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第44卷 第“期 2018年9月 工矿自动化 Industry and Mine Automation Vol. 44 No. 9 Sep. 2018 ; 第 27届全国煤矿自动化与信息化学术会议论文选编t ♦-II iii-II in--ii in--ii in--ii in--ii iii-II in--ii in--ii in--ii in--ii iii-II in--ii in--ii in--ii in--ii iii-II in--ii in--ii in--ii iii-II in--ii in--ii in--ii iii--iiii 文章编号671-251X201809-0084-05 D O I 10. 13272/j. issn. 1671-251x. 17346 智 慧 矿 山 发 展 与 展 望 吕鹏飞1 ， 何敏1 ， 陈晓晶1 ， 鲍永涛1 1.中煤科工集团常州研究院有限公司， 江 苏 常 州 213015 2. TiandiChangzhou Automation C o. ’ Ltd., Changzhou 213015, China Abstract For new concept of wisdom mine’ its development course’ existing status and problems in construction process in China were summarized through its association with automation mine’ inatization mine and digital mine. A new definition of wisdom mine was put forward’ which emphasized that the wisdom mine was a set of wisdom system and could make the optimal regulation for each part automatically. Vision of the wisdom mine was prospected from five aspects of mine design’ safety guarantee’ efficient production’ economic operation and green environmental protection. Construction planning of the wisdom mine was proposed’ which mainly included four aspects establishing wisdom mine industrial alliance’ ulating relevant technical specifications and standards’ researching and developing intelligent equipment and developing wisdom decision applications. Key words wisdom mine; automation mine; inatization mine; digital mine; wisdom decision； intellectualization n 于前沿研究领域， 一些研究人员已初步对其进行了 0 引 “ 探索性研究[ 1_ 13]。现有研究成果大多是针对矿山某 智慧矿山是当前矿山行业中一个新兴名词， 属 类特定业务进行的智慧化探索， 较少提及智慧矿山 收稿日期2018-04-18;修回日期2018-07-16;责任编辑李 明 。 基金项目国家重点研发计划资助项目（2016YFC0801804;天地科技股份有限公司智慧矿山专项项目（2016-ZHKSZX-01。 作者筒介吕鹏飞（1962 ），男，安徽滁州人，研 究 员，长期从事煤矿监测、控制方面的研究工作.E-maiMxz6631 163. com。 引用格式 吕鹏飞， 何 敏 ， 陈晓晶， 等.智 慧 矿 山 发 展 与 展 望 工 矿 自 动 化， 2018,449 4-88. LYU Pengfei，HE Min，CHEN Xiaojing,et al. Development and prospect of wisdom mine[J]. Industry and Mine Automation,2018， 44 984-88. 2 0 1 8 年 第 9 期吕 鹏 飞 等 智 慧 矿 山 发 展 与 展 望 85 全局规划和发展方向。鉴此， 笔者从宏观角度出发， 对中国智慧矿山的建设和发展方向提出几点想法。 1中国智慧矿山的发展情况 1.1 智慧矿山发展历程 虽然智慧矿山是一个新兴概念， 但是其发展却 是建立在矿山自动化、 信息化、 数字化所取得成果的 基础上， 所以讨论智慧矿山， 必须与自动化矿山、 信 息化矿山、 数字化矿山等概念结合起来进行。中国 智慧矿山的发展历程大致可分为以下3 个阶段。 1单 机 自 动 化 阶 段 。时 间 大 约 为 2 0 世纪 9 0 年代， 该阶段的典型特征 分类传感技术和二维 G IS平台得到应用、 单机传输通道得以形成， 实现了 可编程控制、 远程集控运行、 报警与闭锁。 “ 综合自动化阶段。时间大 约 为 2 1 世纪初 期 ， 该阶段的典型特征 综合集成平台与3D GIS数 字平台得到应用、 高速网络通道形成， 实现了初级数 据处理、 初级系统联动、 信息综合发布。 “ 局部智慧体阶段。是当前中国矿山所处的 阶 段 ，该 阶 段 的 典 型 特 征 BIM Building Ination Model，建筑信息模型）、大数据、云计 算技术得到应用， 实现了局部闭环运行、 多个系统联 动及专业决策。 此外， 笔者预测未来的智慧矿山阶段 深度学习 和人工智能得到广泛应用， 将实现闭环运行体系、 远 程诊断维护、 智能决策分析、 系统预测预判。 1 8 智慧矿山现状 中国矿山信息化建设经过近30年的发展， 许多 技术、 装备都取得了长足的进展。当前中国智慧矿 山的发展水平主要表现在以下3 个方面。 “ 主流技术方面。在决策分析方面， 具备煤 矿行业特有算法的定制化软件已有应用； 在管控方 面 ， 工控组态软件、各种矿用定制软件、矿 井 MES ManufacturingcutionSytem，制造企业生产过 程执行管理系统） 已得到广泛使用； 在展示方面， 三 维建模、 动态实时展示等技术已逐步成为主流。 “ 装备发展方面。在集成平台方面， 已形成 具备集成展示与存储的平台； 在传输网络方面， 万兆 工业以太环网已在煤矿得到应用， 千兆网络更是得 到广泛采用； 在传感装备方面， 除了能满足常规的各 类标准要求外， 故障诊断等高端功能已开始得到 应用。 “ 应用情况方面。目前的应用主要偏重监测 与控制， 在矿井管理方面， 已初步具备管控一体化能 力 ； 在决策方面， 智能决策、 大数据分析刚刚起步。 1.3 智慧矿山建设存在的问题 中国矿山信息化建设虽然取得了举世瞩目的成 绩 ， 但仍存在不少问题。 “ 严重缺乏相关标准。由于一开始就缺乏顶 层设计与规划， 中国矿山在进行信息化建设时， 缺乏 相关标准的指导与约朿， 促使了系统厂商的无序竞 争 ， 导致建设的大量系统互联互通性极差。 “ 缺乏多学科交叉应用。矿山面临的许多问 题都需要结合多学科的知识才能得到有效解决， 将 多学科的知识软件进行集成应用是其解决途径。然 而目前缺乏一个统一、 开放的公共平台， 无法为多学 科知识的融合分析提供渠道[14]。 “ 重硬件轻软件。中国大量矿山在进行信息 化建设时， 往往非常重视硬件设备的投人， 而对软件 则吝之又吝。据有关方面统计， 煤炭行业在应用软 件上的投人仅占信息化投人的2 0 左右 ， 导致获取 的大量信息资源没有得到合理有效的利用， 不仅造 成了严重的信息资源浪费， 而且没有更好地服务于 矿井的生产运营[15]。 4“ 信息孤岛” 现象严重。中国矿山信息化建 设发展到今天， 各类子系统已基本实现了网络化集 成 ， 但是各系统获取的海量数据却无法得到有效共 享 ， 更谈不上进行融合分析。这种各系统单兵作战 的模式， 使得“ 信息孤岛” 现象在矿山行业异常突出， 现代信息技术的强大优势还有待深人挖掘[15]。 0智慧矿山展望 2.1 智慧矿山定义 笔者认为， 智慧矿山是基于物联网、 云计算、 大 数据、 人工智能等技术， 集成各类传感器、 自动控制 器、 传输网络、 组件式软件等， 形成一套智慧体系， 能 够主动感知、 自动分析， 依据深度学习的知识库， 形 成最优决策模型并对各环节实施自动调控， 实现设 计 、 生产、 运营管理等环节安全、 高效、 经济、 绿色的 矿山 。 不同于其他智慧矿山定义的是[113]， 上述定义 强调智慧矿山是一套智慧体系， 并能对各环节自动 实施最优调控。 2.2 智慧矿山展望 对于智慧矿山的愿景， 笔者进行的场景描述如 图 1 所示。 典型的智慧矿山应云端、 矿端、 移动端具备设 计 、 安全、 生产、 经营管理、 节能环保等方面的决策模 型 ， 并能利用这些模型， 在获得订单之后， 实现排产 86 工 矿 自 动 化2 0 1 8 年 第 4 4 卷 Fig. 1 Description of wisdom mine scene 计划、 安全保障（ 、 煤炭洗选、 成品装车等各 任 自动分解与 ， 并 过实时反馈 息自动完成任 化 。 智慧矿山的智 主要包括矿山 、 安全 保障、 高效生产、 经 营 保 5 个方面。 1矿山 。应着力 数字化 ， 从元 件级构建整座矿山， 从而实现透明矿山； 智能选型应 云端化 、 信息化架构、 智能化装备及管控实现矿井 、 大气 全方位 监测。 3智慧矿山建设规划 3.1 成立智慧矿山产业联盟 会 、 高校、 研究机构、 设 计 院 、 装备厂 商 、 应用矿山等为主体成立智慧矿山 联盟， 通过 规划， 使联盟成员各自 长的专 域 ， 避免当前各自为政， 致 重复建 重 、 兼 ； 问题。 3. 2 制定相关技术规范和标准 建 动 ， 标准 。在智慧矿山建设工作广 泛开展之前， 必须先制定所 技术规 标准。 对一些顶层 、 关键的技术规 标准要 制 定 ， 主要包括智慧矿山指标 及 标准、 智慧矿 山架构及数据交互规范、 智慧矿山智能决策平台及 构 规范、 智慧矿山矿井 化 技术要求、 数 化矿 井 工 程 数 据 交 标 准 、 智 慧 矿 山 数 据标准、 数据仓库技术要求、 数据融合规范、 数据库 技术要求、 数据 技术要求、 云计算技术要求、 大 数据技术要求。 3. 3 研发智能化装备 研 发 智 化 装备 实 智慧 矿山 必 选 择 ， 也是实现国家“ 机械化换人、 自动化减人” 科技行动 目标 方法。 对 煤 炭 智 慧 化 ， 要 对 成 煤 智 装备 深 研 究 ， 涉及的研究课题有煤岩 识别技术、 成套装备 控制的有效性、 、殳 2 0 1 8 年 第 9 期吕 鹏 飞 等 智 慧 矿 山 发 展 与 展 望 87 备软硬件的可靠性、 惯性导航控制技术、 工作面视频 监控技术、 煤矿精细地质构造高分辨三维地震勘探 技术、 地理信息及煤层跟踪技术[5]。 对于煤矿的安全保障， 有必要研究智能化矿井 物探装备、 基于水化学原理的水文环境监测传感 器[16]、 煤矿火灾产生的典型灾害气体和温度遥测传 感器[17]。此外， 还需要根据实际应用环境， 对部分 传感器增加视、 听、 振动、 雷达等功能。 3 8 开发智慧决策应用 智慧矿山要想稳定地实现自动运行， 最重要的 是要具有各种高度可靠的智慧决策应用。开发这些 智慧决策应用需要开展以下重要工作。 1搭建统一的智慧矿山决策平台。该平台包 括矿端平台和云端平台， 其中具有强大数据处理能 力、 能保证多用户同时流畅运行的云端平台更重要。 建设智慧矿山决策平台需要具备的条件 ①统一技 术架构， 保证海量源数据、 各类智慧决策模型顺畅接 人 ； ② 统 一 数 据 描 述 ， 保 证 源 数 据E T LExt/Ct- Trans-Load,抽 取 -转 换 -加 载 ） 处理的高效 性 ； ③构建先进的数据处理框架， 保障海量数据的 实时分析与处理， 并保证结果快速响应； ④提供标 准 化 的 自 助 服 务 ， 通 过 快 速 迭 代 加 速 获 取 分 析 结果） ]。 “ 开发各类业务专业应用软件。矿山企业每 时每刻都在产生信息数据， 为了使这些海量的信息 资源得到深人利用， 需要分门别类地研发适用的应 用软件， 从而进行矿山的智慧决策。这些应用软件 的研发应做到 ①能进行大数据挖掘分析， 为矿山 各种业务环节的协同运行自动提供执行方案； ② 能 进行深度学习， 从而持续完善相关决策模型； ③ 能 够对多系统、 多专业的数据进行融合分析； ④不同 软件之间能实现数据的无缝交互。 4结语 依据 国务院办公厅关于进一步加强煤矿安全 生产工作的意见 （ 国办发〔 2013〕 99号） 关于煤矿建 设和生产机械化、 自动化、 信息化、 标准化的“ 四化” 精神， 全力推进中国煤矿的智慧化建设， 是确保煤炭 工业安全、 高效、 经济、 绿色发展的必然选择。智慧 矿山是矿业科技创新的前沿方向， 也是矿山行业可 持续发 保 。 参考文献（References [ 1 ] 何敏.智慧矿山定义探讨）].工矿自动化， 2017,43 92-16. 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