摘要：隨著我國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平隨之不斷進(jìn)步，目前，智慧礦山建設(shè)已經(jīng)取得了顯著的成績(jī)，但是已有的智慧礦山平臺(tái)沒有很好的實(shí)現(xiàn)信息交換、應(yīng)用系統(tǒng)的敏捷開發(fā)和快速上線、資源的彈性伸縮及自動(dòng)化運(yùn)維。為解決這些問題，基于大數(shù)據(jù)、容器、微服務(wù)、DevOps等技術(shù)，本文提出了智慧礦山能力開放平臺(tái)架構(gòu)，有效實(shí)現(xiàn)了敏捷開發(fā)、持續(xù)集成、彈性擴(kuò)展及全方位監(jiān)控。在信息交換方面，提出了一種便于實(shí)現(xiàn)信息共享和系統(tǒng)融合的信息交換技術(shù)，包括客戶端與服務(wù)器之間的通信、微服務(wù)之間的通信、大量異構(gòu)系統(tǒng)之間通信的融合技術(shù)?；谄脚_(tái)的體系架構(gòu)和功能視圖，通過對(duì)主流軟件的優(yōu)劣分析，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)架構(gòu)的資源層、內(nèi)核層、應(yīng)用層。通過對(duì)業(yè)務(wù)上平臺(tái)途徑、分布式平臺(tái)架構(gòu)的建設(shè)方式、傳統(tǒng)平臺(tái)與新平臺(tái)的雙模式運(yùn)行機(jī)制的分析和論證，驗(yàn)證了本文平臺(tái)具有較好的可用性和可擴(kuò)展性。關(guān)鍵詞：智慧礦山；架構(gòu)體系；智能決策；人工智能引言隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)步入新常態(tài)，煤炭行業(yè)面臨著“需求增速放緩期、過剩產(chǎn)能和庫(kù)存消化期、環(huán)境制約強(qiáng)化期、結(jié)構(gòu)調(diào)整攻堅(jiān)期”四期疊加的全新局面，煤炭行業(yè)必須不失時(shí)機(jī)地變化革命，促進(jìn)轉(zhuǎn)型升級(jí)。在當(dāng)前不利環(huán)境下，創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展將是煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要途徑。融合空間信息、智能采礦、自動(dòng)控制、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)的智慧礦山建設(shè)將成為新時(shí)期煤炭行業(yè)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的重要主題。智慧礦山概念是由IBM提出的“智慧地球”理念衍生而來。智慧礦山相較于自動(dòng)化礦山、信息化礦山、數(shù)字化礦山，是一個(gè)技術(shù)更為先進(jìn)的礦山發(fā)展階段，是未來礦山企業(yè)發(fā)展的一個(gè)新方向。智慧礦山建設(shè)是一個(gè)多學(xué)科交叉融合的前沿研究領(lǐng)域，其理論性、技術(shù)性和實(shí)踐性都很強(qiáng)。我國(guó)目前在這方面的研究還處于理論研究的起步階段，一些學(xué)者已從智慧礦山定義、框架、關(guān)鍵技術(shù)、信息化標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行了探索研究，但存在框架體系構(gòu)建粗略、關(guān)鍵技術(shù)提煉不夠完善等一些問題。鑒于此，筆者在總結(jié)分析目前我國(guó)礦山信息化建設(shè)存在問題的基礎(chǔ)上，探討了智慧礦山建設(shè)的架構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)。1礦山信息化建設(shè)中存在的各項(xiàng)問題隨著我國(guó)各項(xiàng)技術(shù)快速發(fā)展，在礦山信息化建設(shè)中仍舊缺乏相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致各類系統(tǒng)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、描述以及分類編碼中存在較大差異性。我國(guó)多數(shù)地區(qū)在礦山信息化建設(shè)過程中只重視硬件，對(duì)軟件處于忽視態(tài)度。致使煤炭企業(yè)信息資源難以全面開發(fā)。現(xiàn)階段礦山信息化建設(shè)中諸多構(gòu)成系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化集成發(fā)展，但是由于較多因素影響，不同構(gòu)成系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)難以有效共享，大多數(shù)都停留在子系統(tǒng)數(shù)據(jù)獨(dú)立化分析階段，各個(gè)層級(jí)建設(shè)的信息化系統(tǒng)難以有效對(duì)應(yīng)，導(dǎo)致信息化系統(tǒng)組成更加復(fù)雜，系統(tǒng)管理效率難以提升，有諸多礦山企業(yè)信息化系統(tǒng)應(yīng)用功效未能全面發(fā)揮，在信息化系統(tǒng)長(zhǎng)期建設(shè)維護(hù)中仍需消耗較多成本投入與人力資源。2智慧礦山建設(shè)涉及的關(guān)鍵技術(shù)2.1智慧采煤技術(shù)我國(guó)煤炭行業(yè)，通過多年大力推行機(jī)械化、自動(dòng)化裝備，綜采工作面裝備目前已基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，其中有些甚至實(shí)現(xiàn)了智能化，但大部分裝備依然處于單機(jī)自動(dòng)化控制階段，智能采煤成套裝備與技術(shù)還有待研究，相關(guān)研究?jī)?nèi)容包括煤巖界面智能識(shí)別技術(shù)、采煤機(jī)記憶割煤技術(shù)、設(shè)備感知及地面遠(yuǎn)程控制技術(shù)、慣性導(dǎo)航控制技術(shù)、工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)、一鍵啟停及保護(hù)系統(tǒng)、電液控制自動(dòng)跟機(jī)系統(tǒng)、輸送機(jī)控制系統(tǒng)、地理信息及煤層跟蹤系統(tǒng)。2.2采切方面的應(yīng)用數(shù)字化礦山在應(yīng)用中能夠?yàn)椴汕刑峁└尤娴墓δ?，包括參?shù)底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、井巷設(shè)計(jì)等。數(shù)字化礦山能夠根據(jù)礦床的實(shí)際情況，對(duì)開采切割進(jìn)行模擬，并能夠沿著任意方向?qū)⑶懈顚?shí)體投影，生成投影輪廓線，方便工作人員確定巷道位置。數(shù)字化礦山可以設(shè)計(jì)回采單元，包括結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)、自動(dòng)切割、底部結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)、可視化設(shè)計(jì)等，并能夠計(jì)算工程量、金屬量、儲(chǔ)量等。2.3礦山真三維地質(zhì)模型與集成技術(shù)當(dāng)前在巷道設(shè)計(jì)中可以應(yīng)用三維地質(zhì)模型，對(duì)各項(xiàng)物探活動(dòng)以及測(cè)量操作進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾與整合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息動(dòng)態(tài)化調(diào)整，對(duì)礦井生產(chǎn)中井下作業(yè)環(huán)境進(jìn)行有效展示。礦井生產(chǎn)過程中諸多環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生較多不同的安全生產(chǎn)問題，針對(duì)此類安全問題需要強(qiáng)化仿真模擬，以地質(zhì)體為基礎(chǔ)構(gòu)建有限元剖分模型。再分析礦井環(huán)境以及不同監(jiān)控系統(tǒng)獲取具有針對(duì)性的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，對(duì)井下生產(chǎn)環(huán)境危險(xiǎn)性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。2.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的多源信息融合、交互式的動(dòng)態(tài)三維可視化場(chǎng)景和實(shí)體行為體驗(yàn)，在大量領(lǐng)域均取得了令人矚目的應(yīng)用成果。在礦山行業(yè)，目前已成功研制基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的安全培訓(xùn)系統(tǒng)、開米模擬系統(tǒng)、車輛運(yùn)行模擬系統(tǒng)、災(zāi)害過程模擬系統(tǒng)、三維地震可視化分析系統(tǒng)、帶式輸送機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等應(yīng)用系統(tǒng)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)必將在礦井設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、安全管理與培訓(xùn)、數(shù)據(jù)可視化直觀展現(xiàn)以及各類綜合應(yīng)用分析等方面提供更加完善的解決方案。2.6煤礦瓦斯綜合利用技術(shù)目前，國(guó)內(nèi)在瓦斯利用方面已形成了瓦斯蓄熱氧化利用、提純和發(fā)電等相結(jié)合的梯級(jí)利用技術(shù)體系，針對(duì)不同濃度的瓦斯進(jìn)行梯級(jí)高效利用。主要包括低（超低）濃度瓦斯蓄熱氧化熱能利用、瓦斯發(fā)電或提純、高濃度煤層氣直接加工利用、低濃度瓦斯安全輸送及自動(dòng)混配等系列化技術(shù)與裝備，可提供瓦斯治理、開發(fā)、利用一體化系統(tǒng)解決方案。尤其是對(duì)多數(shù)礦井瓦斯?jié)舛鹊汀⑼咚估靡?guī)模小，可大力推廣蓄熱氧化燃煤鍋爐替代技術(shù)。在我國(guó)北方，冬季還可對(duì)風(fēng)筒進(jìn)行加熱。2.7做好智慧礦山日常管理工作，重視新技術(shù)應(yīng)用其一，智慧礦山的日常管理工作。智慧礦山的系統(tǒng)在綜合運(yùn)行期間，必須要專門派遣管理人員去管理和指揮。專人管理與指揮，可以及時(shí)掌握礦山運(yùn)行和生產(chǎn)企劃的銜接情況。在智慧礦山的管理工作中，應(yīng)設(shè)置綜合指揮命令中心，把其作為智慧礦山運(yùn)行管理司令部，去指揮和協(xié)調(diào)整個(gè)礦山的實(shí)際應(yīng)用與運(yùn)行。此外，在運(yùn)行管理期間，也需要做好日常維護(hù)以及升級(jí)改造。如，及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理、利用GPS以及信息技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，存儲(chǔ)，確保資源的實(shí)效性。再如，對(duì)軟件以及硬件設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，第一時(shí)間的去解決問題。其二，智慧礦山的緊急情況處理。眾所周知，礦山的井下作業(yè)具有動(dòng)態(tài)化特點(diǎn)，不安全因素較多，隱藏大量危險(xiǎn)源，且危險(xiǎn)源的處理難度較大。如果在井下作業(yè)期間，出現(xiàn)突發(fā)事件，很難保證井下環(huán)境安全性。如果出現(xiàn)包括塌陷問題、透水問題、巖爆問題等，對(duì)工作人員人身帶來較大傷害。因此，相關(guān)工作人員必須認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，注重日常的安全管理以及監(jiān)督發(fā)展，構(gòu)建智能化系統(tǒng)，確保井下作業(yè)的每個(gè)工作人員的人身安全性，實(shí)現(xiàn)安全智慧礦山建設(shè)目標(biāo)。結(jié)語近年來，許多行業(yè)都掀起了“智慧化”建設(shè)的熱潮，“智慧化”依然成為了繼工業(yè)化、電氣化、自動(dòng)化、信息化之后，世界科技革命又一次迎來的新突破。我國(guó)煤炭工業(yè)經(jīng)過多年科技攻關(guān)和