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摘要：本文首先是对我国进行矿山信息化建设的现状和问题以及意义等展开了一个全面的分析和讨论。其次是对智慧矿山的具体概念以及重要特征进行了相对完整的总结。文章的最后就是对智慧矿山具体如何进行实现的具体方法策略进行了阐述。另外还说明了建设智慧矿山过程中的一些技术要求和标准。主要目的就是，希望能为我国能够尽快对矿山信息进行全面信息化能对先进智能的技术装备进行研发和推广。
关键词：智慧矿山;建设现状；重要特征；矿山全面信息化；先进智能；
引言
在我党十八大会议的精神指领下，各行各业的智慧发展方兴未已，尤其是为代表的“智慧城市”正在蓬勃向上发展。而智慧化的浪潮也必将涌向矿山行业，智慧矿山属于科技研究的先进技术领域，目前还处于起步阶段，可以说还只是在进行理论研究。对于智慧矿山的定义、关键技术、信息化标准、框架等已有一些学者进行了研究，但令人真正在意的智慧化实现和其在矿山业务领域某一方面的表现，以及阐述智慧化全局实现的研究较少。下文将主要围绕智慧矿山的特征和实现策略展开研究。
一、我国矿山信息化建设的现状和具有的问题
（一）我国矿山信息化建设的现状
首先是矿井的自动化这一方面，我国已经经过了单机的自动化和单一生产环节的自动化等初始阶段，现今已然处于综合性的全矿井自动化。并且我国现今的大部分煤矿都是使用自动化软件平台和高速以太网的智能化软件平台，对矿井中各个种类的监测环境系统、整合自动控制生产环节的系统都已经基本完成。另外，由于连接了矿井的信息管理系统，对管控的一体化也因此已经基本得到了实现。
其次是矿山的井下传输网络技术这一方面,已经有了明显性的改变。煤矿厂中大多已经使用的是千兆以上的工业性以太网，对煤矿厂中语音、视频以及数据的真实可行性都进行了有效保障[1]。另外，有一些建设信息化程度比较高的煤矿也很好的应用了无线传输技术。再次就是对装备进行智能化的这一方面，我国很多企业和科研院已经成功的研制出了对煤矿生产环节进行覆盖的装备，对于采煤机的记忆性割煤技术、液压支架跟机的自动化技术、协调并控制主运煤线技术等都基本得到了实现。另外还对煤矿的井下工作人员进行了大幅度的减少，对所有作业人员的工作强度也进行了大幅度的降低。最后就是信息化安全生产的这一方面，已经从最开始只有单一功能的监控系统转变成了具有检测矿压、监控排水、监控矿井安全等的综合性系统。另外，通过有机的结合信息管理和煤矿生产,建立起了一个综合性的全矿井自动化信息管理平台,这一平台中包含矿井的生产和安全以及调度和指挥等多种多样的业务管理功能，并且还提供了许多有用的数据给矿山具体的运行生产和管理经营。
（二）我国矿山信息化建设具有的问题
（1）信息化标椎的制定严重滞后。矿山信息化的建设当中，中国中国制定相关标椎的节奏慢于厂商系统开发节奏，使种类众多的的系统之间分类编码、存储格式、数据描述各异，元数据标椎也各不相同，信息集成方式和通信接口、传输协议不一致、不统一。
（2）缺乏多学科的交叉应用。理想的矿山信息化的系统应该是集采矿、地测、安全、机电、管理、通信等学科交叉集成的应用，这需构建一个开放包容的公共平台，可以集成每个学科知识的软件应用，提供高效的分析融合服务，可惜当前还未出现这样的平台[2]。
（3）重硬件、轻软件。重硬件、轻软件是中国的矿山信息化方案设计中广泛存在的问题现象，据不完全统计，煤炭业在信息化建设当中，硬件投资占总投资的百分之七十，软件投资仅占百分之二十左右，所以无法有效利用煤炭企业的信息资源，很难使矿井的实际生产需求得到满足。
（4）“信息孤岛”的现象严重。当前矿山信息化的相关子系统已经实现了网络化集成，但子系统之间无法共享和融合分析彼此的数据，产生大量的“信息孤岛”，信息技术的隐藏优势还未真正发挥出来。
（5）系统效率不高。中国大型的矿山企业的管理层级基本为集团总部、分公司和矿井三个等级，因各层级建设信息化的系统不一致，导致信息化的系统的复杂度增加，管理效率也变得不高，甚至一些矿山企业只是一味的增加系统维护人员和支出，并没有提升信息化系统的功效。
二、国外对智慧矿山建设的探索
自二十一世纪以来，现代技术得到了十分快速的发展，如今进行智慧矿山建设的标志就是智能化和数字化。矿山中定位技术，信息技术，以及自动化和通讯的技术的发展，让我国传承百年的矿业生产组织技术出现了大的转变。无人遥控式的采矿方式已经在一些发达国家，如美国、加拿大、瑞典等得以实现。加拿大实际上早在二十世纪初就开始对遥控操作采矿的技术进行研究了，同时在二十世纪的时候，加拿大就已经基本实现了对整个矿山进行遥控操作。除此之外，加拿大还制定出了一项能够对无人矿井进行实现的计划和规则。总而言之，无人采矿亦或者自动化的采矿模式已经是世界现今在采矿技术领域最需要革新的一点。就目前而言，国外的一些矿业巨头已然对智慧矿山有了一些基本的探索研究。例如加拿大在斯托比矿上建出了一个结合了无线电发射和有线电视的地下通讯技术，并且还在中央控制室当中安装了一系列功能性很强的宽带网络。这一矿场可以说在各个方面都已经实现了自动化的无人状态，整个矿场的设备都基本上是自动进行运行的，工人只需在井上进行遥控工作，井下已经基本不需要任何工作人员。
三、智慧矿山重要特征
随着社会步入现代化、信息化，矿山也随着中国信息化的发展而发展出了多种形式,出现了自动化矿山、信息化矿山和数字化矿山等多种形式的矿山形式。这几种形式的矿山概念的本质，有学者对其做出了详细阐述。对比自动化矿山、信息化矿山、数字化矿山等概念形式的发展状态,智慧矿山是新形式下的矿山产业，也是矿山产业在未来发展的新方向，这比原先的矿山技术水平更高，它实现了更精确且全方位的井上井下环境感知技术、具有更加靠谱的网络互联技术、还有更加精准的多学科融合的智能应用服务技术。它的重要特征具体如下:1.透彻感知。该矿山可以充分利用许多先进的传感器等设施得到数据,对其生产与运营时所涉及的测量、物资、地质、生产、井下环境(特别是重大危险源)、设施设备、人员等几乎所有因素的情况做到实时感知,且能够真实地得到精确的信息。2.深度互联。该矿山可以实现“人—人”、“人—物”、“物—物”之间深度互联技术。对于透彻感知所得到的实时信息，它可以对统一的元数据标准做出分类组织与编码,并通过统一的通信接口和传输协议建立畅通的信息交换通道,做到在各种智能系统下实现信息的深度互联,对多学科融合的研究提供了信息渠道[3]。3.高度智能。该矿山可以根据深度学习的数据库主动感知且智能分析最终形成一个最佳方案,且能够对其设计、生产、安全、运营等各个环节做出自动调控。这也是智慧矿山能够与其他矿山有所不同的最具代表性的特点,由于其他矿山的主要决策还是由人来进行，所以更能体现智慧矿山的技术水平。其高度智能化的技术水平主要体现在:①设备设施的智能化。成套智能化设备设施能够在其运行的所有环节全面高效的利用,还可以协同地执行其自动运营过程中做出的各项决策,最终采集到所有基础信息。②智能化的决策分析。可以根据多种大数据为其系统能够高效协同运营而做出恰当的解决策略,且能够实现多种应用的信息交换,最终做到多系统、多专业信息的综合解析。③知识库的深度学习。该矿山系统能够做到自主学习,且可以依据反馈的数据信息渐渐完善用于分析决策功能的数据库。④自动运行。矿山可以在没有人工操作的情况下实现独立且高效的自我运营,甚至运行效率还能够根据数据库的完善而渐渐提升。
四、智慧矿山建设对我国矿山发展的意义
随着社会的发展，采矿水平由原始阶段发展到机械化阶段再到数字化阶段,现在慢慢的走向矿山技术的最高形式，也就是智能化，只要能够实现智能化、那么危险的场所就能做到无人值守,这样就能够极大提高生产效率和安全水平，最终实现安全矿山、幸福矿山和和谐矿山的矿山环境。智能化是增大产率、保证安全的最佳方法之一[4]。从矿山技术的发展层面来看,随着社会发展矿山技术水平也在进步。在某种程度上我国矿山的技术水平已经达到国际领先水平。如果能够向智慧矿山方向发展,快速行动，我们就能在很短的时间内,从整体水平上率先达到国际领先水平。对于智慧矿山建设的目标,我们还有很大的发展空间:实现我国采矿技术和产品的智能化，实现矿山产业的大转型、矿山技术的大提高。
五、实现智慧矿山的可行途径
（一）制定智慧矿山技术规范和标准
矿山行业在正式开始建设智慧矿山以前，必须要提前对建设过程中一切的技术要求和技术标准进行制定，而且还要优先的制定关键技术的要求和标准。例如智慧矿山建设的评价标准和指标体系、分类矿山数据的方法和原则、矿山数据编码的通用性术语、矿上数据质量方面的具体要求、对矿山数据进行处理的具体规范、矿山数据库的具体要求、建设矿山大数据的技术要求、构建网络体系结构规范的要求、使用人机交互技术的要求等。
（二）实行矿山信息的全面数字化
我国矿山要想真正实现自动化的指挥运行和整个矿山信息的全面数字化，就一定需要有一个全面的基础性数据作为运行发展的首要支撑点。另外，在对智慧矿山进行设计以及设计好后进行运行的一整个过程当中，都要有一个统一的时间作为参照点，要对整个矿井的测量信息、安全信息、生产信息、洗选信息、地质信息、经营管理信息、机电运输信息、产品装车信息等一系列信息的数字化进行实现，而且这些信息还得是可以进行采集、储存、分析、传输的。
（三）研发和推广先进智能化技术与装备
最近几年，我国安全生产监督管理总局已经打算在煤矿行业等一些重点的行业开展机械代替人工，自动化控制减少人工运作的行动。这一行动实际上也属于我国实现智慧矿山的一条必经之路。我国矿山在进行智能开发采集煤矿的这一方面，首先需要做的是深入研究智能采煤的整套技术装备[5]。这一整个研究中包含对智能识别煤岩界面技术的研究、采煤机的记忆割煤技术、高分辨煤矿地质构造勘探三维地震技术、导航的惯性控制技术、视屏监控工作面的系统、保护性的一键启停系统、控制输送机的系统、跟踪煤层信息和地理信息的系统等。其次要做的是取得保证煤矿安全的基础信息，因此就需要研究分辨煤矿瓦斯灾害源的技术、对地质稳定性预测防治的技术、探测分辨矿井吐水灾害源的技术、监测矿山地表沉陷的遥感技术、矿井探测仪器的先进技术、传递煤矿中火灾温度的遥测技术等，另外，还有针对传感器加入震动、雷达、视觉等一系列的智能化技术。最后就是监控矿井运输的这一方面，我国现有的胶带称重设备的准确度较差，标校也十分麻烦复杂，促使自动调速的效果大打折扣。因此，非常有必有对不用接触的高精度在线称重装置进行研究发明。另外，若想对矿山生产进行有效协调，对煤质进行合理配比，就还需要对在线式的煤质监测系统进行研究发明。
（四）对智慧性的决策应用进行开发
智慧性的决策应用是真正实现智慧矿山的关键要素，并且其还能对矿山所有系统运行的自动化和高效性进行确保。而对于矿山进行智慧开发过程中需要运用的智慧决策应用首先要做的就是对以往各个专业应用间分散处理的低效率方式进行摒弃，然后在一个统一的目标下对一体化的集成系统进行构建。下面是开展工作所需的几个具体要点。
(1)对智慧矿山的决策性平台进行搭建，同时这一搭建当中还需包含一个有较强数据处理能力、能单独运行、能对多用户进行支持的云端平台。另外，这一平台还需满足以下的四点要求。第一点，技术架构必须是统一的，因为支持模型承载规范需要对技术架构进行统一构建，然后就是通过对大数据技术的应用，无缝接入各个种类的决策支持模型，对海量的源数据进行实现。第二点就是要对数据描述进行统一，要对矿山企业当中所有信息还有数据的范围进行梳理，然后形成一个相对统一的对数据进行描述的准则，从而实现对源数据进行加载、清洗、抽取转换等一系列的高效处理。第三点就是要使用最先进的数据处理框架，从而对实时处理分析海量数据进行实现，并确保分析结果能够快速得出。第四点就是要有进行自助性服务的能力，不管是对数据的加载、清洗还是抽取和转换，以及对一些前端应用的深度化分析都是要要能够提供相对标准化自动服务的。
(2)智慧矿山想要对具有矿山安全、矿山生产、矿山设备维养、矿山经营管理的专业性知识库进行构建，首先就要有一个相对统一的决策性支持平台才能保证智慧矿山决策的可靠性，也能促使智慧矿山通过实时的反馈进行优化完善。
(3)要对专业性的应用软件进行丰富的开发。就必须要先对矿山企业中数量庞大的信息数据进行充分的应用，要依据矿山运行过程中的所有环节开发出相对比较合适的专业性应用软件，例如智能分析诊断设备故障的系统、评估矿井下重点作业区域内安全风险动态的系统、智能指挥调度系统的系统、预测重大危险源的系统、排查管理隐患的系统、管理煤质的系统、管理设计的系统、进行预警的系统、管理应急的系统、对全面预算进行计划管理的系统等。另外还有管理人力资源的系统、管理财务的系统、管理成本的系统、管理物资的系统、管理运销的系统、管理客户关系的系统、管理供应商关系的系统等。最后，这一些应用软件还必须要具备以下四点要求，第一点要求是能对企业信息大数据进行挖掘和具体的分析,从而为整个矿山中所有系统的高效自动运行提出可行的解决方案。第二点要求是系统要本身具备自学习的功能，要能对整个知识库进行持续性的完善。第三点要求是要本身具备多专业性和多系统性的智能分析专业数据的分析融合性功能。第四点是软件和软件之间要具备不一样的交互数据性功能。
结束语
综上所述，我国对智慧矿山进行快速建设是很值得很有必要的，因为智慧矿山能对煤炭工业的高效发展、安全发展、绿色发展、经济发展等都进行保证。而且矿山行业若想要获得长久持续的发展就必须要进行科技创新，也就意味着必须要建设智慧矿山。上文就主要对智慧矿山的现状特征进行了分析探讨，然后在此基础上提出了一些建设智慧矿山的可行性策略，希望能提供一些帮助给我国的智慧矿山建设工作。
参考文献
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[2]谭章禄,韩茜,任超.面向智慧矿山的综合调度指挥集成平台的设计与应用研究[J].中国煤炭,2014(9):59-63.
[3]霍中刚,武先利.互联网+智慧矿山发展方向[C]//第三届煤炭科技创新高峰论坛——煤炭绿色开发与清洁利用技术与装备论文集.2016.
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[6]霍中刚,武先利.互联网+智慧矿山发展方向[J].煤炭科学技术,2016,44(7):28-33.
[7]薛霄,常静坤,安吉宇.智慧矿山服务系统的情境感知实现技术研究[J].计算机研究与发展,2014,51(12):2746-2758.