大数据时代下矿山开采的智能化技术

大数据时代下矿山开采的智能化技术

郑雷 董玉静

龙口矿业集团工程建设有限公司 山东 烟台 265700 龙口矿业集团机电维修制造中心 山东 烟台 265700

摘要：现代科技的发展为矿山开采提供了更多的技术支持，而为了进一步地提升矿山开采的水平，需要对数字矿山进行研究，尤其是在大数据时代下，云计算技术、大数据技术、物联网技术等的应用可以推进矿山开采的智能化发展。为此需要对矿山开采智能化技术框架进行研究，根据矿山开采要求及智能化技术的发展趋势来分析如何对相关技术进行高效应用，进而提升矿山开采的现代化、智能化水平。

关键词：矿山开采；智能化技术；大数据

引言：

在矿山开采中运用智能化技术能够有效的提升其整体的开采效率及开采安全性，使矿山开采在开发、生产、管理等方面逐渐向着数字矿山的方向发展。在现今大数据时代，可以运用到矿山开采中的现代化技术种类较多，这也为矿山开采的智能化发展奠定了基础。本文分析了在矿山开采中主要采用的智能化技术，并研究了矿山开采智能化发展趋势，以此为基础提出了智能化技术的应用要点及要求，从而更好地结合实际来保证在矿山开采中智能化技术得到有效应用。

一、大数据时代下矿山开采智能化发展意义及智能化技术框架分析

1、矿山开采智能化发展意义

在矿山开采中智能化技术应用最主要的目的是为了在矿山开发中能够实现智能化地感知、决策及控制，而这三项也是矿山开采智能化发展中的核心要素。在大数据时代下许多智能化技术的应用为数字矿山的构建提供了支持，其可以改进传统矿山开采中对人工高度依赖的情况，同时在矿山极为复杂的条件下通过智能化技术也能够使其开发效率、安全得到提升，减少人力的投入。

根据数字矿山的特点来看，在智能化技术的支持下能够对矿山情况进行自主感知、检测，并进行信息数据的传递，之后在规定的程序指令下进行决策、反应，实现对矿山的智能化开发，在保证矿山开发进度的同时降低安全风险，目前智能化技术发展也在逐步推进无人井下作业的进程。

2、矿山开采智能化技术框架

数字矿山实现基础是保证智能化技术的合理运用，在顶层设计中需要针对矿山地质、矿山规划、生产工艺、矿山管理等构建起智能化系统，以此来实现矿山开采的自动化、智能化发展。智能化系统的构建具备了一定的综合、集成性质，其需要以标准的数字矿山体系为基准进行感知网络、数据传输通道、云数据中控平台的搭建，在智能化技术的支持下对矿山开采中的各项业务进行有效处理，并提供不同的服务。

以智能化煤矿为例，在数字矿山的建设上采用了八大系统的智能化技术框架，包括：能够对进行精准定位的导航系统；集合采掘探为一体的地质数据分析系统；能够智能检测工作面的检测系统；能够智能精准开采的采掘系统；能够及时对灾难进行预警的危险防控系统；能够对煤炭进行处理的洗选系统；能够管理施工设备的智能管理系统；物联网的综合管理系统等八大系统。

对于数字矿山来说在进行顶层设计时需要保证各个模块及系统可以实现信息互通，确保在数字矿山运行时能够使各个系统之间保持信息全面共享的状态，这样可以避免出现数据重复及信息缺失的问题。以目前智能化技术发展水平来看，其主要是将人工作业与智能技术进行结合，在遵循矿山开采原则及规定的基础上实现提升采矿作业现代化水平的目的。

二、大数据时代下矿山开采智能化技术的应用

1、智能化地质信息系统

智能化地质信息系统是依托GIS技术来进行管理系统的构建，在GIS技术的应用下能够针对矿山空间及属性数据来确认具体的数据分层规则，从而使矿山数据能够得到科学合理的联系，如对于矿山地质的类型、断层、褶皱、岩体关系等数据的分类、分层。并融合地测技术实现对地质信息的全面勘测、收集，对地质信息进行精准收集是实现智能化矿山开采的基础条件之一。对于智能化地质信息系统需要在GIS技术管理平台上融入3D地测技术来构建起符合矿山开采要求的智能化管理平台，在此平台中可以融入云计算技术、大数据技术来对矿山信息进行全面检测、采集、处理、分析，从而确认矿井的实际开采状态，在数据共享及GIS图形管控下能够对矿山开采情况进行更为精准的掌握，提升矿山开采效率。同时对于地质信息系统也可以通过对智能化技术的研发来建立更为精准的四维动态巷道图，使矿山信息更为透明化，进而全方位地检测地质信息、矿井数据及开采状态等。

2、智能化物联网技术

第一，物联网位置服务。物联网位置服务是建立在超宽带定位技术的基础上，并且能够在复杂的工作面上进行操作，可以针对现场的实质情况作出进一步的分析，来精确定位数据的一种算法，并以惯导及激光雷达辅助其进行精准定位，建立一个完善的协同定位平台。该平台能够实现网络自主功能，而且还能够智能化补偿走时与晶振出现的误差现象，实现对设备及操作设备的人员及设备运转速度进行精确的定位计算，以此避免设备在运转中出现碰撞故障，保证设备及人员的安全。

第二，物联网云计算服务。智能化物联网技术通过与云计算和边缘计算的充分结合，促进了设备数据的完美互通，互联网云计算是将分布式计算作为基础，并且构建出综合采矿工作面大数据的计算构架，从而得到最标准的算法库，实现综合数据体系的实时分析、聚类，实现主流数据可视化工具的研发并与外部数据实现互交互补。

3、其他智能化技术

第一，大数据技术，智慧煤矿的核心技术之一便是大数据的挖掘与知识发现，大量传感器的应用必将产生海量的数据，数据的规模效应给存储、管理及分析带来了极大的挑战。需要充分利用大数据处理技术挖掘数据背后的规律和知识，为安全、生产、管理及决策提供及时有效的依据。

第二，人工智能技术，人工智能是近年来发展最为迅速和最为热门的科技领域之一，它是在大数据处理的基础上研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法和技术。从原来的自动规划、语音识别到最近的谷歌人工智能ALPHAGO、人脸识别等都属于这一范畴。深度学习是人工智能的核心;能够实现系统自主更新和升级是其显著特征。数字矿山要成为一个数字化智慧体就必须要有深度学习能力。

第三，远程干预技术，远程干预技术主要是通过网络技术、通信技术和计算机技术的应用，通过监控系统对工作面设备进行远程监控和对数据进行监测，采煤机的远程监控系统、液压支架的电液控制系统、工作面的运输控制系统、通信系统、超前之间的控制系统、泵站控制系统和供配电控制系统的结合使用实现了对综采工作面所有设备的集中控制和协调管理。

三、结语

在矿山开采对于智能化技术首先需要做好顶层设计，针对实际的矿山开采条件、开采要求来构建起数字矿山的总体框架，针对矿山开采的内容来合理地对智能化技术进行运用，从而建立起更为安全、高效的运作体系，并实现提升矿山开采管理水平的目的。在大数据时代下还应根据矿山开采情况来对智能化技术进行集成应用，从而在矿山生产、开采、管理中能够做到智能化感知、决策、执行的效果，其有利于矿山开采的智能化、现代化、持续化发展。

参考文献：

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