浅析矿山信息化和智能化建设

战澍楷

摘要：进入21世纪后，随着科学技术的高速发展，信息化技术在各个领域也取得了很大的进展。我国是一个能源大国，而矿山开采一直以来都是我国的一个经济支撑来源，它起着至关重要的作用。在伴随着信息化时代的来临，在矿山管理过程中引入信息化技术显得尤为关键。文章简要阐述了信息化在矿山管理的发展现状，并对其所起作用做出了一定的探讨。

关键词：信息化；矿山管理；现状；作用

1、研究现状

我国蕴含着大量的矿藏，各种矿山具有种类繁多、分布广泛和户数多、规模小、基础差等特点，因为管理、效益以及技术等多种因素的影响，导致在资源开采方面存在着非常严重的安全问题。例如山体崩塌、地表塌陷、矿山边坡滑坡、废石场泥石流、采场冒顶、尾矿库崩塌、井下突水、采空区大面积地压、以及深井高温等情况，严重影响了社会的和谐稳定以及人民的生产和财产安全。
随着信息技术的飞速发展，矿山管理也急需变革。由于矿山管理是一个动态的复杂的过程，传统的经验式管理和机械式组织结构显得极不适应，距离管理现代化的要求也就更远，矿山管理面临着新的机遇和挑战。矿山管理信息化的目标就是要从根本上变革这种传统的僵化管理方式，实现有机的系统管理。要实现我国矿山管理的信息化，我们还在面临着三大主要任务：（1）、矿山管理信息化基础设施（即计算机网络和信息系统）的建议；（2）根据战略的需要，在矿山管理活动中广泛采用现代管理科学理论和方法；（3）以先进的管理变革思想或模式为指导，进行管理变革，优化组织结构。这三大任务不是孤立的，而是彼此交叉、相互关联的，其中作为矿山管理信息化基础设施的计算机网络和信息系统的建设则是核心基础。

2我国矿山行业现状
2.1矿山炭矿山
矿山炭是全球最重要的一次能源之一，我国作为矿山炭的生产和消费大国，产量由2003年的17.22亿吨增长至2009年的29.73亿吨。根据《BP世界能源统计2011》的统计数字，2010年我国矿山炭产量为32.40亿吨，占全球的48.3%，矿山炭消费量为1713.5百万吨油当量，占全球的48.2%。截至2010年底，我国矿山炭行业已累计建成安全高效的矿山272处，建成了十个千万吨级的精工矿山。
2.2金属矿山
我国的金属矿产资源品种齐全，储量丰富，分布广泛。已探明储量的金属矿产有54种，主要包括铁、锰、铜、铝、铅、锌等。根据中国冶金工业规划研究院的统计数据，我国铁矿石原矿年产量从2003年的2.6亿吨增加到2009年的8.8亿吨。中国有色金属工业协会的统计数据显示，2010年我国有色金属产量达到3135万吨，连续九年居世界第一，目前我国的铜、铝、铅、锌等有色金属产量和消费量均占世界的三分之一左右，基本满足国民经济发展的需要。
2.3非金属资源矿山
我国的非金属矿品种比较齐全，现有探明储量的非金属矿产产地5000多处。大多数非金属矿产资源探明储量丰富，但一些非金属矿产分布不平衡，特别在沿海和经济发达地区，探明储量尚不能满足本地区经济发展和出口创汇资源的需求。

3信息化矿山技术的建设
3.1建立安全生产环保调度应急指挥中心
安全避险“六大系统”运行以来存在的主要问题有：该系统不能对井下作业人员进行全过程准确定位；系统读卡器漏读、误读率较高，井下人员信息更新速度慢，致使井下作业人员信息不够准确；该系统识别区域窄，回采作业现场不在无线覆盖区域内；由于该矿进出矿井口较多，该系统很难实现唯一鉴别；RFID技术与KJ703金属非金属矿山管理系统无法实现在同一网络平台，多种功能技术对接的相关要求。针对上述问题，该矿依托已经建成的矿山六大系统，将进一步完善井下和地表重点风险岗位、要害部位、人员密集场所全覆盖、不间断视频监控的要求，设计建设以下内容：（1）人员定位系统。人员定位系统建成后与监测监控、通讯联络形成三网合一，既能实现资源共享，又能使维护方便。考勤机是一种新型的存储类考勤机，事先只需采集员工的面像及指纹并建立档案，当员工上下班站在人脸及指纹识别考勤机的识别区域内，考勤机上就会快速地记录考勤及出入井状况并保存记录，与网络联网后，可以利用电脑、手机实时掌握和查询井下员工出入井信息。该矿将在副井井口、主井井口、副井平硐、斜坡道口各安装一台人员考勤系统，并与网络连接，后期通过加强管理，可实现实时查询、人员考勤等功能；（2）地表视频监控系统。增设19套视频监控系统，对矿山地表的生产指挥中心、排土场（废石场）、地表加油站等重点岗位及关键场所、要害部门进行实时监控。为加强矿山辐射的安全管理，保障放射源运行安全，将增设一套独立的放射源视频监控系统，确保泵站厂房内放射源的运行安全。为加强矿山提升运输系统的安全管理，保障提升运输安全，同时在主副井卷扬机房各增设视频监控系统一套，主要用于提升系统操作人员实时通过视频监控主副井提升系统的运行情况；（3）井下视频监控系统。该矿将在紧急避险硐室增设2台GYH25（B）矿用一般性氧气传感器，井下增设11套视频监控系统；（4）联网上传系统。为实现集团公司对该矿人员定位系统、监控监测系统的实时监测，需增加联网上传系统硬件及软件，人员定位系统以及监测监控系统数据将通过FTP方式上传到监控联网服务器。

3.2网络平台的建设
网络平台是必要的建设的内容，在工业中，网络平台都有着重要作用。信息化矿山建设中可以结合其他工业建设情况，充分利用以太网宽带，提高数据的安全性和实时性，发展方向主要是实现三网合一，提高网络传输的统一性。网络平台建设中应涵盖综合管理控制平台，能够协同控制工艺流程与生产优化，改变传统单一控制方式，配备远程图像诊断，实现集中监控。监控系统是保证信息化矿山安全生产的基础，这个系统对数据有较高的要求，因此需要全面获取生产各类信息。同时增加人工检验，保证数据的真实性和有效性。
3.3健全信息化矿山技术的制度规范
高科技产业对我国的发展有着重要的影响，尤其是以信息化矿山及其关键技术工作为代表。近年来，中国信息化矿山及其关键技术的应用和管理得到了显著加强，但相应制度、法律法规仍然不完善。针对这一问题，中国需要尽快改善与信息化矿山及其关键技术的使用和管理相关的系统，深化维护和管理各地区机械损害程度的机制，完善各项规定，加强相关部门责任，加强执行力度。此外，国家法律部门应当出台相关法律规定，继续履行重点职责，增强国家监管部门的责任意识，加强对负责维护设备维护的重点机构的监督，建立机构维护、保护设备。让人民和新闻媒体参与监督过程，借用群众和媒体，强制监督有关部门的责任将落实，努力实现守法投诉，遵守法律和执法，应该调查违法行为。
4矿山信息化与智能化关键技术
4.1矿井通讯技术
随着通信技术发展，井下通讯技术也日益成熟，可以根据井下通讯的不同需求选择适合的通讯技术。a）矿井主干网络。主要干网络需要实现高速、大数据量的交互，因此应选用千兆以太网光纤网络；b）矿井移动设备。选择WiFi、ZigBee、3G、4G等技术；c）有线接入。可选择CAN、485、10/100M网络等现场总线；d）矿井图像监视。可选择WIFI、4G等技术；e）矿井语音移动通信。4G、WIFI、3G、无线网桥等技术；f）井下目标精确定位。选用RFID、ZigBee和WIFI等技术。
4.2井下主排水自动控制系统
井下主排水自动控制系统主要包含自动注水、闸阀操纵、水位自动监控、参数传输、故障保护及电动机的自动控制环节等。通过软件对水泵启停次数、运行时间长短和管路流量等参数自动记录并累计，系统根据这些运行参数按顺序自动启停水泵和管路，实现主排水自动控制。主排水自动控制系统实现对井下水泵的控制，减少了人工投入、降低了运行成本，实现对水泵运行状态、运行过程的远程自动监控与操作。
4.3微动信号法
利用天然磁场发出的微小信号，并将信号转化为数据信息，利用计算机设备进行处理得出矿山地质信号，掌握地下信号的变化范围和规律，进而了解矿山地质构造。此方法没有固定的空间和时间，所以对于接收的磁场微动信号知在特定的范围内发生变化。
4.4智能开采技术
智能开采技术包括智能感知系统、智能联动控制系统、执行系统。智能开采技术是以计算机为系统控制核心，以工作面的环境视频推送、设备感知为基础，以矿山流系统负荷为决策依据实现联动控制，达到开采的可视化、智能化的目的。
4.5X射线技术应用分析
X射线技术是指通过在X射线的作用下，在较短的时间内会有特定颜色的光出现，其光波长度较大。利用X射线技术，可以进一步提高矿物质位置的准确性，特别是在铜矿、铅矿、锌矿的勘探过程中，其勘探效果显著；还可以清晰地将地层中的地质结构及断层显现出来，进而预测矿床的厚度及估算矿产的储量。

5结束语

从以上的总结中了解到，在现代发展的今天，矿山产业不能仅仅依靠传统模式来进行开采和管理。在时代不断进步的情况下，虽然矿山企业面临的任务比其他企业要艰巨，但是还是要不断实现现代信息化的管理，这对于安全管理矿山企业起到了很好的推动作用，在国际中的发展也更加的强大。
参考文献：
[1]王涛.试论如何加强矿山行业信息化建设[J].工业c:94-94.
[2]李潇,曾杰.试论如何加强矿山行业信息化建设[J].建筑工程技术与设计,2017(19).