机器人挖煤，远没有那么简单！大数据、人工智能目前已应用

如今，煤矿的智能化建设如火如荼，从中央到地方，相关政策的频频出台，吹响着煤矿智能化前进的号角。

日前，为推动智能化技术与煤炭产业融合发展，发挥智能化示范煤矿的引领带动作用，加快煤矿智能化建设，提升煤矿安全生产水平，国家能源局和国家煤矿安全监察局联合发布了《关于开展首批智能化示范煤矿建设推荐工作有关事项的通知》（以下简称《通知》），提出到2021年底，建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿。

“企业自愿、地方推荐、政府引导”据了解，煤炭行业作为我国重要的传统能源行业，是我国国民经济的重要组成部分，其智能化建设直接关系我国国民经济和社会智能化的进程。对于建设智能化示范煤矿，国家发展改革委、国家能源局等八部门今年2月联合印发的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》（以下简称《指导意见》）也有所着墨。《指导意见》提出，要针对我国不同矿区煤层赋存条件，从建设理念、系统架构、智能技术与装备、综合管理、经济投入等方面，制定并实施科学、合理、先进的煤矿智能化建设方案，重点推进大型煤矿开展系统性智能化建设，对冲击地压、煤与瓦斯突出等灾害严重的矿井，优先开展智能化采掘（剥）和危险岗位的机器人替代，建设一批智能化示范煤矿，凝练出可复制的智能化开采模式、技术装备、管理经验等，向类似条件煤矿进行推广应用。

聚焦此次的《通知》内容。记者梳理发现，《通知》提出按照“企业自愿、地方推荐、政府引导”的原则,开展首批智能化示范煤矿建设，并从推荐原则、推荐对象等多个维度对首批智能化示范煤矿建设的具体工作进行了安排部署。

如《通知》提出，此次推荐对象应为正常生产煤矿、新建（含改扩建）煤矿，鼓励获得省级智能化示范煤矿建设试点的煤矿申报。同时，各地省级能源主管部门、煤矿安全监管部门、有关中央企业要高度重视智能化示范煤矿推荐工作，突出不同类型煤矿的典型性和代表性，推荐数量遵循以下原则：正式生产和联合试运转煤矿产能在5亿吨以上的省区6家，产能在1亿~5亿吨的省区3家，产能在0.5亿~1亿吨的省区2家，产能在0.5亿吨以下的省区市及兵团1家；产能在2亿吨以上的中央企业6家，产能在2亿吨以下的中央企业2家。

另外，《通知》还针对井工生产矿、露天生产矿以及新建（含改扩建）煤矿等不同种类的煤矿分别提出了相应的推荐条件，并明确了推荐示范煤矿的工作要求及程序。

煤矿智能化是破解行业发展难题的重要手段对于发展智能煤矿的重要性，《指导意见》明确，煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装备等与现代煤炭开发利用深度融合，形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能系统，实现煤矿开拓、采掘（剥）、运输、通风、洗选、安全保障、经营管理等过程的智能化运行，对于提升煤矿安全生产水平、保障煤炭稳定供应具有重要意义。

对此，在日前召开的煤矿智能化技术创新论坛上，中国煤炭工业协会副会长、中国煤炭学会理事长刘峰指出，煤矿智能化代表着煤炭先进生产力的发展方向。煤炭安全绿色智能化开采和清洁高效低碳化利用是建设现代化煤炭经济体系、实现煤炭工业高质量发展的主攻方向，是提高能源供给质量、推动能源革命的必然选择。

另外，在刘峰看来，目前煤炭工业发展面临着先进产能不足、生态环境约束等困难，而煤矿智能化是破解行业发展难题的重要手段。

如在绿色发展方面，刘峰表示，煤炭资源的智能绿色开发，不仅能够应对采深增加导致的恶劣开采环境，高效率地开采出矿产资源，更能促使金山银山有机融入到绿水青山中，形成具有新时代特征的矿业开发模式。

刘峰同时介绍，我国煤炭企业正处于由劳动密集型向人才技术密集型转变的阶段，生产一线用工人数较多，生产安全保障难度大。煤矿智能化正是以无人或少人开采为目标，极大提高生产效率，最大减少现场作业人数，达到“无人则安、少人则安”的目标。

多省份积极推进智能化示范煤矿建设除《指导意见》外，近年来，我国也出台了《新一代人工智能发展规划》《煤矿机器人重点研发目录》等多项政策，推动煤矿的智能化发展。此外，山西、河南、内蒙古等主产煤省(区)也纷纷根据各自实际情况，发布了煤矿智能化建设的相关实施方案和意见。

记者查阅发现，各省份煤矿智能化的相关文件中不乏“示范建设”“示范引领”等字眼。

如今年5月，山西省能源局、山西省发展改革委等部门研究出台的《山西省煤矿智能化建设实施意见》提出，要坚持典型示范与全面推广相结合。通过试点先行，产生示范引领效应，凝练可复制的智能化开采模式、适用装备、管理经验等，全面推广。

7月，贵州省能源局、贵州省发展改革委等八部门联合印发的《贵州省煤矿智能化发展实施方案（2020~2025年）》明确，要开展智能煤矿示范建设。加大智能化综采工作面建设推进力度，积极开展智能化综掘工作面建设、煤矿机器人工程试验。到2020年底，力争新增建设智能化采掘示范工作面10个，推动井下机器人现场应用，启动至少1个智能煤矿建设示范项目。

8月，宁夏回族自治区发展改革委会同自治区应急管理厅、宁夏煤矿安全监察局等部门联合印发的《宁夏回族自治区煤矿智能化发展实施方案》提出，到2021年，建成1座智能化示范煤矿，建成5个以上智能化综采示范工作面，实现综采工作面内少人或无人操作，掘进工作面减人提效。

各省份的密切跟进，也让智能化示范煤矿呼之欲出。对于智能化示范煤矿建设的目标，《通知》明确，要坚持以供给侧结构性改革为主线，深入贯彻落实中央关于加快推进智能制造的有关精神，组织开展首批智能化示范煤矿建设，到2021年底，建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿，初步形成煤矿开拓设计、地质保障、生产、安全等主要环节的信息化传输、自动化运行技术体系，基本实现掘进工作面减人提效、综采工作面内少人或无人操作、井下和露天煤矿固定岗位的无人值守与远程监控。

通过人工智能赋能煤炭行业，促进煤炭行业生产方式的根本性变革，通过对安全生产过程进行智能识别，实现自动化、高精度、无人值守过程的分析和管控，开创安全生产新局面。同时，提升监管部门管理效率，降低煤矿安全事故，探索在智能化条件下的安全生产管理模式的创新，加快信息反应速度，提升信息共享层次。

①地下精准定位导航系统

②随掘随采精准探测地质信息系统

③智能快速掘进和采准系统，矿井通风、供排水、主副运智能系统

④工作面智能开采系统

⑤危险源智能预警与灾害防控系统

⑥矿井全工位设备设施健康智能管理系统

⑦煤矿地面分选运销与生态建设智能系统

⑧煤矿物联网综合智能管理系统。

煤矿智能化是指煤矿开拓设计、地测、采掘、运通、洗选、安全保障、生产管理等主要系统具有自感知、自学习、自决策与自执行的基本能力。

针对控制中心页面的建设，运用丰富的可视化图表和动画效果，集成供水、通风、运输、掘锚机运作及井内三维漫游画面，形象的对井下多元应用场景进行详尽的数据解释；Hightopo可视化可融合智能感知设备数据，实现对矿井的生产环境、工作视角、设备分布、工艺流程、产量走势、巷道划分、设备运行实时状态

采用物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、智能装备等与煤炭开发技术装备进行深度融合，形成全面自主感知、实时高效互联、自主学习、智能分析决策、动态预测预警、精准协同控制的煤矿智能系统。

智能化煤矿可实现矿井地质保障、煤炭开采、巷道掘进、通风排水、生产经营等全过程的安全高效智能运行。三维立体的巷道监管效果，有利于改善矿山环境及工程实施设计，能将巷道工程变迁情况客观无误的记录和展现。

点击按键可随意切换工作区视角和井内视角，方便运维人员从不同角度观察到每条巷道的名称、视点位置、设备分布及对应的数据。巷道内部漫游设有前进、倒退等功能，易于实时了解视点位置。此外，增添聚光灯的设计会让巷道整体更加真实，仿佛身临其境。

记忆割煤、滚筒换向、自动往返及故障诊断的联动控制功能，针对采煤机故障诊断提供切实的数据依据，加速扼杀故障的萌芽。通过地面调度室即可远程遥控操作，由此达成井下少人化作业，加大煤炭资源的开采效率，为采煤机的高效安全生产奠定基础。

通过强大的渲染功能，真实还原采煤机井下运动工况的行进效果，利用 HT 可视化图表将采煤机运行的关键数据进行直观呈现。

到 2025 年，大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化；到 2035 年，各类煤矿基本实现智能化，构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统，建成智能感知、智能决策的煤矿智能化体系，实现安全绿色、高效、智能化生产。

由此可见，在矿业开采政策的呼吁下，对矿山以破坏环境的粗放开采形式都将面临淘汰。若要实现可持续发展，则需基于 5G、物联网、大数据等高新技术手段，将矿山的多类型传输网络、管理、自动化等系统进行高度集成，铸造“矿山大脑”。

随着国家环境保护力度的持续加大及能源消费结构的转型，正倒逼煤炭产业必须走绿色智能的清洁化生产之路，智慧矿山可视化解决方案恰到好处的助力实现低碳循环发展：将各生产线的控制集中于此，各生产环节信息共享、横向协作，辅助运维人员构建自主感知、智能分析、科学决策、集约高效的数字化矿山。

纵观煤矿行业，发展智能化是大势所趋。在全国工业制造业智能化的浪潮下，煤炭行业作为我国重要的能源行业，其智能化建设直接关系我国国民经济和社会智能化的进程。从实施细则陆续出台，可以看出国家和煤炭、科技行业均对煤矿智能化重视程度很高，推进力度很大。

煤矿市场空间巨大，供给产能难以覆盖需求增长。从智能化煤机制造企业的调研情况来看，当前供给端产能跟不上需求的增长，可以预见的是煤机智能化生产制造将迎来一轮爆发性增长期。

将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装备等与现代煤炭开发深度融合，形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智慧煤矿管理系统。实现煤矿开拓、采掘、运输、通风、洗选、安全、管理等过程的智能化运转。

智慧煤矿管理系统我以我擅长的可视化管理角度给大家看个案例，通过主观视角去充分理解只会煤矿管理的优势和前景。

搭建选煤厂区建筑及生产设备、管线等设施的三维场景，将生产数据采集、安全监测监控与生产时空有机结合，构建了集智能巡检、设备安全监测、预警功能、企业管理于一体的三维可视化管理系统。全方位推动选煤厂精细化管理工作，实现减人增效的目的。

整体场景采用航拍建模方式获取，利用飞机或无人机搭载多台传感器，对选煤厂进行拍摄采集，快速高效获取真实反映厂区情况的数据信息。通过纠正、平差、多视影像匹配等一系列的内业处理操作，最终获得三维模型。航拍建模的成果数据具有地理坐标系信息，可以准确地和 GIS 匹配。

和 GIS 的集成方案中可提供根据经纬度和海拔数据构建漫游线路，让用户以第一人称的视角按照指定线路对厂区进行巡检漫游，Hightopo在制定线路的时候可以参考重点区域或智能化水平较高的区域进行制定，给用户呈现选煤厂重点发展区域以及智能化发展成效。

主厂房设备监控系统通过 3D 效果，1：1 制作 3D 可视化仿真互动模型，并将重介洗煤工艺流程整合融入，将原煤进行洗选加工和综合处理的全过程信息监控。

系统可实时显示重介旋流器、精煤皮带、振动筛、原煤皮带等重要设备的动态数据，当点选不同楼层设备时，自动弹出设备多重信息，创建多参数实时在线监测。

数据信息包括运行设备的振动频率、温度、故障信号、趋势信号等数据，管理人员可通过此功能，进行调用查看设备运行状态、故障属性及导致故障发生的相关联信息历史数据。

通过 2D 和 3D 无缝融合，搭配数据面板以及动画驱动制作了蓄水工艺可视化。场景支持常规的旋转、平移和视角缩放。蓄水工艺包括蓄水、加药搅拌（添加絮凝剂）、放水、泵体放水等操作的演示，营造具有真实沉浸感的体验。

压滤车间负责压滤处理煤泥、回收分离介质水，压滤机负责处理浓缩机底流。传统的压滤生产主要依靠人工操作，需人工查看并判断压榨程度，工作效率低下，产品水分无法得到保证，存在液压系统破损或压滤喷料伤人的安全隐患。

搭建的压滤车间可视化管理系统，通过引擎将压滤车间的压滤机以及楼层分布进行 1:1 还原，可随时查看设备基本信息、运行信息、故障信息等。点击左侧面板压滤机以及楼层展开，即可查看车间楼层分布情况以及压滤机工作状态。

实时监测系统内压滤机状态信息，包括松开、压紧、进料等各进程状态，打破压滤机与压滤机之间、压滤机与智能压滤检测系统相关辅助设备之间的信息孤岛。实现智能压滤检测系统内所有设备及相关信息的统一集中监管，降低岗位巡检工的劳动强度，方便生产监管。

三维仿真的选矿场景，其中包含：选矿漫游（选矿工艺流程）、全场漫游（场景绕场查看）、浓密机和球磨机的启停动画演示、选矿设备的单独查看。当然也支持定制哦~

选矿工艺动画过程，从矿石破碎到筛分再到磨矿、分级等一系列作业的漫游动画，支持拉近视角近距离监控选矿的每一步作业。

搭建 3D 轻量化大型智慧矿山解决方案，根据矿山现场的 CAD 图、鸟瞰图、设备三视图等资料还原外观建模，围绕以数字化开采、高速掘进、智能通风排水供配电、筛煤工艺等内容为主体的三维立体可视化管理系统。

场景初始化后，界面通过自由视角、固定路线对矿山全场景空间进行巡检式漫游，在路径中展示设备及系统信息，漫游线路的制定着重凸显核心区域或智能化发展区域，为用户呈现矿山整体面貌、重点发展区域及智能化发展成效。

实现交互式的 Web 三维场景，可进行缩放、平移、旋转，场景内各设备可以响应交互事件。

针对控制中心页面的建设，运用丰富的可视化图表和动画效果，集成供水、通风、运输、掘锚机运作及井内三维漫游画面，形象的对井下多元应用场景进行详尽的数据解释；可融合智能感知设备数据，实现对矿井的生产环境、工作视角、设备分布、工艺流程、产量走势、巷道划分、设备运行实时状态的真实复现，达到矿井上下透明化管理的目的。

三维立体的巷道监管效果，有利于改善矿山环境及工程实施设计，能将巷道工程变迁情况客观无误的记录和展现。可视化巷道的搭建由点-线-面-单个巷道-多个巷道过渡延伸。点击按键可随意切换工作区视角和井内视角，方便运维人员从不同角度观察到每条巷道的名称、视点位置、设备分布及对应的数据。巷道内部漫游设有前进、倒退等功能，易于实时了解视点位置。此外，增添聚光灯的设计会让巷道整体更加真实，仿佛身临其境。

相较于传统静态模拟图式的通风机房在线监控系统，3D 可视化通风系统能更加生动形象的展现在人眼前，使其内容具有可读性与可控性。两侧 2D 面板数据提供重要运行参数的实时变化和历史趋势查询，提供自定义趋势查看、数据分析、曲线对比等功能，点击场景中的设备可显示设备属性信息。对于超限时状态设备进行及时报警，在短时间内为运维人员提供所需信息要素，提升运维监测效率。

压风自救装备系统在正常生产运作时，可为井下开拓掘进工作的风动工具提供压缩空气动力，满足井下岩石巷道掘进及煤巷支护之需；当发生灾变事故时，工作人员可进入自救装置，打开压气阀进行避灾自救。

将矿井压风系统与 3D 可视化进行有机结合，可对井下用风情况准确掌握。系统将根据设定的井下各指标阈值，自动调整空气压缩机的启动关停、倒机、负荷调控，确保井下恒压供风。健全矿井紧急避险系统的日常维护水平，加强抗灾救灾能力。

为完善瓦斯抽采流程的标准化，可通过可视化系统实现对瓦斯抽采泵、放空管闸阀、管道总闸阀、高低负压闸阀等设备的远程遥控监测。根据井下监测到的抽采泵站工作状态、瓦斯浓度、气体流量、工序能耗等信息通过抽采管路实时上传到监控设备中，提供瓦斯的精准研判，为下一步科学优化抽采设计提供准确分析。

当发现异常测点时，系统将启动自检诊断功能，对危险管段进行迅速定位诊断。在提高瓦斯抽放参数测量的准确性和安全性的同时，还能起到矿井上下全覆盖监测的作用，为矿井“提浓提效、高效抽采、安全生产”奠定基础保障。

通过引擎强大的渲染功能，真实还原采煤机井下运动工况的行进效果，利用可视化图表将采煤机运行的关键数据进行直观呈现。设有记忆割煤、滚筒换向、自动往返及故障诊断的联动控制功能，针对采煤机故障诊断提供切实的数据依据，加速扼杀故障的萌芽。通过地面调度室即可远程遥控操作，由此达成井下少人化作业，加大煤炭资源的开采效率，为采煤机的高效安全生产奠定基础。

针对环境态势、掘采进度、设备运作、工况状态等信息进行高精度实时监测，赋予数据空间属性，使复杂因素可视化。形成一套可被洞察的参考数据，为开采作业监管提供强有力的决策支撑。

随着国家环境保护力度的持续加大及能源消费结构的转型，正倒逼煤炭产业必须走绿色智能的清洁化生产之路，图扑智慧矿山可视化解决方案恰到好处的助力实现低碳循环发展：将各生产线的控制集中于此，各生产环节信息共享、横向协作，辅助运维人员构建自主感知、智能分析、科学决策、集约高效的数字化矿山。

煤矿智能化就是煤矿的开拓设计、地测、采掘、运通、分选、安全保障、生产管理等主要系统拥有自感知、自学习、自决策与自执行等基本能力。

智能化拥有三种能力：首先是对外部信息的实时感知与获取的能力，其次是基于对感知信息的存储、分析、判断、联想，自学习、自决策的能力，最后是基于自决策的自动执行能力。

煤矿智能化是一个动态发展的过程，应树立创新、协调、绿色、智能、开放、共享的发展理念，以实现煤炭资源的安全、高效、绿色、智能开发为主线，以建设智慧煤矿为抓手，围绕煤炭工业与物联网、大数据、人工智能等深度融合的关键环节，大力推进智能系统、智能装备的技术创新和应用，全面提升我国煤矿智能化水平。

煤矿调度信息化管理方案

智慧矿山的主要内容是把物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术充分运用在煤炭企业的管理和生产活动中，实现对“生产、安全、 健康 、技术、经营决策、后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速处理的信息化无人矿山”。达到生产安全可控乃至个性化的实时监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、决策支持等功能，建立“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。

煤矿管控一体化平台以建设统一管控的煤矿监测、监视、控制网络为平台，集成汇聚各煤矿应用系统监控点的视频流、数据流、信息流，与矿山各子系统实现无缝连接，实现全矿山的数据采集、生产调度、经营管理、决策指挥的信息化、科学化，确保矿山生产安全、高效、提升企业的生产力水平。平台运用物联网、大数据等智能控制技术，为智慧矿山装“大脑”，实现远程操控，实时监控设备运行状态，使整个矿山生产过程更加智慧更加智能，全力推动智慧矿山建设，达到矿山无人值守的目标。

煤矿安全生产管控一体化平台将安全生产管理和控制运行在一个管理平台之上，建立编码标准和采集标准两个标准体系，采用组态软件、地理信息系统 、视频+人工智能、大数据分析4项新型工业自动化技术，实现煤矿安全生产设备的数据采集、多元数据融合、生产过程控制、生产设备运维、决策分析管理、故障联动报警、信息引导发布、移动互联App等功能。