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智慧矿山系统工程与关键技术研究

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【摘要】：随着我国现代化经济改革开放，国内煤矿产业发展模式也趋于数据化和智能化。智慧矿山系统工程的研究有效促进了行业的改革，而越来越多的智能矿山灌浆技术的开发，更是让煤矿产业获得了工业化产业和数字化的双向发展。本文针对智慧矿山系统工程和关键技术进行研究分析，望能够为相关单位提供参考。

【关键词】：智慧矿山；系统工程；关键技术研究

智慧矿山的开发一方面减少了矿难事故的发生，另一方面降低了矿山的开发和运用成本，极大促进了该产业的改革和进步。目前，常见的智慧矿山系统工程和关键技术包括了多层分析、建筑信息模型技术等，全面提升和优化了煤矿产业的各项建设。

1.简述智慧矿山的概念和定义

智慧矿山具有自动化和数字化、性能感知等特点。在初期智慧矿山的立足技术是自动化，并从单机自动化开始实现了多个别生产环节的自动化，最终建立了以工业以太网为核心的综合自动化平台，最终实现矿山设备管理和灾害感知控制。当前，智慧矿山技术涉及到了云计算、虚拟现实等技术，丰富了智慧矿山的实现传感信息感知，自动化控制数据，实现数据通信和智能决策等功能。此外，智慧矿山的内部企业也包含了财务管理和智慧信息经营决策体系，有效促进和优化了智慧信息决策的完善。

2.分析智慧矿山建设现状存在的问题和不足

2.1体系缺乏科学的数据支撑

智慧矿山的建立涉及到许多信息数据，但是因为信息数据的种类多，处理难度大，在后期处理元数据系统分析、接口数据通信以及机电、通信管理部门信息时候也存在很多问题。一方面这是因为智慧矿山资源管理部综合所致，因系统的独立性和工作内容的分散，各个专业的数据都不能够整合运用，最终会影响采矿企业的各项决策；另一方面，煤矿企业的信息化建立渠道和信息分类存在竞争问题，行业内部存在数据信息对立，数据处理不当的问题，最终出现了多个信息模式，后期处理不兼容，形成了多个信息孤岛。

2.2智慧矿山的监测能力不足

智慧矿山需要具备相应的感知能力，以此来保证多个信息环节的信息流畅性和稳定性。为了保证智慧矿山的运行质量，相应的单位应当针对矿山的各个信息数据环节做好传感器维护、保养以及管控工作，预防对整个系统造成数据错误或警报问题。此外，整个监控视频、人工数据监控音频在处理中也可能存在不同数据之间的信息整合失常的问题。

3.智慧矿山的系统工程

智慧矿山是基于数字矿山、物联网和云计算而建立的现实矿山与数字矿山的融合，以实现对矿山的感知、控制和智能服务，新型矿山企业转变发展方式、实现科学发展的必经之路。企业的发展前景的快速之处就是要让智慧矿山为矿山信息化建设取得便捷服务，使其对矿山的安全生产和生产效率以及和谐的发展起到推动作用，如此才可为智慧地球供应一份长期的持续的稳定的支持，完成绿色矿山、安全矿山、信息化矿山，促进智慧矿山的快速成长。现针对智慧矿山系统工程的相关技术和系统进行以下总结分析。

3.1系统设备层

智慧矿山系统应当要通过数据采集、数据信息分析和数据感知等多个环节，相应的智慧矿山系统的底层信息包括了矿山生产环境、生产过程监测分析等内容，最终为智慧矿山的各项研究提供了相应的数据。此外，各项信息执行研究可知，掘进开采、机电管理和探测设备等自动化系统都有一定的升级。

3.2传输和汇接层对接分析

智慧矿山的原始数据都需要经过无线电、有线数据网络和以太网等信息予以传输。当主机接到数据后，需要通过多种数据联通的方式接入内容，并且获得协议，且物联网设备的数据采用消息列队的方式实现了传输控制，整个传统的工业自动化设备也可以采用POC处理模式，此外，自定义ETL组件或者开源工具进行处理，最后针对其半结构化数据、结构化数据进行分类管理（如图1所示）。

（图1智慧矿山系统分层图）

3.3数据分析层研究

考虑到智慧矿山中涉及到大量的数据信息和结构内容，在后期分析中需要采用多种数据分析方式来分析各个组件的运行方式、方法，相关单位可以针对DOCKER技术的容器层进行改革，并在统一的数据基础上增加多种异构的业务分析应用模型。在此基础上针对数据的海量结构化和实时流量计算工具进行处理测控数据和非结构化数据分析。

3.4三维激光扫描技术

三维激光扫描技术可以用于建立一个可行的三维矿山模型，且针对激光扫描的特点实现数据高分辨化、自动化和非接触性。进而实现三维立体化矿区管理，最终分析矿山的进度，了解采井的相关信息，最终精准观测矿山变形，保证工作人员的生命健康。

3.5建筑信息模型技术

建筑信息模型技术可以适用于多种类型的工程设计和管理，并在特殊的生产环境中实现设备进度管控、通风处理和排除控制等，快速计算多个方案的可行性和针对性，最终实现模型建设，减少地下灾害发生。

3.6异构业务承载技术研究

考虑到智