高明
山东新巨龙能源有限责任公司 274918
【摘要】智慧煤矿与智能化开采是煤炭工业现代化的必然趋势，做好顶层设计是智慧煤矿与智能化开采健康发展的重要保证基础，坚持正确的原则，科学规划智慧煤矿的总体架构，建立完善的标准体系，是智慧煤矿与智能化开采技术发展的重要保证。
【关键词】智慧煤矿；智能化开采；关键；核心技术 doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2020.07.0190
引言
煤炭是世界上最经济的化石能源，也是可以清洁高效利用的能源。中国、美国、澳大利亚、印度、印度尼西亚、俄罗斯是世界前六位的产煤大国。煤炭一直是中国的主体能源，占一次能源产量和消费量的70% 和60% 以上。世界能源格局及现实的经济社会需求决定了在未来相当长时间内，煤炭仍将在世界能源结构中占有较大比例，仍将是中国的主体能源，难以被替代，利用科技的进步消除煤炭生产、利用的环境负效应，实现安全高效绿色开采和清洁高效利用是煤炭的发展方向，其传统产业模式亟待变革。另一方面，互联网+、人工智能和大数据等颠覆性技术的发展，拉开了第四次工业革命的序幕，加速了传统行业变革的进程。德国提出了工业 4.0，美国提出了“智慧地球（SmarterPlanet）”，中国提出了“中国制造2025”战略，发展智能制造、智能装备、智能生产是其主要内涵。建设智慧煤矿发展智能化开采符合国家战略，是煤炭工业发展的必然选择。
智慧煤矿智能平台建设
智慧煤矿是采用现代化的理念将物联网、云计算、大数据、人工智能等现代技术融合到煤矿的开采过程中，让煤矿的开采变得智能化，实现煤矿安全生产全过程的自动化。智慧煤矿的主要目标是形成煤矿产业的完全智能化。另一方面，智慧煤矿还要符合我国现阶段对于环境保护的要求，让整个开采过程中实现绿色化、环保化。智慧煤矿平台实际上是融合了8 个方面的子平台，其中包括了综合管理平台、煤矿井下定位导航平台、矿井采掘运输信息管理平台、视频监控及三维景象平台、危险感知报警平台、智能化无人工作系统管理平台、井下机器人管理平台以及全矿井设备管理平台。这8 个平台在实际应用的过程中相互影响、相互联系，工作人员通过综合性管理平台对这8 个子平台进行分级管理，实现煤矿开采的智能化、环保化、绿色化。
智慧煤矿智能平台的建设必须满足煤矿企业的发展方向， MOS 智慧煤矿多系统综合管理操作平台是面向于矿山建设一体化的应用平台，这种综合性管理平台不但可以对煤矿的子系统、传感器以及智能设备等进行更好的适配，而且还可以对整个煤矿的开采工作起到骨架作用，具有的作用就是可以对煤矿开采的大数据进行分析以及进行云计算，通过系统内部的智能化运作模块，迅速构建出覆盖整个矿区的数据景象，其中的重点就是矿山的地质环境、开采设备、人员安全以及管理水平等。MOS 智慧煤矿多系统综合管理操作平台具有几下几方面的特点：（1）数据标准化，所有数据都采用统一格式进行存储。（2）数据存储进行统一存储和管理，解决了数据混乱的问题。（3）数据传输过程中可以保证稳定和实时。（4）整个操作系统平台支持全面的组态化开发。（5）可以进行大数据的分析，数据可以统一接入，数据处理过程中实现了可视化。（6）操作平台具有开放性，对于不同的设备应用程序可以灵活适配。
智慧煤矿智能化开采关键核心技术
3.1 井下精准定位和导航
智慧煤矿要想实现精准控制，就必须将井下的定位和导航工作重视起来，5G 通讯技术是煤矿企业实施精准控制的重要通讯保障，通过井下定位和导航以及5G 通讯可以有效的构建井下三维模型，可以有效解决井下出现的狭长、多转角、复杂干扰环境等问题，为井下开采工作提供技术解决方案。
井下精准定位和导航和5G 通讯必须满足以下几方面的要求：（1）对于井下环境信息必须实行全覆盖，移动设备应该具有自定位和矫正功能。（2）降低建设成本，提高平台的抗干扰能力，为煤矿企业的井下工作提供高精度的数据支持。（3）必须可以同时接受大容量的通讯任务，做到高速处理和专业化处理。
3.2 大规模复杂数据分析
矿山的生产系统相对来说较复杂，在实际的生产过程中会出现大量的数据信息，需要及时对这些数据信息进行分析处理，为煤矿井下开采工作提供帮助。但是从目前整体的应用情况来看，还不能有效的掌握煤矿井下开采过程中的数据规律，也不能广泛应用于整个煤矿开采工作中。以及当前形势下亟待解决的大规模复杂数据分析核心技术主要有以下几方面：（1）对于煤矿开采过程中出现的多类型、多层次的数据信息，必须进行专业的分类和处理，对多特征的信息数据要及时进行分析。（2）要实现信息数据的自主感应能力，制定健全的信息推送策略。（3）对于煤矿开采过程中出现的视频信息，要有分析处理平台，目前这种技术的建设应该着重推进。（4）对于煤矿中隐藏的安全隐患以及数据信息要及时进行甄别，对发现的数据信息进行融合处理。
3.3 井下采掘设备
目前我国的煤炭开采井下设备已经初步实现了国产化，但是在一些原材料以及元部件方面依然依赖于进口，这很大程度上影响了煤矿企业的专业化发展，更为严重的是存在很大的技术安全风险。因此鉴于此，我国煤矿企业亟待攻克的井下采掘设备技术主要有以下几方面：（1）寻求可以替代煤矿设备建造的材料，进行精细化加工，满足煤矿生产要求。（2）基于内反馈的高精度大工作阻力数字化液压油缸必须重点突破。（3）电磁卸荷技术的研发。（4）高端密封元件的研发以及密封技术的创新。要突破这些技术难题，首先就是要进行不断的学习，在不断学习的基础上始终坚持创新意识和创新精神，不断根据煤矿井下开采条件进行技术、设备更新。
3.4 工作面设备故障自动化处理
煤矿智能化开采的核心要求是实现煤矿开采的连续性、可靠性以及自动化，为了确保煤矿智能化开采，工作面的设备管理工作是重中之重。设备故障发现的及时性和故障处理的自动化水平是保证煤矿开采运行稳定的核心技术，当前一对一的设备故障处理技术严重阻碍了智能化开采的发展。因此当前需要亟待解决的技术问题主要有：（1）分析和制定出数据驱动开采系统健康状态的评价方法。（2）对于煤矿开采过程中的设备衰退情况及时进行预测，其中的预测内容主要包括运行状态预测、剩余寿命预测等。（3）根据煤矿开采的生产调度计划以及维护制度，对开采设备及时进行故障分析，得出维修决策方案，进行自动化和系统化的处理。（4）加紧技术设备的研发工作，对于井下开采中出现的技术难题以及特殊条件下的开采工作，要有智能决策系统和诊断服务系统，方便开展更加专业化的研发工作。
3.5 设备网络协同工作
煤矿井下开采主要使用的是无线网或者以太网，在实际的通讯过程中，会出现不同程度的通信障碍，这在很大程度上限制了煤矿井下工作的专业化发展。基于智慧煤矿的建设，目前已经提出了一种新型的网络构架模式，这种通讯技术基于5G 技术可以对煤矿井下的开采工作做到全方位控制，应用互联网+ 数字化矿山技术可以实现多设备网络协同工作。
结束语：智能化开采是智慧煤矿的核心技术，所以在煤矿开采过程中必须始终把握好信息技术所带来的机遇，将数字化矿山技术与煤矿绿色开采技术相结合，不断利用新兴的互联网技术和人工智能技术改造和更新传统采煤技术，为我国的智慧煤矿建设与智能化开采关键核心技术提供源源不断的技术和动力支持。
参考文献：
王彪谋 , 侯刚 , 张金虎 , 坚硬薄煤层智能化开采成套关键技术及装备研究 [J]. 煤矿开采 ,2018（4）:1-3.
王国法 , 杜毅博 . 智慧煤矿与智能化开采技术的发展方向
[J].煤炭科学技术 ,2019,47（01）:6-15.