摘要：該文分析了煤礦在智慧礦山建設中的幾個關鍵方面：1）煤礦的整體規(guī)劃設計；2）數(shù)據(jù)采集層建設；3）工業(yè)環(huán)網和辦公信息網的建設；4）一體化監(jiān)控系統(tǒng)和綜合管理辦公信息系統(tǒng)建設；5）智能決策支持系統(tǒng)；6）人才培養(yǎng)。分析了生產過程、生產環(huán)境、生產設備對可靠性要求高，為了保證生產的正常進行，智慧礦山建設過程要將生產和辦公管理系統(tǒng)分開進行建設。還有我國現(xiàn)階段智慧礦山建設中的問題。

關鍵詞：智慧礦山建設；整體規(guī)劃設計；數(shù)據(jù)采集層；信息系統(tǒng)

中圖分類號：TP302.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）02-0427-02

1 概述

2010年11月，國家安全總局和煤監(jiān)局通過了感知礦山的物聯(lián)網示范工程的技術方案。如今，我國也提出了用物聯(lián)網技術和信息技術打造“智慧礦山”改變傳統(tǒng)的生產管理模式，智能化采礦機械裝備將大量應用于煤礦生產過程中?！爸腔鄣V山”是建立在礦山數(shù)字化基礎上的能夠完成礦山企業(yè)所有信息的精準實時采集、網絡化傳輸、規(guī)范化集成、可視化展現(xiàn)、自動化操作和智能化服務的數(shù)字化智慧系統(tǒng)。智慧礦山建設要綜合考慮地測、經營、管理、環(huán)境、資源、安全和效益等各種因素，使煤礦實現(xiàn)整體協(xié)調優(yōu)化，在保障安全生產的前提下，達到提高其整體效益、市場競爭力和適應能力的目的。實現(xiàn)煤炭企業(yè)的轉型跨越式發(fā)展。

2 智慧礦山建設的內容分析

智慧礦山建設是一個龐大的系統(tǒng)工程，涉及煤礦的安全生產、經營管理和人員管理等多個領域，智慧礦山系統(tǒng)只有做到對這些領域的數(shù)據(jù)實時采集、更新，保證數(shù)據(jù)的準確性；對這些領域的數(shù)據(jù)進行存儲和充公利用分析，才能不斷的實現(xiàn)煤礦整體協(xié)調優(yōu)化，才能提供決策信息和解決方案，最大地發(fā)揮它的作用。要保證智慧礦山建設成功，以下幾方面的建設是關鍵。

2.1 煤礦的整體規(guī)劃設計

智慧礦山建設是在數(shù)字礦山的基礎上來完成的，煤礦的生產過程、安全監(jiān)控、經營管理、煤炭銷售等領域都要進行信息化建設，這些領域的信息化建設可以分步實施。煤礦在智慧礦山建設時不進行整體規(guī)劃設計，不對這些領域的信息系統(tǒng)提出面向智慧礦山系統(tǒng)的技術要求和功能需要，這些信息系統(tǒng)建成后可能成為“信息孤島”，不能接入智慧礦山系統(tǒng)；智慧礦山系統(tǒng)不能對各類信息進行統(tǒng)一管理、共享和綜合利用分析。這將增加智慧礦山系統(tǒng)與各信息系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)互訪環(huán)節(jié)，造成數(shù)據(jù)實時性差和更新時間長等問題，使智慧礦山系統(tǒng)不能提供準確的決策信息和解決方案。這幾年國內許多煤礦都進行了數(shù)字礦山建設，許多系統(tǒng)進行了信息化改造，但存在著各部門各建自己的信息系統(tǒng)，只局限于本部門的應用，當進行綜合自動化系統(tǒng)建設時，礦井各生產環(huán)節(jié)的設備監(jiān)控不能完全接入，需要進行信息化改造，造成資金投入的增加。所以煤礦在建設智慧礦山前就要進行整體規(guī)劃設計，減少全礦的資金投入，提高各系統(tǒng)的集成度，實現(xiàn)各系統(tǒng)的統(tǒng)一管控，從而實現(xiàn)智慧礦山系統(tǒng)對各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)一分析。

2.2 數(shù)據(jù)采集層建設

這一層主要完成的是信息的感知與采集， 通過無線讀卡器、傳感器、視頻攝像頭等設備， 完成物聯(lián)網應用的數(shù)據(jù)采集和設備控制功能。并對實時采集的數(shù)據(jù)信息進行修復、篩選和編碼， 將有用的信息上行傳送， 重復的信息屏蔽刪除， 從而降低網絡的傳輸壓力和上層對信息的解析壓力， 提高傳輸速度。

井下和地面生產設備運行現(xiàn)場環(huán)境惡劣，干擾因素多，因此這一層在建設時要保證各數(shù)據(jù)采集設備的靈敏度和抗干擾能力、采集數(shù)據(jù)的準確性、實時性。并保證能夠獨立對采集的數(shù)據(jù)進行簡單處理。例如井下人員定位系統(tǒng)現(xiàn)在普遍采用2.4G的高頻無線讀卡技術，當一個讀卡器在同一區(qū)域多次讀到同一卡時，就要對重復的信息屏蔽刪除，地面人員查看時只顯示唯一的工人信息，正確反應這一區(qū)域的人員情況。這一層建設時必須保證數(shù)據(jù)在上傳前的正確性和接收的數(shù)據(jù)進行校驗糾錯等功能。

2.3 工業(yè)環(huán)網和辦公信息網絡的建設

智慧礦山系統(tǒng)要對地測、生產現(xiàn)場、設備等各方面的數(shù)據(jù)進行綜合分析，統(tǒng)一利用，并對生產過程的相關設備進行控制。這就要求在全礦范圍內建設一條可靠性高的高速度、大帶寬、雙向通信的工業(yè)環(huán)網。這個網絡能夠實時傳輸語音、視頻和數(shù)據(jù)。它的基礎是工業(yè)以太網技術，所有設備、人員與生產現(xiàn)場信息通過這個環(huán)網傳輸?shù)揭惑w化監(jiān)控系統(tǒng)中。目前國內主要有三種基于光纖傳輸介質的環(huán)網。第一種是工業(yè)以太網交換機建成的井下環(huán)網；第二種是基于GEPON（礦用無源光纖網絡）技術建成的井下環(huán)網；第三種是基于MCTP（礦用光纖多通道傳輸）技術建成的井下環(huán)網。這三種技術建成的環(huán)網實現(xiàn)了三網合一，將生產監(jiān)測監(jiān)控子系統(tǒng)集成到統(tǒng)一的傳輸平臺上。但三種技術有各自的特點，煤礦根據(jù)自身條件選擇一種符合本礦生產發(fā)展需求的網絡技術構建自己的工業(yè)環(huán)網。

辦公信息網是面向全礦的“人、財、物”的管理系統(tǒng)和日常辦公系統(tǒng)的網絡，是基于Intranet結構的企業(yè)辦公網，這一網絡和互聯(lián)網相接，是智慧礦系統(tǒng)獲取外部支持的重要途徑。但網絡安全的建設非常重要。網絡安全建設包括兩大方面：1） 工業(yè)環(huán)網與辦公信息網之間的安全，工業(yè)環(huán)網要對生產過程進行控制，，安全級別高，所以在和辦公信息網相連時要做好兩網之間的隔離，也要保證兩網之間的數(shù)據(jù)正常交換；2） 辦公信息網與互聯(lián)網之間的安全，互聯(lián)網是不安全的，存在有黑客入侵等危險，影響辦公信息網正常工作，為保證智慧礦山系統(tǒng)的正常運行，并且可以獲得外部支持，辦公信息網的安全工作一定要做好。

2.4 一體化監(jiān)控系統(tǒng)和辦公信息系統(tǒng)建設

煤礦生產過程對安全性、實時性要求較高，而且煤礦的各種安全監(jiān)控系統(tǒng)要絕對安全運行。這就要求井下、地面生產過程的所有監(jiān)控系統(tǒng)必須有可靠的運行環(huán)境。一體化監(jiān)控系統(tǒng)主要集成了通風機集控系統(tǒng)、井下供電集中控制系統(tǒng)、現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)等和生產密切相關的各個系統(tǒng)，并對一些系統(tǒng)進行控制操作，這些系統(tǒng)工程相互銜接，共同運行來保證煤礦的安全生產。一體化監(jiān)控系統(tǒng)對數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲和分析，處理工業(yè)環(huán)網中的各系統(tǒng)產生的數(shù)據(jù)并產生相應的控制命令，實現(xiàn)智能生產和智能監(jiān)控。

辦公信息系統(tǒng)集成煤礦人員管理系統(tǒng)、經營管理、OA辦公等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)相互依賴，相互制約，彼此之間有數(shù)據(jù)交換，對這些系統(tǒng)產生的數(shù)據(jù)進行部門間的共享使用，綜合分析。并對來自一體化監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行信息匯總和分析。智慧礦山建設最終將融合整個煤礦所有生產和管理信息、資源， 實現(xiàn)智能化管理。

2.5 智能決策支持系統(tǒng)

這是智慧礦山建設中最能體現(xiàn)“智慧”兩字的系統(tǒng)，是整個智慧礦山的最高級別的智能系統(tǒng)，是在實現(xiàn)了智能生產和智能監(jiān)控、智能管理以后， 一個煤礦的所有信息已經實現(xiàn)了數(shù)據(jù)層面的互通和共享，建立了實時數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫來對這信息數(shù)據(jù)進行存儲，并采本行業(yè)先進的數(shù)據(jù)分析模型， 對所有數(shù)據(jù)匯總處理，而且要保證這些數(shù)據(jù)是準確的、實時的，在不斷更新的，相當于將一體化監(jiān)控系統(tǒng)和綜合管理辦公信息系統(tǒng)產生的大量數(shù)據(jù)通過云計算技術集中處理，對這些數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘，發(fā)現(xiàn)影響煤礦安全生產、制約煤礦發(fā)展關鍵因素，從而為礦山的安全生產和長遠發(fā)展提供裝決策支持，并發(fā)現(xiàn)煤礦自身的不足，提出合理的改進建設，促進煤礦管理的轉型發(fā)展整體協(xié)調優(yōu)化。實現(xiàn)煤礦的粗放管理向精細管理的轉變。

2.6 人才培養(yǎng)

智慧礦山系統(tǒng)是一個龐大的系統(tǒng)工程，要保證好的建設效果和運行效果，必須對我國煤炭企業(yè)進行人才培養(yǎng)。一是要培養(yǎng)現(xiàn)代信息化企業(yè)的管理干部隊伍，讓他們從根本轉變觀念，探索出信息化、智能化下的煤礦管理新制度；二是專業(yè)技術人才的培養(yǎng)，煤礦實現(xiàn)生產智能化、監(jiān)控智能化、管理智能化，這就要求從事煤礦生產的工人必須有較高的技術水平，可以適應新的裝備，同時可以維護智能系統(tǒng)的正常運行。

3 結論

在智慧礦山建設過程中只有注重以上幾個方面工作，才保證智慧礦山的建設的成功，才能發(fā)揮智慧礦山的作用。但是，智慧礦山的建設在我國剛剛起步，要想取得好的建設效果，實現(xiàn)我國煤炭企業(yè)轉型發(fā)展。國家、煤炭企業(yè)和信息技術相關企業(yè)必須緊密協(xié)作。因為在我國的智慧礦山建設中還存在以下問題： 1） 智慧礦山技術發(fā)展還不全面。煤礦井下生產環(huán)境惡劣、情況復雜， 依照現(xiàn)有技術還不能完全應用于井下， 造成井下一些系統(tǒng)不能接入。2） 產業(yè)化問題。智慧礦山還有一些相關的智能化設備和系統(tǒng)還沒有形成產業(yè)化生產，當前只局限于學校和科研院所，所以智慧礦山建設在我國還有很長的路要走。

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