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一、煤礦智能化的定義與內(nèi)涵

煤礦智能化是將人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、機器人、智能裝備等與現(xiàn)代煤炭開發(fā)利用深度融合，形成全面感知、實時互聯(lián)、分析決策、自主學(xué)習(xí)、動態(tài)預(yù)測、協(xié)同控制的智能系統(tǒng)，實現(xiàn)煤礦開拓、采掘、運輸、通風(fēng)、洗選、安全保障、經(jīng)營管理等過程的智能化運行。這一過程不僅提高了煤礦的生產(chǎn)效率，還極大地保障了工人的安全。

智能化擁有三種能力：首先是對外部信息的實時感知與獲取的能力，其次是基于對感知信息的存儲、分析、判斷、聯(lián)想，自學(xué)習(xí)、自決策的能力，最后是基于自決策的自動執(zhí)行能力。這些能力共同構(gòu)成了煤礦智能化的核心。

二、煤礦智能化的建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)《煤礦智能化建設(shè)指南(2021年版)》，井工煤礦的智能化系統(tǒng)基本建設(shè)內(nèi)容包括信息基礎(chǔ)設(shè)施、智能綜合管控平臺、智能安全監(jiān)控系統(tǒng)、智能掘進系統(tǒng)、智能采煤系統(tǒng)、智能主煤流運輸系統(tǒng)、智能輔助運輸系統(tǒng)、智能通風(fēng)系統(tǒng)、智能供電與供排水系統(tǒng)、智能地質(zhì)保障系統(tǒng)、智能化園區(qū)、經(jīng)營管理系統(tǒng)等12項內(nèi)容。這些系統(tǒng)的建設(shè)，使得煤礦的生產(chǎn)流程更加高效、安全。

三、煤礦智能化的發(fā)展歷程

近年來，隨著國家政策的不斷推動以及5G等新一代信息技術(shù)的有效支撐，我國煤礦智能化建設(shè)持續(xù)加速推進。從2017年《煤礦安全生產(chǎn)“十三五”規(guī)劃》提出推動煤礦機械化實現(xiàn)自動化、信息化、智能化改造，到2020年《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》明確煤礦智能化的發(fā)展目標和主要任務(wù)，再到如今煤礦智能化信息系統(tǒng)的市場競爭日益激烈，煤礦智能化已經(jīng)成為煤炭開采的發(fā)展趨勢。

四、煤礦智能化的技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案

盡管煤礦智能化取得了顯著進展，但仍面臨一些技術(shù)瓶頸和挑戰(zhàn)。其中，井下通信問題尤為突出。礦井下的高溫高壓高濕環(huán)境以及嚴格的安全防爆要求，使得通信面臨著諸多技術(shù)難題。此外，傳播距離遠、穿透能力強以及信號延遲短等要求也進一步增加了技術(shù)實施的復(fù)雜性。

針對這些問題，5G技術(shù)在煤礦的應(yīng)用提供了可能的解決方案。通過5G網(wǎng)絡(luò)的大帶寬、低延時和廣連接優(yōu)勢，可以實現(xiàn)井下綜采工作面云噴霧與塵源聯(lián)動控制、掘進循環(huán)機械化、連續(xù)化、成套化作業(yè)等，極大地提高了煤礦的生產(chǎn)效率和安全性。

然而，目前5G技術(shù)在煤礦的應(yīng)用主要集中在網(wǎng)絡(luò)改進層面，關(guān)鍵應(yīng)用場景技術(shù)和業(yè)務(wù)模式尚未取得突破性進展。因此，未來還需要在軟件兼容性、安全性和可靠性等方面進行深入研究。

五、煤礦智能化的未來趨勢與展望

隨著人工智能、區(qū)塊鏈、云計算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦智能化開采將成為可能。通過深度整合數(shù)據(jù)信息與應(yīng)用場景，可以形成集數(shù)據(jù)采集、信息萃取、價值傳遞為一體的完整鏈條，從而破解煤礦智能化開采的難題。

未來，煤礦智能化將更加注重數(shù)據(jù)的整合與分析。構(gòu)建一個開放的大數(shù)據(jù)平臺，將煤礦各流程的數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)整合，以提供統(tǒng)一且專業(yè)的數(shù)據(jù)服務(wù)。同時，建立完善的數(shù)據(jù)治理與管理體系也至關(guān)重要，這包括對煤礦主數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的全面生命周期管理，以確保數(shù)據(jù)的高效管理與合理應(yīng)用。

此外，綜合性煤礦行業(yè)云平臺的建設(shè)也是不可或缺的一環(huán)。通過構(gòu)建多元數(shù)據(jù)模型，有望真正實現(xiàn)采礦過程的智能化、自動化，甚至無人化。這將極大地提高煤礦的生產(chǎn)效率，降低工人的勞動強度，保障工人的安全。

六、煤礦智能化實踐案例：濟寧能源集團金橋煤礦

濟寧能源集團金橋煤礦是煤礦智能化的一個典型實踐案例。該礦通過深度整合前沿技術(shù)、引入先進裝備及創(chuàng)新工藝流程，實現(xiàn)了智慧金橋新突破。他們自主創(chuàng)新規(guī)劃了“一個大腦、一張網(wǎng)絡(luò)、N個終端”的“1+1+N”智能管控模式，以華為大數(shù)據(jù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)建立智能綜合管控平臺，實現(xiàn)了全礦區(qū)的數(shù)字孿生和3D漫游展示。

同時，金橋煤礦還建設(shè)了5G專網(wǎng)無線通信系統(tǒng)，實現(xiàn)了5G與現(xiàn)有4G的融合，并建成了多個5G+應(yīng)用場景，如5G+生產(chǎn)輔助、5G+機器人綜合管控平臺等。這些應(yīng)用使得金橋煤礦的生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成、業(yè)務(wù)融通、一體應(yīng)用，生產(chǎn)工況在線監(jiān)測、實時感知、超前研判成為可能。

在智能化掘進方面，金橋煤礦形成了掘錨一體機+智能自移機尾+干式除塵+智能通風(fēng)可視化掘進系統(tǒng)，實現(xiàn)了掘進循環(huán)機械化、連續(xù)化、成套化作業(yè)。這不僅提高了掘進效率和安全生產(chǎn)水平，還極大地降低了工人的勞動強度。