智慧礦山解決方案在“兩化融合”、“新基建”、“企業(yè)數字化轉型”等一系列的國家政策背景下，采礦行業(yè)的信息化建設正在由數字化礦山、智能礦山向智慧礦山邁進。建設新型現(xiàn)代化礦井是提高安全保障程度、實現(xiàn)高產高效、增加企業(yè)核心競爭力的可持續(xù)性發(fā)展之路，有利于緩解人力資源緊張，降低成本、提升效率、保障安全、提高資源利用能力。一、建設背景近年來，國家密集部署新型基礎設施建設，持續(xù)推進能源領域數字化轉型升級，“新基建”中明確將包括煤炭在內的傳統(tǒng)基礎設施納入到智慧能源基礎設施的范疇，智能化煤礦不僅是煤炭行業(yè)未來的發(fā)展方向，也是礦業(yè)企業(yè)轉型升級的重要路徑。

國家政策大力支持智慧礦山建設新基建促進智慧礦山智能化升級目前以5G網絡、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網、大數據中心等為代表的新型基礎設施建設已成為我國新一輪經濟增長的新動能。隨著新基建的不斷推進，礦山行業(yè)也將逐漸進入數字化、智能化時代。5G技術在礦區(qū)安防、生產設備遠程實時控制、井下定位、智能巡檢、無人礦卡等應用場景方面發(fā)揮著重要作用，促進礦山數字化、少人化、無人化轉型，提升企業(yè)的安全生產水平，降低生產成本，提高經濟效益。二、概念定義智慧礦山是將云計算、大數據、物聯(lián)網、移動應用、人工智能、5G通信等技術與礦山生產自動化裝備進行底層融合，以排水、通風、供電、生產經營等關鍵子系統(tǒng)為建設重點，實現(xiàn)一系列智能化設備的全面接入，形成完整的智能礦山系統(tǒng)，有效指導礦業(yè)企業(yè)科學、合理的向智能化轉型升級，促進礦業(yè)行業(yè)“安全、綠色、高效”發(fā)展。基于當前礦業(yè)產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及智慧礦山建設理念、內涵與要求，考慮不同類型礦井建設條件與建設基礎的差異性，以及未來一段時間科技裝備發(fā)展趨勢與水平，中國工程院王國法院士提出智慧礦山建設的近期、中期、遠期目標：三、智慧礦山建設架構智慧礦山基本架構主要分為五層，分別為泛在感知與執(zhí)行層、網絡傳輸層、數字平臺層、應用開發(fā)層、運營展示層。泛在感知與執(zhí)行層負責實現(xiàn)子系統(tǒng)數據的感知與采集，同時對執(zhí)行設備下發(fā)控制指令。網絡傳輸層由私有云、工業(yè)以太網、工業(yè)無線網絡等系統(tǒng)組成，負責信息和數據的雙向傳送。數字平臺層向下實現(xiàn)各種多源異構感知數據的接入，向上為智慧礦山應用層的開發(fā)提供服務和工具。應用開發(fā)層為用戶提供實際使用到的涉及礦井生產、安全、經營管理、決策分析各環(huán)節(jié)的各類操作軟件及工具。運營展示層主要包括綜合態(tài)勢大屏、綜合統(tǒng)計報表、告警、視頻監(jiān)控、移動互聯(lián)App等功能，方便指揮/管理人員遠程操控、精準調度。四、智慧礦山建設方案智慧礦山圍繞“六個一”工程，構建全面感知與高速傳輸網絡（一張網）、礦上地理信息系統(tǒng)（一張圖）、安全生產管控一體化平臺（一個平臺）、統(tǒng)一計算存儲管理（一個庫）、統(tǒng)一數據接口與編碼標準（一個標準），以及諸多智能化子系統(tǒng)與設備（一系列智能化設備），從而實現(xiàn)安全生產的統(tǒng)一管控。智能化升級打造智慧礦山示范樣板1通風系統(tǒng)智能化實時監(jiān)測風機的電壓、電流、振動、風量、風壓、溫度等運行狀態(tài)，實現(xiàn)通風機遠程一鍵式啟停，一鍵式不停風倒機，故障自動倒機功能，對礦井通風進行科學管理和調整。（1）通風可視化建立可編輯的礦井三維通風系統(tǒng)模型，實現(xiàn)井巷、風機、設備設施數字空間的三維模型建設，快速生成三維通風立體圖、二維通風網絡圖、二/三維風流圖。（2）智能通風解算智慧通風解算模塊由終端設備、數據采集、智能預警、風網解算與風量調節(jié)、智能遠程控制、通風可視化組成。通過超聲波風速儀精確測量的風速，結合礦井通風監(jiān)控系統(tǒng)的實時數據進行通風解算，提供礦井每一條巷道的當前準確風速和風量，滿足通風全過程的智能化，實現(xiàn)通風異常的自動感知、診斷與預警。1通風網絡模型提供對通風巷道參數及通風構筑物配置參數進行管理，動態(tài)修改通風網絡的節(jié)點和線段。2動態(tài)解算提供根據井下風網各分支的風阻和主通風機的特性，解算整體網絡的通風情況，估算各分支的風量和風向信息，為系統(tǒng)的智能通風決策和災變應對做支撐。3災變模擬提供模擬事件類型，設計爆破點，通過事件產生污染物的擴散風向及流動速度，預演未來一定事件內污染物的濃度及擴散范圍。4預案管理提供調整的模型和巷道參數信息作為管理方案儲存及應用?！悄芡L解算算法2供電系統(tǒng)智能化對變電所和工作面移動變電站內的設備進行監(jiān)視、測量、保護和控制，并記錄各種信息，實現(xiàn)供電設備無人值守運行。具備供電系統(tǒng)可視化遠程控制、開關柜遠程電動操作、斷路器及接地刀閘狀態(tài)實時監(jiān)測，電子掛牌、開關柜資產健康管理、高壓開關故障診斷等功能。3供排水系統(tǒng)智能化集數據采集、水泵自動輪換、控制、狀態(tài)顯示、故障播報等多種功能于一體，①實現(xiàn)井下水泵排水系統(tǒng)的自動控制，建立多臺泵自動輪換工作制，實現(xiàn)排水用電自動削峰填谷，做到無人值守；②智能優(yōu)化排水方式，實現(xiàn)能耗自評估和故障自診斷，具備智能報警、智能分析統(tǒng)計涌水量、管網調配等功能；③具備數據采集、水泵自動輪換、水泵自動控制、狀態(tài)動態(tài)顯示，故障播報與報警和現(xiàn)場視頻聲音上傳等功能。4壓風系統(tǒng)智能化實現(xiàn)主要設備運行狀態(tài)及參數的實時監(jiān)控，反映壓風機的排氣壓力、壓風機分管路壓力的實時數據和實時曲線，采用變頻控制方式，實現(xiàn)按需供風。提供壓風系統(tǒng)監(jiān)控用標準界面，通過模擬畫面動態(tài)顯示地面壓風機和井下壓風機、閥門等主要設備的運行工況。對設備運行參數進行自動檢測，如：空氣壓縮機電機定子及軸承溫度檢測，空氣壓縮機風壓、風溫檢測，風量的檢測等。具備壓風系統(tǒng)事故報警功能，實現(xiàn)無人值守，記錄每條報警信息，并根據要求生成報表。實現(xiàn)每個主電機開停動作時刻記錄，生成報表；按合理的時間密度記錄模擬量傳感器、主電機電流等動態(tài)參數（風道環(huán)境參數由安全監(jiān)測系統(tǒng)采集），生成統(tǒng)計圖。安全管控系統(tǒng)筑牢智慧礦山安全生產屏障以安全標準化十四要素為建設重點，構建安全生產標準化運行管理系統(tǒng)，涵蓋法律法規(guī)管理、基礎信息管理、設備監(jiān)測管理、危險源監(jiān)測分析、隱患排查與治理模塊、職業(yè)健康管理、安全教育培訓管理、應急救援管理、安全績效考核管理、安全生產會議模多個功能模塊。1視頻監(jiān)控通過視頻流媒體中臺接入現(xiàn)有監(jiān)控攝像頭設備，并且通過在邊緣側部署AI網關，為傳統(tǒng)攝像頭加載AI算法，實現(xiàn)對礦區(qū)內的人、車、物、事的自動監(jiān)測、智能化記錄與報警，在面對潛在的安全事件時，由被動監(jiān)控轉變?yōu)橹鲃臃烙?，全面提升場所的綜合安防管理水平。2人員定位構建基于UWB技術的精確人員物資定位管理系統(tǒng)，結合視頻聯(lián)動、自動考勤、電子圍欄、歷史軌跡、智能巡檢等平臺功能，準確掌握井下作業(yè)人員區(qū)域分布和實時活動軌跡，有效提升安全管理效率。3設備監(jiān)測管理實現(xiàn)設備監(jiān)測分析、故障預警、巡檢維修和報廢再生的全生命周期閉環(huán)管理，延長設備壽命，保障設備運行處于最佳狀態(tài)，降低修護費用，同時為管理人員提供運維檢修指導，提高業(yè)務流轉規(guī)范化、高效化水平。4多災害綜合防治建立災害感知預警系統(tǒng)，集中監(jiān)測礦井水、火、瓦斯、頂板、煤塵、沖擊地壓6大自然災害的實時狀態(tài)數據，通過對監(jiān)測數據的實時分析，實現(xiàn)對礦山安全態(tài)勢的動態(tài)評估、預測、預警，實現(xiàn)應急設施設備、應急救援物資、應急避災路線等信息的關聯(lián)顯示和業(yè)務聯(lián)動。手機移動應用實現(xiàn)智慧礦山遠程掌上管理智慧礦山手機移動應用集全方位實時監(jiān)控、自動化控制管理、車輛管理、人員定位、巡檢規(guī)劃、能耗管理、報警推送、多種報表統(tǒng)計分析等功能為一體，實現(xiàn)遠程“掌上”管理，支持為客戶量身定制手機APP/小程序。五、智慧礦山價值體現(xiàn)1實現(xiàn)安全管理數字化實現(xiàn)礦產資源的數字化、精細化管理，實現(xiàn)全流程的質量監(jiān)控，保證礦山生產的質量穩(wěn)定；基于安全生產十四要素，將安全管理和安全監(jiān)察工作數字化，提升安全管理工作效率，實現(xiàn)事前有依據、事中有標準、事后有回溯。2提高礦山管理水平通過物聯(lián)網技術實現(xiàn)對設備的精細化管理，實時可監(jiān)控、歷史可查詢，提升管理效益、降低維護成本、減少設