大數(shù)據(jù)平臺上，融合多源在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、專家決策知識庫進行數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)，采用人工智能技術進行計算、模擬仿真及自學習決策，基于GIS的空間分析技術實現(xiàn)設備、環(huán)境、人員及資源的協(xié)調(diào)優(yōu)化，實現(xiàn)開采模式的自動生成和動態(tài)更新。
03、云計算技術
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，整個信息網(wǎng)絡中的信源和信宿也越來越多；信源和信宿數(shù)目的增長，必然使網(wǎng)絡中的信息越來越多，即在網(wǎng)絡中產(chǎn)生大數(shù)據(jù)；大數(shù)據(jù)處理技術廣泛而深入的應用將數(shù)據(jù)所隱含的內(nèi)在關系揭示的也越清晰、越及時。而這些大數(shù)據(jù)內(nèi)在價值的提取、利用則需要用超大規(guī)模、高可擴展的云計算技術來支撐。高維的智慧煤礦模型需要計算能力高且具有彈性的云計算技術。將上述物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及人工智能、云計算技術與生產(chǎn)、安全及保障系統(tǒng)的現(xiàn)有技術裝備結合，共同發(fā)展和建立智慧煤礦的八大系統(tǒng)。
04、5G技術
隨著煤礦生產(chǎn)智能化程度的提高，井下無人機、智能VR/AR等設備必將大量采用，以便能夠?qū)ΜF(xiàn)場進行及時巡查，對設備故障進行遠程會診，而無論是無人機飛行控制、無人機巡檢視頻回傳，還是VR/AR智能遠程設備故障診斷與維修，不僅需要極大地消耗網(wǎng)絡帶寬資源，更需要快速的信息反饋和實時的狀態(tài)控制。
5G網(wǎng)絡的時延(典型)約為10ms，上行穩(wěn)定帶寬約為150Mbps，連接數(shù)為106個/km2，網(wǎng)絡服務質(zhì)量(Quality of Service，QoS)最高可達99.9999%。5G網(wǎng)絡為煤礦智能生產(chǎn)各業(yè)務場景的實現(xiàn)提供了強有力的支撐。
05、VR/AR技術
虛擬現(xiàn)實(VR)與增強現(xiàn)實(AR)是能夠徹底顛覆傳統(tǒng)人機交互內(nèi)容的變革性技術，在煤礦的應用未來可期。其應用可分為3個階段：(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，其基本需求為20Mbps帶寬+50ms延時，現(xiàn)有的4G+WiFi基本可以滿足。(2)主要用于互動模擬和可視化設計等，如多人井下培訓系統(tǒng)，其基本需求為40Mbps帶寬+20ms延時，Pre5G基本可以滿足。(3)主要用于混合現(xiàn)實、云端實時渲染和虛實融合操控，如虛擬開采、協(xié)同運維等，其基本需求為100Mbps~10Gbps帶寬+2ms延時要求，需5G或更先進技術才可滿足。
智慧礦山的八大系統(tǒng)
01、基于北斗系統(tǒng)的精準地質(zhì)信息系統(tǒng)
煤礦地質(zhì)信息是一種隨著采掘活動在時間與空間不斷發(fā)生變化的四維動態(tài)資料，隨著信息技術、遙感技術、網(wǎng)絡技術等數(shù)據(jù)采集、儲存、管理與傳輸技術的發(fā)展，以北斗系統(tǒng)定位導航、GIS、三維地質(zhì)建模、虛擬現(xiàn)實等為基礎的實時空間-地質(zhì)信息技術將形成天地一體化的智能信息傳感網(wǎng)，從而實現(xiàn)礦山地質(zhì)信息的實時智能采集、存儲與應用。
02、智能礦井通風排運系統(tǒng)
智能通風系統(tǒng)：利用現(xiàn)代通信技術、監(jiān)測監(jiān)控技術及自動化控制技術進行礦井通風網(wǎng)絡、實施方案的優(yōu)化及風量、風速的智能實時控制。智能運輸系統(tǒng)：對帶式輸送機的帶速、運量、滾筒溫度、膠帶狀態(tài)等進行遠程集中智能控制。
03、危險源智能預警和消災系統(tǒng)
危險源智能預警和消災系統(tǒng)是以風險預警為核心，對不同類型的危險源進行實時在線監(jiān)測，利用危險源風險指數(shù)評價算法對礦井各區(qū)域發(fā)生災害的風險性進行實時在線評估，確定風險類型、等級及解決方案。
04、智能快速掘進和采準系統(tǒng)
實現(xiàn)智能快速掘進是解決采掘接續(xù)矛盾、快速形成采準系統(tǒng)和智能化開采的先決條件，智能快速掘進需要解決“掘-行統(tǒng)一”、“掘-支一體”和“掘-運連續(xù)”三大核心難題。
05、機器人化智能開采系統(tǒng)
機器人化智能開采系統(tǒng)多工種機器人協(xié)同工作，機器人群組的控制、聯(lián)動及協(xié)同是智能開采的核心。通過構建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，保證采-裝-運-支等工序環(huán)節(jié)各機器人群組自動化運行，實現(xiàn)煤礦無人值守、遠程監(jiān)視、自主決策。
06、礦井全工位設備設施健康智能管理系統(tǒng)
設備預測與健康管理(Prognostics and Health Management，PHM)技術近年來得到廣泛關注，主要在軍工、航空航天等領域開始展開具體研究。健康管理的主要過程和內(nèi)容是對大型機械系統(tǒng)全生命周期各階段的管理和健康維護，主要包括對系統(tǒng)健康指標的建立、檢查檢測、健康評價和健康恢復等。
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，并且將煤炭開采對地表生態(tài)環(huán)境、地下水資源等的影響、破壞降至最低，實現(xiàn)資源效益、生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，如采用充填開采、煤與瓦斯共采、循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)建設、分布式地下水庫等。
在礦山綠色開發(fā)中，大宗尾礦固廢是進行資源綜合利用的核心領域。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)驗積累，特別是其研發(fā)的2025全能環(huán)保磚/石一體機，作為一款高端智能裝備，對于促進大宗固廢實現(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)勢明顯。其目前已經(jīng)助力了國內(nèi)外500多個大型環(huán)保制磚利廢項目。
08、智能煤礦集中管理系統(tǒng)
集成建設以云計算數(shù)據(jù)中心為基礎，以安全管控平臺和四維綜合管理平臺為核心的智慧煤礦系統(tǒng)，對礦井各個子系統(tǒng)進行有效整合、集中管控，及時處理、指導和調(diào)節(jié)各生產(chǎn)系統(tǒng)和環(huán)節(jié)的運行，建設智慧煤礦集中管理系統(tǒng)。其中主要包括生產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)、礦山能耗管理系統(tǒng)、供電及動力系統(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)，各個運行的子系統(tǒng)在礦井的所有空間剖面和時間剖面上都能夠?qū)崿F(xiàn)信息的相互關聯(lián)、控制的相互協(xié)同；不但能夠掌控生產(chǎn)過程的狀態(tài)，而且可實現(xiàn)對開采各個系統(tǒng)變化的全要素“透視”，進而執(zhí)行下一步控制策略，真正實現(xiàn)礦山信息化和智能化控制的深度融合。
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