智能采礦是21世紀礦業(yè)發(fā)展的重要方向和前瞻性目標。在礦床開采中，以開采環(huán)境數字化、采掘裝備智能化、生產過程遙控化、信息傳輸網絡化和經營管理信息化為特質，以實現安全、高效、經濟、環(huán)保為目標的采礦工藝過程，稱為智能采礦。

　　地下礦山智能化關鍵基礎系統(tǒng)將打破了之前的傳統(tǒng)思維，它將綜合通訊平臺，有毒有害氣體的監(jiān)測監(jiān)控、人員設備的跟蹤感知、工作生產的可視化，從硬件的層面上集成到統(tǒng)一的物理設施平臺，從信息化管控的層面集成到三維虛擬現實平臺。

　　礦山智能化關鍵基礎系統(tǒng)，對礦山的高效、智能開采奠定了堅實的基礎，促進了礦山企業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平，構建一個經濟的、規(guī)范的關鍵基礎系統(tǒng)對礦山行業(yè)的智能化建設與發(fā)展有非常實用的價值。

　　1、地下礦山智能化國內外現狀

　　1.1 國外現狀

　　以電子技術和信息技術為先導的世界新技術發(fā)展成果，迅速滲透到礦業(yè)領域，發(fā)達國家在實現礦業(yè)生產工藝化、機械化、大型化的基礎上，向信息化、智能化、無人化方向發(fā)展。機器人與人工智能和專家系統(tǒng)相接合，為礦山智能開采開辟了新的途徑。高性能大型裝備、計算機控制技術，以及遙控采礦為核心的地下采礦技術，極大地促進了生產效率和經濟效益。

　　國際著名礦山企業(yè)——加拿大國際鎳公司(inco)從20世紀90年代初開始研究遙控采礦技術，目標是實現整個采礦過程的遙控操作。inco公司給遙控采礦下的定義是：利用目前*先進的技術，包括地下通訊、定位、工藝設計、監(jiān)視和控制系統(tǒng)，去操縱采礦設備與采礦系統(tǒng)。遙控采礦工藝包括自動鑿巖、自動裝藥與爆破、自動裝巖、自動轉運、自動卸巖和自動支護等，其技術基礎是高速地下通訊系統(tǒng)和高精度地下定位、定向系統(tǒng)(要求達到mm級)。加拿大已制訂出一項擬在2050年實現的遠景規(guī)劃：即將加拿大北部邊遠地區(qū)的一個礦山實現為無人礦井，從薩得伯里通過衛(wèi)星操縱礦山的所有設備實現機械自動破碎和自動切割采礦。

　　芬蘭采礦工業(yè)也于1992年宣布了自己的智能采礦技術方案，涉及采礦實時過程控制、資源實時管理、礦山信息網建設、新機械應用和自動控制等28個專題。

　　1.2國內現狀

　　近年國家加大了整頓規(guī)范礦產資源秩序的力度，尤其是近兩年開展的資源整合、國家規(guī)劃礦區(qū)等工作，顯示了國家對礦業(yè)企業(yè)發(fā)展的導向。此外，國家地勘體制正在深化改革，國有地勘單位內部企業(yè)化改革也正處于攻堅階段。真正具備實力的大中型礦業(yè)企業(yè)將迎來做大做強的機遇，在經濟地進行產業(yè)結構和生產經營方式的調整，參與國有礦業(yè)企業(yè)和國際礦業(yè)公司的競爭。

　　我國地下金屬礦的自動化、智能化開采技術遠落后于國外發(fā)達國家，嚴重制約了我國地下金屬礦開采效率和生產安全性的提高，無法滿足我國礦業(yè)快速發(fā)展的需求，因此國內已經開展了以信息化為基礎，采礦裝備智能化運行以及采礦生產過程智能化監(jiān)控為目標的地下金屬礦智能開采技術與裝備研究，突破地下金屬礦智能開采的關鍵技術，為提高我國礦業(yè)企業(yè)和開采裝備制造企業(yè)的市場競爭能力，促進我國從礦業(yè)大國走向礦業(yè)強國提供技術支持?！笆晃濉逼陂g，國家開展了《地下采礦設備高精度定位和無人操縱鏟運機的模型技術研究》、《數字化采礦關鍵技術與軟件開發(fā)》等與智能采礦相關的重點攻關項目;“十二五”又啟動了《地下金屬礦智能開采技術》863項目等。

　　國內大型礦業(yè)集團，已基本上制定了適合自身企業(yè)的礦山智能化建設的相關規(guī)劃，積極地提高礦山的生產效率和生產的安全性。

　　2、地下礦山智能化關鍵基礎系統(tǒng)組成

　　2.1綜合通訊平臺

　　礦山井下環(huán)境比較惡劣，以及井下工程結構規(guī)模龐大，可靠的通訊才能夠保障井下生產活動調度與組織的正常進行和井下工作人員的生命安全，穩(wěn)定的通訊環(huán)境是礦山智能化*基本的前提。綜合通訊平臺能夠滿足日常通信聯絡與搶險救援雙重任務，井上調度人員能隨時與通信系統(tǒng)內的任何一部電話建立聯系，并可隨時與上級主管部門建立聯系，實現某一電話向多部電話的廣播，任意兩部電話之間的雙向通信。

　　在實際的工程設計與實施中，由于生產區(qū)域不斷推進，將井下劃分為若干個采區(qū)和掘進面，每個子采區(qū)和掘進面由無線加有線形成雙回路網絡，光纖基站之間通過交換機以單模光纖相連構成一個井下主干環(huán)網，主干環(huán)網接入礦山總部核心交換機，以此實現井下通訊網絡與礦山局域網乃至廣域網的連通。對每個子區(qū)，根據需要無線信號覆蓋和網絡通訊的范圍，每隔一定距離、在巷道岔口或重要監(jiān)測地點附近安裝一臺無線基站，基站之間以光纖連接，也可以利用無線基站形成自組網、自愈等無線網絡系統(tǒng)，并與子區(qū)接入其他基站構成子區(qū)環(huán)網或子區(qū)樹形網。

　　2.2 監(jiān)測監(jiān)控

　　監(jiān)測監(jiān)控主要是有毒有害氣體、通風、視頻的監(jiān)控監(jiān)測。有毒有害氣體監(jiān)測主要是針對回采和掘進場所的空氣質量進行監(jiān)測，確保人員進入這些作業(yè)場所的安全;監(jiān)測內容主要包括co、o2、no2等。在工程的實際設計與實施中，有毒有害氣體監(jiān)測以便攜式、具備wifi無線數傳功能的設備為主，并且能夠適應作業(yè)點多且分散、推進消失速度快、頻繁爆破的現實條件，克服與生產作業(yè)間的矛盾沖突。在地面將計劃用其監(jiān)測的地點信息輸入儀表，監(jiān)測人員攜帶儀表在相應地點監(jiān)測后，連同監(jiān)測點、監(jiān)測時間、監(jiān)測指標予以保存，待自監(jiān)測點返回至有無線信號區(qū)域時，操作發(fā)送按鈕，將存儲信息傳回地面監(jiān)控中心。

　　通風系統(tǒng)監(jiān)測主要是針對總回風巷和各生產中段回風巷，以及通風設備進行監(jiān)測，目的是監(jiān)測系統(tǒng)運行情況;監(jiān)測內容主要風速、風壓和設備開停狀態(tài)等。在實際的工程設計與實施中，通風監(jiān)測在硬件層次將直接構建在井下綜合通訊平臺上，安裝的通風參數智能采集分站和風速、風壓傳感器，以及智能電力儀表，分站與傳感器和儀表之間用數據線以rs485總線方式連接。

　　視頻監(jiān)測的數據傳輸應建立在綜合通訊平臺上的傳輸，因綜合通訊平臺接入礦山局域網，故在任何地方均可以顯示視頻圖像。在實際的工程設計與實施中，位于不同標高的監(jiān)測感知點盡可能不共用一個視頻服務器，即使距離在視頻線有效通訊范圍內。這主要是因為視頻線沒有加強材料，垂直安裝時，長度過長自重過大，極易導致線路斷裂，影響監(jiān)控監(jiān)測。

　　2.3 跟蹤感知及基于虛擬現實的集成

　　跟蹤感知主要是人員與井下移動設備的跟蹤感知。在實際的工程設計與實施中，人員與井下移動設備，如罐籠、機車等配備wifi電子標簽，無線基站網絡上構建在綜合通訊平臺，根據基站的位置及相應算法，從而定位跟蹤感知，實現人員及移動設備的出入井時間的感知及相應井下位置的感知，并形成相應的軌跡。

　　地下礦山虛擬現實就是把礦山地下工程結構與虛擬現實技術融合，通過vr功能得以擴展，通過vr發(fā)布地下工程結構信息、瀏覽其相應的地下工程結構空間信息，及其在相應的空間信息基礎上的應用。

　　監(jiān)測監(jiān)控、跟蹤感知基于虛擬現實的集成，完全基于三維可視化平臺，與礦山已經建成的三維工程模型在數據上高度共享，以真實的三維井下場景為背景，顯示各應用子系統(tǒng)的運行狀況，并進行數據分析;高度的集成性，在統(tǒng)一的軟件界面下，實現各應用子系統(tǒng)的數據管理、顯示和分析。在需要詳細了解各子系統(tǒng)運行狀態(tài)和對其監(jiān)測數據進行分析，協助管理人員做出決策時，在設備組中雙擊代表某一類子系統(tǒng)的某個設備，即彈出相應子系統(tǒng)的詳細分析和操作界面。

　　3、結束語

　　盡管目前很多礦業(yè)企業(yè)已經建立了井下通訊平臺、有毒有害氣體及視頻的監(jiān)控監(jiān)測、跟蹤感知、礦山虛擬現實等系統(tǒng)，但從硬件的統(tǒng)一規(guī)劃建設，信息的集成共享，管控的智能決策層面，都是孤立的，沒有形成一個規(guī)范的關鍵基礎系統(tǒng)。

　　智能采礦是礦業(yè)未來發(fā)展的主體之一，但是，實現智能采礦是一個復雜的系統(tǒng)工程，井下采掘運輸大型裝備的智能化，井下**定位導航技術，先進成熟的信息化的管控平臺等，需要多個方面的融合。

　　隨著微電子技術、信息技術、人工智能的快速發(fā)展，盡管已有一些井下監(jiān)控監(jiān)測、跟蹤感知、虛擬現實的產品，但從智能采礦生產管控一體化的綜合信息平臺的角度，關鍵基礎系統(tǒng)才是一個開始，相信未來的礦山智能化建設，關鍵基礎系統(tǒng)的作用會越來越突出，同時也會涌現出相應的性能更優(yōu)越、更智能的關鍵基礎系統(tǒng)產品。

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