金樹軍

(中煤科工集團沈陽研究院有限公司,遼寧撫順 113122)

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,為各行業(yè)的發(fā)展提供了便利,尤其是當(dāng)國家提出工業(yè)4.0與智能制造戰(zhàn)略時,給礦山的智能化發(fā)展帶來了機遇。礦山要抓住這一機遇,實現(xiàn)自身的轉(zhuǎn)型升級,不斷提升礦山建設(shè)的智能化水平。國家層面提出的智能化戰(zhàn)略,為信息通信技術(shù)與制造業(yè)相結(jié)合提供了政策優(yōu)勢,在此背景下,礦山為實現(xiàn)自動化、信息化以及數(shù)字化建設(shè)都需要重視對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用,利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)智能礦山的打造,建設(shè)智能礦山,才能更好的推動礦山的發(fā)展。

1 智能礦山與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

從本質(zhì)上說,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)屬于一種深度數(shù)據(jù)處理與高級建模方法,對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能礦山進行研究,首先需要建立機器、原材料、控制系統(tǒng)以及信息系統(tǒng)與產(chǎn)品之間的聯(lián)系,從而實現(xiàn)萬物互聯(lián),達到數(shù)據(jù)實時傳輸、實時處理、智能控制以及組織優(yōu)化的目的。其次,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能礦山的設(shè)計和應(yīng)用能極大的提升礦山工作效率,合理分配資源,全面感知生產(chǎn)數(shù)據(jù),并通過建模的方式處理數(shù)據(jù),進而更好的控制礦山運行的整個流程。最后要搭建智能礦山,就離不開工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是智能礦山建設(shè)的基礎(chǔ),只有對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有深入的了解,才能搭建出更加智能的礦山[1]。

智能礦山的設(shè)計主要體現(xiàn)在智能傳感設(shè)備上,智能傳感設(shè)備能直接感知礦山運行的各個流程,并及時處理礦山運行過程中的問題,此外,還能實現(xiàn)資源共享,將人與物之間聯(lián)系起來,更好的共享資源。具體而言,智能傳感設(shè)備將所感知的數(shù)據(jù)自行處理,隨即深度學(xué)習(xí),然后通過綜合分析得出最優(yōu)的處理方案,進而提升礦山生產(chǎn)的安全性以及效率,極大的降低生產(chǎn)成本[2]。礦山要實現(xiàn)智能化,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用是基礎(chǔ),更為重要的還要具備先進的開采工具以及技術(shù),包括開采需要的設(shè)備、工藝等,這是保證工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)得以順暢應(yīng)用的前提,有了先進的開采技術(shù)以及設(shè)備,才能更好的應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),發(fā)揮工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的價值。

2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能礦山研究與設(shè)計

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要實現(xiàn)有序應(yīng)用需要建立全方面的互聯(lián)互通體系,從本質(zhì)上看,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計主要涉及到三方面:一是網(wǎng)絡(luò)體系設(shè)計;二是數(shù)據(jù)體系設(shè)計;三是安全體系設(shè)計。對不同體系設(shè)計完善后,才能更好的對礦山數(shù)據(jù)進行感知、收集與處理,實現(xiàn)智能化的操作[3]。

2.1 網(wǎng)絡(luò)體系設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)體系設(shè)計的核心在于網(wǎng)絡(luò)支持,網(wǎng)絡(luò)能保證智能礦山互聯(lián)互通,并且達到順利運行的效果。網(wǎng)絡(luò)化是一種交互狀態(tài),即將不同或相同的網(wǎng)絡(luò)與礦山的系統(tǒng)、裝備以及人員連接起來,達到萬物互聯(lián)的狀態(tài)[4]。而礦山要實現(xiàn)智能,需要搭建順暢的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),利用網(wǎng)絡(luò)處理相關(guān)數(shù)據(jù),礦山在智能化的建設(shè)中一旦缺少網(wǎng)絡(luò)支持,將無法開展數(shù)字化的交流,礦山數(shù)據(jù)無法及時處理,直接影響礦山運行的質(zhì)量與效率。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要運用的是射頻識別技術(shù),射頻識別技術(shù)能自動識別物流、人流,并及時反饋信息,實現(xiàn)互聯(lián)互通[5]。而在礦山生產(chǎn)管理中,需要用到的網(wǎng)絡(luò)是太網(wǎng),大數(shù)據(jù)與工業(yè)云服務(wù)結(jié)合,推動礦山的智能化水準(zhǔn)。構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)體系設(shè)計的主要為網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、標(biāo)識解析以及應(yīng)用支撐體系三部分,只有設(shè)計健全的網(wǎng)絡(luò)體系,才能確保信息數(shù)據(jù)之間的流通,實現(xiàn)數(shù)據(jù)無縫對接。

2.2 數(shù)據(jù)體系設(shè)計

數(shù)據(jù)體系的設(shè)計也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)計的重要內(nèi)容。礦山智能化的核心是數(shù)據(jù),即只有充分利用好數(shù)據(jù)才能更好實現(xiàn)礦山的智能化。從本質(zhì)上說,數(shù)據(jù)的傳輸與使用是礦山智能化的基礎(chǔ),數(shù)據(jù)連通礦山的各個系統(tǒng)[6];但要處理好數(shù)據(jù),就必須采用統(tǒng)一的礦山數(shù)據(jù)識別方法和處理方法,以方便系統(tǒng)的識別與處理。數(shù)據(jù)體系的設(shè)計主要包括四部分的內(nèi)容:即設(shè)備、環(huán)境、生產(chǎn)管理以及外部數(shù)據(jù)。設(shè)備數(shù)據(jù)指的是礦山開采相關(guān)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)[7];環(huán)境數(shù)據(jù)則是礦山周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)感知;生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)即礦山生產(chǎn)過程中、生產(chǎn)后產(chǎn)生的數(shù)據(jù);外部數(shù)據(jù)則是上述三部分的其他數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)共同構(gòu)成礦山運行數(shù)據(jù),是礦山智能化建設(shè)必不可少的數(shù)據(jù)[8]。在獲取相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,進行數(shù)據(jù)的交換、處理、從而給出最優(yōu)的生產(chǎn)管理方案,方便礦山的智能化管理。

2.3 安全體系設(shè)計

安全體系設(shè)計是確保礦山智能化建設(shè)的重要環(huán)節(jié),因此要重視安全體系設(shè)計的工作,提升礦山開采的精確度。安全體系設(shè)計一方面要保證數(shù)據(jù)的安全,同時也要保證管理、應(yīng)用方面的安全。這樣才能保證工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能化建設(shè)[9]。尤其是目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)常被攻擊的問題,更需要重視網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計,減少公共互聯(lián)網(wǎng)受到攻擊的可能性。網(wǎng)絡(luò)不安全從宏觀層面說不利于國家經(jīng)濟運行以及人民群眾的安居樂業(yè),從微觀層面說不利于礦山的智能化建設(shè),所以當(dāng)網(wǎng)絡(luò)逐漸開放、信息以及自動化時,更加需要重視安全在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的工作[10]。當(dāng)前在安全設(shè)計上,通常采用分層分域以及防護邊界的方式來達到安全設(shè)計的要求,在邊界防護上主要為防火墻、訪問權(quán)限等措施[11],并且安全體系在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的地位越來越高[12]。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全是礦山智能化實現(xiàn)的保障,所以應(yīng)在安全體系的設(shè)計中更多的關(guān)注礦山設(shè)備以及控制上的安全,并且還應(yīng)強調(diào)個性化安全措施,針對不同的礦山運行要求制定個性化的定制服務(wù),以保證礦山安全運行。此外,安全體系的設(shè)計應(yīng)貫穿礦山系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié),確保礦山的各個環(huán)節(jié)都能得到安全保護,防止礦山數(shù)據(jù)泄露,推動礦山智能化建設(shè)。

3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能礦山未來研究與設(shè)計

礦山要實現(xiàn)智能化,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用必不可少,與此同時,除了重視工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計外,還應(yīng)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能礦山的未來發(fā)展進行研究,從而對智能礦山有全面的認識并推動智能礦山的進一步發(fā)展[13]。尤其在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能不斷發(fā)展的當(dāng)前,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)隨時更新,隨時做好準(zhǔn)備與傳統(tǒng)制造業(yè)融合,進而實現(xiàn)更大范圍的智能化發(fā)展。

未來礦山智能化首先是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計上應(yīng)傾向于搭建多層架構(gòu)體系,發(fā)揮架構(gòu)對礦山建設(shè)的優(yōu)勢;其次在技術(shù)上應(yīng)強化網(wǎng)絡(luò)技術(shù),確保網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與設(shè)備緊密結(jié)合,實現(xiàn)萬物互聯(lián)[14];再者在數(shù)據(jù)上,要更好的收集、分析和處理數(shù)據(jù),并從數(shù)據(jù)中得出反饋,發(fā)揮數(shù)據(jù)的優(yōu)勢;最后在安全設(shè)計上應(yīng)進一步開展安全設(shè)計,延伸網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)系統(tǒng),確保數(shù)據(jù)收集以及設(shè)備使用的安全性[15]?？梢哉f,數(shù)據(jù)、安全以及網(wǎng)絡(luò)三者對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能礦山建設(shè)十分重要,無論是當(dāng)前的研究與設(shè)計,還是未來的發(fā)展趨勢,數(shù)據(jù)、安全以及網(wǎng)絡(luò)都是必須要考慮的重點,只有對數(shù)據(jù)、安全以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)計好了,才能充分發(fā)揮工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的價值,找準(zhǔn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能礦山建設(shè)的定位,制定設(shè)計目標(biāo),一步一步實現(xiàn),從而搭建更加穩(wěn)固、結(jié)實的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)推動礦山實現(xiàn)智能化,提升礦山開采效率與質(zhì)量。

4 結(jié)語

礦山智能化建設(shè)是順應(yīng)時代發(fā)展要求的舉措,而要實現(xiàn)礦山智能化需要借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),那么要建設(shè)智能化的礦山首先應(yīng)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有所了解,在了解的基礎(chǔ)上分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與礦山智能化建設(shè)之間的聯(lián)系,從二者的聯(lián)系出發(fā),進行思考與設(shè)計,確保工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)較好的適應(yīng)礦山智能化要求。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能礦山的設(shè)計主要在網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)以及安全三方面,做好網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)以及安全設(shè)計工作,就能推動礦山實現(xiàn)智能化。