我国数字化矿山建设的现状及发展趋势

杨义维 赵昕楠

摘 要：在以数字矿山建设为目标分析的基础上，本文结合中国大型矿山数字化建设实例，从安全生产和生产技术两方面阐述了我国数字化矿山建设的实际状态以及建设中存在的问题，最后从平台架构和系统集成两方面论述了数字化矿山建设的发展趋势。本文所述内容对国内数字化矿山的建设具有一定指导意义。

关键词：数字化矿山；现状；发展趋势

煤炭是我国能源的支柱产业，但是作为煤炭生产和需求大国，在采煤技术方面和煤矿安全方面较德、英、美、澳等发达国家还有很大的差距。如去年美国煤炭开采的百万吨死亡率是0.03、澳大利亚是0.05，而中国是0.293，超出以上国家10倍多。

如今，我国也非常重视煤矿开采生产建设，在出台的一系列政策文件中，多次提到将“信息化建设”“两化融合”等政策作为今后煤炭信息化的发展目标和任务。

数字化矿山建设目标

随着计算机网络技术的发展，如软件和硬件技术、信息处理技术、数据采集、数模转换、系统控制及综合自动化的广泛应用，结合煤矿特点，将管理网络、监测网络和控制网络整合统一起来，通过监、管、控一体化的思路建立统一的内部网络和煤炭企业管理信息系统。煤矿的生产特点是既有企业管理，包括人、财、物、产、供、销等，更重要的是采煤环境和生产控制的自动化系统，如采煤机组控制系统、运输控制系统、供电控制系统、提升控制系统、排水控制系统以及监测系统等等。采用计算机网络和软件技术把管理网络、控制网络和监测监视网络这三者有机地结合起来，使采煤、安全、机电，以及企业管理集成的管、控、监等信息系统一体化，实现管理现代化、生产自动化，最终达到减人提效、提高效率、增加企业竞争力的目的。

我国数字化矿山建设现状

在煤矿安全生产方面，由于我国井下地质条件复杂，环境恶劣，受粉尘、瓦斯、顶板、透水等多方面因素影响，煤矿作业生产和人身安全受到严重影响。尤其是在近几年煤矿安全特大事故频发的环境背景下，安全管理工作在煤炭行业良性发展过程中的作用也越发明显。通过对事故纵向和横向的比对分析，发现我国煤矿安全管理落后于生产的主要原因有两点：一是安全生产意识不高；二是安全管控的技术水平落后。这些情况和我们国家的煤炭行业信息化发展水平相对较低、井下作业环境相对较差有关。

目前，虽然有些矿山实施了自动化生产控制和监控的子系统，安全形势有所改善，但是矿山建设的数字化程度依旧参差不齐，并且部分子系统都是相互独立的，没有进行深度融合和数据挖掘、利用，形成了“信息孤岛”。所以，在整个过程中，作业规划、安监管理、信息整合等方面相互共享能力较差，不能达到真正的管控一体化。以冀中股份东庞矿为例，在数字化矿山建设方面，该矿建设了生产调度综合指挥系统，包括大型调度指挥中心显示系统、高速稳定的工业以太网、高清晰度的工业视频监控、兼容性强的综合自动化平台和应用灵活、操作便捷的调度指挥监控软件，为决策层、管理层、执行层三个层面全盘解决规划和解决方案。显示系统选用Digicom Ark3000 多屏处理器，通过网络与IDB进行连接，使用虚屏浏览器技术，在IDB上运行展示客户端，在大屏幕上作相应的互动显示。

另外，高速工业以太网在井上设置星型网络、井下设置环网，主链路采用千兆光纤，核心层采用千兆工业以太网技术，通过千兆链路将各环网的交换设备连接到网络系统的核心层次，实现了高冗余性能。

现代信息技术在煤矿安全生产中的应用可以有效地整合各種相关信息，并有助于系统化等环节的信息采集、处理、传输和应用，向调度室和上级监管部门提供有效可靠的信息来源，从而第一时间掌握作业现场状态，及时发现危险源头，引导正确的操作程序，这是安全生产信息化建设和数字化矿山建设的发展方向。

数字化矿山建设方向与趋势

目前就我国现状来看，数字化矿山的建设是一个十分巨大的系统工程，有着长期的建设目标。当今世界科技发展的水平结合我国矿山现阶段技术装备与管理水平来看，总体规划分步实施是我国数字矿山建设的必经之路，由此可以发现我国数字矿山建设的具体目标是：

第一，利用现有成熟计算机软件系统，将矿产资源的开采方案设计和开采环境的配套设施设计进行模型化，实现可视化操作。

第二，利用多渠道的网络通讯手段，形成数据信号、图像视频信号传播的链式共享平台。

第三，利用工业以太网、高清视频监视系统和生产管理系统，对矿井通道提升、运输、通风、排水、安防设施等进行有效地系统的监控，并且对生产人员的位置跟踪及生产的作业流程进行智能化调度与控制，从而全面提升矿山科学性建设。

第四，在系统集成方面，对矿井主要生产系统：提升系统、供电系统、排水系统、输送系统、洗选系统通过各调度平台的统一有效调度实现综合化管理控制能够大大提高生产效率。除此之外，在综合调度的软件平台上全方位的展现人员的定位系统、井下环境安全监测系统，并实时进行分析处理，使生产设备控制系统和检测系统的预警形成联动机制，并与上级公司调度中心进行无缝对接，实现本矿数字化建设和公司级数字化建设。

结语

通过现有的实例来看，我国煤矿行业结构的合理规划以及数字化的有效运用将是提高我国煤矿行业竞争力的重要一环，同时也要看到现代化数字矿山的建设是一个长期的发展过程，需要结合矿山所在环境的条件，开采作业的可行性等等因素进行整体规划考量，逐步实施数字化矿山的建设。

（作者单位：煤炭科学技术研究院有限公司北京分公司油品分院）