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      21世紀(jì)的前15年，互聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)飛速發(fā)展，給許多傳統(tǒng)行業(yè)都帶來了顛覆性變革。將高新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)裝備、管理融合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級正成為越來越重要的發(fā)展趨勢。智慧礦山正是在這樣的背景下提出和快速發(fā)展起來的。

　　煤炭資源開采是人類在地下進(jìn)行的生產(chǎn)活動。礦山地質(zhì)條件復(fù)雜多變，為創(chuàng)建適于設(shè)備運(yùn)行與人員工作的安全可靠的開采環(huán)境，井下需同時運(yùn)行探測、通風(fēng)、排水、防火、供電、工作面開采裝備、運(yùn)輸?shù)榷噙_(dá)90多個子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)就像人體的器官，共同形成了一個大規(guī)模復(fù)雜運(yùn)行體系。然而，目前煤礦總體的信息化程度還有待進(jìn)一步提高，生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù)和信息還無法實(shí)現(xiàn)有效關(guān)聯(lián)，還缺乏“智慧的大腦”對所有子系統(tǒng)實(shí)施協(xié)調(diào)、聯(lián)控。

　　智慧礦山是煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、提升行業(yè)發(fā)展質(zhì)量的核心驅(qū)動力，是礦山技術(shù)發(fā)展的最高形式。

　　在定義智慧礦山概念之前，首先需要明確什么是智慧?對于人類，智慧是大腦深刻地理解人、事、物、社會、現(xiàn)狀、過去、將來，是思考、分析、探求真理的能力，是智力器官的終極功能；而對于一個生產(chǎn)系統(tǒng)而言，智慧可定義為：通過不斷地收集、學(xué)習(xí)和分析數(shù)據(jù)、知識和經(jīng)驗(yàn)，具有自動運(yùn)行、自我分析和決策、自學(xué)習(xí)能力，使系統(tǒng)的人、機(jī)、環(huán)境處在高度協(xié)調(diào)的統(tǒng)一體中運(yùn)行；可以不斷吸取最新的知識，實(shí)現(xiàn)自我更新和自我升級，使系統(tǒng)不斷優(yōu)化、更加強(qiáng)大。

　　智慧礦山概念、內(nèi)涵及組成

　　王國法院士團(tuán)隊(duì)在近期發(fā)表的《智慧煤礦2025情景目標(biāo)和發(fā)展路徑》一文中對智慧礦山的定義：智慧礦山是基于現(xiàn)代智慧理念，將物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、自動控制、移動互聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人化裝備等與現(xiàn)代礦山開發(fā)技術(shù)融合，形成礦山感知、互聯(lián)、分析、自學(xué)習(xí)、預(yù)測、決策、控制的完整智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦井開拓、采掘、運(yùn)通、洗選、安全保障、生態(tài)保護(hù)、生產(chǎn)管理等全過程智能化運(yùn)行。

　　智慧礦山的技術(shù)內(nèi)涵是將現(xiàn)代信息、控制技術(shù)與采礦技術(shù)融合，在紛繁復(fù)雜的資源開采信息背后找出最高效、最安全、最環(huán)保的生產(chǎn)路徑，對礦井系統(tǒng)進(jìn)行最佳的協(xié)同運(yùn)行控制，并根據(jù)地質(zhì)環(huán)境及生產(chǎn)要求變化自動創(chuàng)造全新的控制流程。與數(shù)字礦山相比，智慧礦山不僅僅是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和自動系統(tǒng)的集成，更多的是大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的運(yùn)用，需要智能化地響應(yīng)生產(chǎn)過程中的各種變化和需求，做到智能決策支持、安全生產(chǎn)和綠色開采。這里需要明確的是，智慧礦山并非是云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的簡單堆積，而是如何采用這些技術(shù)手段解決煤礦開采中的效率問題、安全問題和效益問題。

　　智慧礦山的技術(shù)特征是建立在礦井?dāng)?shù)字化基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代智慧理念完成礦山企業(yè)所有信息的精準(zhǔn)適時采集、網(wǎng)絡(luò)化傳輸、規(guī)范化集成、可視化展現(xiàn)、自動化運(yùn)行和智能化服務(wù)的智慧體。

　　智慧礦山技術(shù)特征

　　智慧礦山的理念和技術(shù)應(yīng)用于煤礦，形成智慧煤礦。智慧煤礦涉及到90多個子系統(tǒng)，可以分為3部分：智慧生產(chǎn)系統(tǒng)、智慧職業(yè)健康與安全系統(tǒng)、智慧技術(shù)與后勤保障系統(tǒng)。

　　2025年智慧煤礦目標(biāo)及情景描述

　　智慧煤礦的發(fā)展是一個不斷進(jìn)步的過程，隨著科技水平的提高，智慧化的程度也將不斷提升，目前正處于數(shù)字煤礦向智慧煤礦的過渡期。

　　智慧煤礦的發(fā)展目標(biāo)可分為3階段。

　　智慧煤礦第1階段目標(biāo)：構(gòu)建一個初步智慧煤礦系統(tǒng)框架，實(shí)現(xiàn)采掘運(yùn)主要環(huán)節(jié)單個系統(tǒng)、單項(xiàng)技術(shù)的智能化決策和自動化運(yùn)行，即實(shí)現(xiàn)一個系統(tǒng)、一個崗位的“點(diǎn)上的無人作業(yè)”；目前一些先進(jìn)礦井已實(shí)現(xiàn)第1階段目標(biāo)。

　　智慧煤礦第2階段目標(biāo)：構(gòu)建一個多系統(tǒng)信息融合的智慧煤礦綜合架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)工作面開采、主煤流運(yùn)輸?shù)认到y(tǒng)的區(qū)域化智能決策和自動協(xié)同運(yùn)行，達(dá)到“面上無人作業(yè)”。

　　智慧煤礦第3階段目標(biāo)：構(gòu)建整個煤礦及全礦區(qū)多單元、多產(chǎn)業(yè)鏈、多系統(tǒng)集成的智慧煤礦體系，全面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)要素和管理信息的數(shù)字化精準(zhǔn)實(shí)時采集、網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時傳輸、可視化展現(xiàn)，采、掘、運(yùn)、通、洗選等全部主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的智能決策和自動運(yùn)行，達(dá)到“全礦井一線無人化作業(yè)”。

　　在未來5~10年，即到2025年左右，在單個系統(tǒng)的智能化取得突破的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)智慧煤礦第2階段目標(biāo)，即實(shí)現(xiàn)區(qū)域化智能決策和自動協(xié)同運(yùn)行。在達(dá)到技術(shù)目標(biāo)的同時，開采效率、安全和效益也隨之大幅提升。到2025年，通過智慧礦山建設(shè)，使全國煤炭科學(xué)先進(jìn)產(chǎn)能大幅度提高，煤炭產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員總數(shù)下降一半、工效提高一倍以上，資源開發(fā)利用水平顯著提高，煤礦職業(yè)健康和工作環(huán)境得到根本改善，礦山生態(tài)恢復(fù)和保護(hù)全面實(shí)施。

　　2025 年智慧礦山情景邏輯

　　到2025年，智慧煤礦可以實(shí)現(xiàn)單個系統(tǒng)智能化，開始向多系統(tǒng)智慧化方向發(fā)展，建立“感知→互聯(lián)→分析→自學(xué)習(xí)→預(yù)測→決策→控制”的基本運(yùn)行框架，初步形成空間數(shù)字化、信息集成化、設(shè)備互聯(lián)化、虛實(shí)一體化和控制網(wǎng)絡(luò)化的智慧礦山第2階段目標(biāo)。其中，安全系統(tǒng)對生產(chǎn)的支持、以及保障系統(tǒng)對生產(chǎn)的支持基本可以實(shí)現(xiàn)，但保障系統(tǒng)與安全系統(tǒng)的結(jié)合還需要人工智能技術(shù)的支持，將在智慧礦山的第3階段完成。此外，智能化管控平臺在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下可以對整個礦山運(yùn)行的狀況進(jìn)行分析，并通過互聯(lián)網(wǎng)上傳到云平臺，但真正做到云計算、達(dá)到為生產(chǎn)決策和管理服務(wù)還需進(jìn)一步突破數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、分布式計算等核心技術(shù)。