一、前言
如何定义智慧矿山是首要探索研究的课题，同时需要区分智慧与智能的区别,智慧是可以独立思考并解决问题，而智能是按照人为设置自动实现某种功能，时至今日智慧矿山已在可实现可应用阶段。
智慧矿山是采矿技术、信息技术、通信技术、自动控制技术、3S ( GIS ， GPS ， RS）技术、物联网技术和软件技术的总集成，为打造高产高效的本质安全型矿井提供信息保障，能够实现矿山生产管理的精细化、自动化、智能化和无人化，智慧矿山已经成为园子沟矿井追求的最高目标。
二、关键技术及技术方案
园子沟矿井智慧矿山系统总体构架自下而上由四层组成，分别为：设备层、网络传输平台、运营管控层及经营管理层。其中运营管控层和经营管理层又分为平台服务层和应用层。设备感知层到应用层是从基础到高级应用的依赖关系，底层为上层服务，上层调用底层。
1、设备感知层
设备层主要负责现场信号实时采样与控制指令的执行，其主要由环境参数传感器、设备工况传感器、目标跟踪定位传感器、生产控制设备、通信联络设备、便携式智能设备、摄像头等构成。可实现对矿山作业环境、设备运转等参数的全面感知，以及设备与设备、设备与人之间的交互感知。
1）部分传感设备具有身份识别、状态自检、趋势判断等智能功能，具有低功耗、高可靠性等特点。精确定位采用第四代基于UWB的精确定位技术，定位精度1米以下，局部区域可达到更高精度30cm，定位卡采用超低功耗节电技术，电池可使用6个月以上。
2）针对各类机械设备，传感设备具有多参数感知功能。
3）传感设备采用统一的无线和总线数据接入技术组网，各类穿戴传感设备、环境监测传感设备、机电故障诊断传感设备、定位传感设备等在传感层即可完成数据交互，完成矿工周围环境安全的快速感知和故障处理，实现主动式安全保障。
2、网络传输层
管理网络为核心—接入二层架构，主干网络采用万兆单模光纤传输，千兆网络带宽到办公桌面的解决方案。通过矿井管理网络系统平台传输数据、语音、视频信息，实现企业办公自动化、ERP系统、统一上网业务，实现与生产网络联网等。
本矿建设两套工业网络，矿井千兆生产控制通信工业网络和万兆视频传输工业网络可将矿井地面、井下各生产环节的生产工况、音频、视频等信息在统一的网络平台上运行，实现互联互通与共享，能够将不同功能的应用系统联系起来，协调有序运行，使各独立的监控系统信息实现共享。
3、平台服务层
本次规划建设运营管控平台、经营管理平台两个数据中心。运营管控平台数据中心为安全生产业务服务，经营管理平台数据中心为企业经营业务服务。
在两个数据中心分别通过云计算解决方案，部署服务器虚拟化资源环境，实现计算资源集中池化、存储资源集中池化，为智慧矿山平台系统的建设提供基础架构支撑。同时采用大数据解决方案，部署数据分析计算资源池，实现数据的挖掘、存储、计算、分析，为智慧矿山平台系统的建设提供数据支撑。两个数据中心网络物理隔离，通过网闸及防火墙进行管理及数据的安全互通。
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数据中心采用核心—接入两层扁平化组网架构，采用数据中心交换机，支持大二层、虚拟化、SDN等丰富的云数据中心特性，能有效支撑云计算业务，支持向先进的云计算数据中心演进。
4、应用层
应用层是围绕监测实时化、控制自动化、管理信息化、业务流程化、决策智能化等目标，提供具体业务处理功能的上层应用系统。包括智能监控、安全生产执行、企业经营管理、智能决策、二三维GIS平台等相关业务应用系统。
1）智能监控系统
全矿井智能监控是以“安全监控实时化，过程控制自动化”为目标，基于“工业以太环网+现场总线+无线”技术，利用多种软硬件接口，构建全矿井统一、稳定、高效的集控平台，以原煤生产为主线，对“采、掘、机、运、通”等主要安全生产环节，进行多要素全流程的集中、协同、优化控制与智能运行，主要功能包括安全监测、目标定位、融合通信、生产过程自动控制等。包括煤矿安全监控、顶板监测、水文监测、火灾监测、粉尘监测、综采工作面自动化监控、电网监控、煤流运输监控、通风监测、排水自动控制、融合通信、人员车辆精确定位及调度、压风制氮监控、抗灾排水监控、水处理监控、矿灯监测管理等子系统。
2）安全生产执行系统
安全生产执行系统是在统一的时间与空间框架下，对信息进行融合与集成，其主要功能包括安全管理、生产组织、任务排程、动态调度、实时反馈与量化分析等。业务模块包括地测地理信息系统、矿井供电网络分析、机电设备管理、生产衔接管理、生产调度管理、生产成本管理等系统。
3）企业经营管理系统
运营管理平台围绕需求预测、合同管理、客户关系管理、供应链管理、生产计划制定、外销管理、成本分析、绩效分析等工作，实现运营精细化管理。包括办公自动化、财务管理、人力资源管理、内部市场管理、供应商关系管理、客户关系管理、企业安全文化管理、企业档案管理等功能模块或子系统。本部分由公司统一考虑。
4）智能决策支撑
智能决策支撑以矿山各类结构化、半结构化、非结构化数据为基础，利用数据挖掘与人工智能技术，实现信息多维度在线分析、挖掘和可视化表达，为安全、生产、经营提供决策支持服务。包括区域环境作业评估、生产效能评估、应急救灾指挥辅助、矿井通风仿真模拟、矿井火灾模拟分析、矿井管网智能分析等功能模块或子系统。
5）二三维GIS展现平台
在时空维度下，以矿井煤层、岩层、构造、巷道、硐室、设备等信息为基础，对相关信息进行真实、客观、准确的表达，提供空间数据服务，实现全矿井一张图。包括协同设计、地测管理、通风网络分析、GIS基础数据源采集处理与存储管理、GIS专题图制作、矿井GIS一张图、GIS服务分析与发布等功能模块或子系统。
三、结论
此次智慧矿山建设从企业管理、安全生产的实际需求，围绕提高企业的“三个水平”（管理水平、安全水平、自动化水平）、提高企业的核心竞争力的目标进行建设。项目坚持“统一规划、分步实施”的原则，建设后的智慧矿山要达到国内一流的水平。
四、推广建议
建设中的园子沟矿井为集团提供一个现代化智慧矿井模板它使矿井的安全信息、设备的工况信息和控制信息在统一的平台上传输，从而避免重复投资和建设，提高传输平台的可靠性和传输能力；通过综合信息化软件平台，可将各监测系统、监控系统及通信系统整合到一个统一的平台中进行集中的监测、控制、调度及管理；通过设置相应软件对相关数据的分析、计算，实现管理决策信息智能化、智慧化。从而有效地提高矿井安全、生产、调度水平，实现“监、管、控于一体”的现代智慧化矿井。
论文作者:梁沫
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/26
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