智慧矿山的定义以及特征分析

时间:2019-08-14 浏览:

  当前,我国国民经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,正处在转变发展方式、优化经济结构、新旧动能转换的攻关期。在“两化”深度融合的大形势下,工业领域正迎来产业发展的巨大变革。互联网、人工智能技术飞速发展,给许多传统行业都带来了颠覆性变革。将高新技术与传统技术装备、管理融合,实现产业转型升级正成为越来越重要的发展趋势。智慧矿山正是在这样的背景下提出和快速发展起来的。

智慧矿山

  井工煤炭资源开采是人类在地下进行的生产活动。矿山地质条件复杂多变,为创建适于设备运行与人员工作的安全可靠的开采环境,井下需同时运行探测、通风、排水、防火、供电、工作面开采装备、运输等多达90 多个子系统。这些子系统就像人体的器官,共同形成了一个大规模复杂运行体系。经过多年发展,这一体系先后经历了机械化、单机自动化、综合自动化、数字化等阶段。目前,煤矿安全高效矿井系统的机械化程度达到 90% 以上,单机自动化也日趋完善,建成了一批千万吨级矿井群,并开发了初级的多系统数字矿山综合自动化系统。然而,目前煤矿总体的信息化程度还有待进一步提高,生产过程中的各种数据和信息还无法实现有效关联,还缺乏“智慧的大脑”对所有子系统实施协调、联控,因而生产的过程控制、设备健康管理、安全风险防控、生态环保等都还没有实现最优化的管控。

  智慧矿山技术发展的最高形式,只有实现了智慧化才能从根本上实现最优的生产方式、最佳的运行效率和最安全的生产保障。

  2016年3月以来,国家发改委、国家能源局、自然资源部等相继出台了《能源技术革命创新行动计划》(2016-2030年)、《全国矿产资源规划(2016—2020年)》、《煤炭工业发展“十三五”规划》、《安全生产“十三五”规划》等众多纲领性文件,分别对矿山自动化、信息化、数字化、智能化提出了指导要求,为矿山企业今后的绿色发展指明了方向。

  基于上述分析,可以明显看出智慧矿山建设是发展趋势与必然方向。智慧矿山是在矿山自动化、信息化、数字化的基础上,推动云计算、大数据、物联网、人工智能、移动通信等新一代网络信息技术在矿山领域的全面应用。

  智慧矿山的定义

  学者们对智慧矿山开展了大量的研究,不单单是煤炭领域相关学者及企业积极投身于智慧矿山的研究与应用,大量的非煤矿山企业和研究者也都加入智慧化建设之中。他们各自都根据自身的理解及研究基础、特长提出了智慧矿山的各种定义和架构但未达成统一认识。

  综合国内外学者的研究成果,结合我司在矿山领域多年的经验,我们认为:智慧矿山是智能工业物联网及软件定义技术在矿山领域的全面应用,是典型的信息物理系统(Cyber Physical Systems,简称:CPS)。通过集成先进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动控制技术,构建矿山物理世界与信息世界中人、机、环、管等安全、生产要素相互映射、适时交互、高效协同的复杂系统。

  智慧矿山具有四个方面的特征,即万物互联、时空服务、融合联动和智慧决策。

  (1)万物互联:利用物联网技术,全面感知井下人、机、环等的位置、状态,并可以对设备进行控制。

  (2)时空服务:利用GIS和BIM技术,构建基于统一数据标准的、以空间地理位置为主线、以分图层管理为组织形式、以打造矿山5D数字孪生为目标的矿山综合数据库,为智慧矿山应用提供二三维一体化的位置服务、协同设计服务、组态化服务、三维可视化仿真模拟、矿山工程及设备的全生命周期管理等服务和工具,实现一张图集成融合、一张图协同设计、一张图协同管理和一张图决策分析。

  (3)融合联动:通过软件定义,实现井上下各业务系统的数据融合与智能联动,达到人、机、环、管信息的强实时关联。

  (4)智慧决策:利用大数据与人工智能等技术,迭代升级煤矿安全、生产、经营的智能分析与辅助决策。

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