从感知矿山到智慧矿山
【摘 要】阐述了感知矿山的系统结构,探讨了伴随着 IT 技术、通信技术
的发展而出现的物联网这一新的基础设施,并展望从感知矿山的发展到智慧矿山
的趋势和美好前景。
【关键词】感知矿山;物联网;智慧矿山
0.前言
随着实时矿山测量、GPS 实时导航与遥控、GIS 管理与辅助决策、3DGM 的
应用,一些国际大型露天矿山已可在办公室生成矿床模型、矿山采掘计划,并与采
场设备相联系,形成动态管理与遥控指挥系统;专家系统、神经网络、模糊逻辑、
自适应模式识别、遗传算法等人工智能技术、GPS 技术、并行计算技术、射频识
别技术、面向岩石力学问题的全局优化方法、遥感技术等已在矿山地质勘探调查
与测量、矿山设计、矿山开采、矿山灾害遥感预报等领域得到应用。随着人类的
不断努力和科技的飞速发展 ,矿山已从原始矿山、人力矿山、机械矿山发展到信
息矿山、感知矿山、数字矿山,并将迈向绿色矿山、智能矿山、智慧矿山。
1.感知矿山概述
感知矿山是物联网技术在煤炭行业的成功应用。感知矿山建设相当于将原本
各自运行的系统体系通过信息化的神经网络连为一体,并通过云计算机技术集中
处理大量数据,从而为矿山装上一个数字化的大脑。感知矿山通过全面感知,对
矿区的人(人员定位、无线通信)、设备(综合自动化)、环境(安全监控、矿压
监控等)全面感知,并通过高速网络实现全面覆盖,同时还具有直观形象的应用,
通过 3D GIS 矿区全息展示,来全面感知矿山[1]。作为物联网应用的一个重要领
域,感知矿山是通过各种感知手段,实现对真实矿山整体及相关现象的可视化、
数字化及智能化,即将矿山地理、地质、矿山建设、矿山生产、安全管理、产品
加工与运销、矿山生态等综合信息全面数字化,将感知技术、传输技术、智能技
术、信息技术、现代控制技术、现代信息管理技术等现代采矿机矿物加工技术紧
密结合,构成矿山人与人、人与物、物与物相联的网络,动态详尽地描述并控制
矿山安全生产与运营的全过程,以高效、安全、绿色开采为目标,保证矿山经济
的可持续增长,保证矿山自然环境的生态稳定。
2.感知矿山系统结构
煤矿矿区综合信息化系统是将先进的自动控制、通信、计算机、信息和现代
管理等技术相结合,将企业生产过程的控制、运行与管理作为一个整体,提供整
体解决方案,以实现企业的优化运行、控制和管理,从而提高企业核心竞争力。
综合自动化是煤矿实现高产、高效的有效手段,对提高煤矿的生产运行状况、安
全水平、事故灾害预测预报以及生产业务管理具有重要作用。针对目前煤矿的需
求,推出高效、可靠、安全的自动化网络系统。以矿井综合自动化信息平台为主
体,采用矿用光纤工业以太网和工业现场总线等技术共同构建综合数字化信息传
输平台[2]。
2.1 感知层
感知层设备由大量感知环境、机电、人员等的传感器构成,例如:风速、风
压、温度、转速、振动、电压、电流、功率等传感器,甲烷、CO、CO2、O2、
锚杆压力、钻孔应力、顶板离层环境等传感器,跑偏、堆煤、烟雾、皮带打滑等
传感器,煤仓料位计、水位计等传感器以及摄像机、RFID 人员定位等。这些传