关于数字化矿山系统分析及智能化在矿井中的应用探讨

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关于数字化矿山系统分析及智能化在矿井中的应用探讨

二十一世纪以来，中国的经济得到了飞速的发展，社会取得了巨大的进步，在经济发展过程中，能源建设与开发是最为基础性的工作内容。铜镍资源是工业体系的基础动力，我们必须要加强对于矿山系统的建设，有效提高工作质量和工作效率，将现代化技术和智能化手段应用到其中，从而有效提高矿井开采质量，实现减员增效化管理。



标签：数字化矿山系统、智能化技术、矿井工作、应用研究

1数字化矿山系统的重要意义

近些年来，随着我国经济的不断发展，能源产业受到了社会各界的广泛关注，能源开采质量的高低直接影响到工业发展的稳定性，其中，铜镍是我国最重要的基础能源之一，越来越多的新型技术手段被应用在了矿井开采之中，包括物联网技术、自动化技术、多媒体技术以及GIS技术等[1]。矿井开采的智能化程度越来越高，有效减少了人工操作带来的危险和失误，提高了工作效率。在企业的日常工作开展过程中，不仅仅要加强对于生产技术的引进与革新，也要重视对于矿井的日常管理与维护，构建一支专业化的管理队伍，提高内部结构的清晰性与透明性。我国很多矿山行业从业人员对自动化技术进行了深入的研究，并且在很多矿井之中应用了先进的自动化设备，包括井下人员定位系统、安全监测系统、通信调度系统等等，基于矿山的网络通讯越来越完善。在新的时代背景下，我们仍然需要不断探索数字化矿山系统的建设方法，在现有的成果基础上更上一层楼，真正提高智能化程度，包括高度的通信融合、人机交互软件的应用、井下人员生理信息监测等，从而实现一体化生产与管理，这是未来数字化矿山的一个重要发展趋势[2]。



2数字化矿山整体结构

数字化矿山最核心的目的是保证安全生产同时提高生产质量和生产效率，用有限的资源发挥出更大的价值，降低企业成本支出，增加盈利，实现有效的减员增效。为了有效达到数字化矿山建设目的，必须要将硬件方面与软件方面的工作有机结合，在硬件方面，要建立相应的物理配套设施，并且规范标准化硬件接口，实现各个部门之间的有效连接，同时，要建设高质量高速率的网络通信平台，平台要有足够的带宽，能够传输大量的数据，从而为高效的人机交互和信号反馈提供有效保障。在软件方面，必须要实现系统的数据采集，布设相应的传感器，并配套相应的软件操作系统，及时将矿井中的数据进行采集，并且上传到终端服务器上，形成大数据仓库，以供后续的工作人员加以分析和论证，并且为决策层提供有效的数据支持。所采集到的数据和信号应当能够被有效用于闭环反馈，从而实现对井下相关设备的有效控制，达到矿山减员增效的目的[3]。



3数字化矿山建设及智能化技术的应用




数字化矿山主要由三个部分构成，首先是物理层，其中包括各种类型的物理硬件设备;第二是数据链路层，能够将各种类型的数据进行总结与合并;最后是网络应用层，能够构建相应的人机交互界面，并且对所采集到的前端数据进行有效应用。三者相辅相成，互为补充，共同构成一个有机整体，让数字化矿山变的健全与完善。



首先是物理层，物理层包括数字化矿山建设中所需要的各种电子设备机械设备，传感器等内容，也包括路由器、交换机、机房服务器以及相关的设备通道等。从我国目前的数字化矿山建设现状看来，物理层的构建工作已经变得相当成熟，并且在很多矿井中都得到了广泛的应用[4]。煤矿井下基础层建设包括有線与无线两种方式，有线链接能够保障信号传输的稳定性和高速性，这对于那些有严格要求的矿井而言是非常重要的，然而，各种各样的线路可能会对工作现场造成一定的困扰，甚至有部分突发状况会导致线路的切断，因此，无线操作方式应运而生，采用无线WiFi的方式构建无线平台，能够减少对于线材的使用，让工作区域更加整洁，无线WiFi的工作原理要求井下每隔一定距离就要设置相应的信号传输与放大模块，这些要耗费大量的财力和物力，可以通过有线和无线的混合方式进行构建，完成物理层的建设。另外，井下的数据接入方式是多种多样的，常见的数据接入方式为RS485和TCP/IP方式，这是一种标准化的数据传输手段，具有较强的适应性[5]。



其次是数据链路层。在数字化矿山构建过程中，最为重要的过程为数据的接入，只有接收到相关的数据，才能够进行分析与处理，并且指导相应工作的开展。因此要加强对于数据链路层的重视程度和资金人员投入，确保收集到真实有效的原始数据信息，从目前大部分的矿山建设现状来看，我们仍然需要不断引入新的数据接入设备和收集设备，定期对数据链路层加以更新与完善，从而让数据员的获取更加有效。当数据通过物理层通道到达服务器之后，就能够安全的存储在云端平台之中，数据链路层的功能也就完成了。



第三是网络应用层。网络应用层包括网络层和应用层，网络层包括有线网络平台和无线网络平台。对于那些工作面环境非常恶劣的情况，可以采用无线网络的方式开展工作，从而实现三维立体空间内的网络覆盖，对于工作环境良好的地方，可以采取有限网络平台，从而实现数据传输的高效性，保障数据传输质量。对于地面机房，应当采用质量过硬的硬件设备，并且构建相应的空调房环境，防止服务器过热，要定期对机房进行检查，及时发现硬件问题，并且更换设备。要加强硬件防火墙的建设，并且定期做好相应的数据备份工作，通过冗余设计方法，提高矿山系统的可靠性[6]。



最后是应用层及其架构实现功能。数字化矿山的应用层包括系统数据的收集、数据挖掘、数据决策、数据处理等内容，要构建一支专业化的信息技术队伍，提高工作人员的专业化程度，使其能够运用先进的算法和软件技术，对数据进行有效处理，并且完成相应的工程建模。常用的系统架构有BS模式和CS模式，前者能够有效实现数据的浏览和应用程序的开发，后者能够实现对于数据库服务器的有效链接，方便工作人员随时调用相关资料。

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