采矿工程中的智能化技术应用与发展趋势研究

摘要：智能化设备如无人驾驶车辆、智能传感器和自动化系统等的应用，能够实现实时数据监测和分析，对矿山作业环境进行智能感知和管理。此外，人工智能技术在矿山勘探、资源评估和生产计划等方面的应用，进一步推动了采矿工程的智能化发展。然而，智能化设备与技术的广泛应用也带来了信息安全、数据隐私等方面的新挑战，需要进一步研究和解决。

关键词：采矿工程;智能化设备;人工智能技术;数据安全

随着科技的不断进步，采矿工程领域正迎来智能化浪潮。智能化设备与技术的引入，不仅极大地提高了采矿生产效率，也在降低事故风险、改善工作环境方面发挥着重要作用。文章旨在探讨采矿工程中智能化设备与技术的应用现状与发展趋势，并就相关挑战提出一些思考。

1 智能化设备在采矿工程中的应用现状分析

近年来，随着科技的快速发展，智能化设备的应用已经成为采矿行业的一大趋势。其中，无人驾驶车辆的广泛应用极为普遍，智能车辆通过激光雷达、摄像头等传感器实时感知周围环境，并通过人工智能技术实现自主导航和作业，极大地提高了采矿生产效率，同时也降低了人为操作的风险。在矿山开采作业中，无人驾驶车辆不受复杂的地质环境和恶劣天气的影响，能够持续稳定地进行作业，大幅提高了矿山的生产能力和作业效率。而且，相比传统的人工驾驶方式，无人驾驶车辆还能减少事故发生的可能性，保障了工人的安全。

然而，智能化设备在采矿工程中的应用还面临着一些挑战。例如，高昂的投资成本是制约智能化设备推广应用的主要因素之一。智能化设备的研发、生产和部署需要大量的资金投入，对于一些中小型矿山企业来说可能难以承受。此外，智能化设备的技术标准与规范的缺乏也限制了智能化设备的进一步发展。不同厂家生产的智能化设备可能存在兼容性问题，导致设备之间无法有效地进行数据交换和共享，影响了整个矿山生产系统的运行效率。针对这些挑战，行业需要加强技术研发与标准制定，降低设备成本，促进智能化设备在采矿工程中的广泛应用。同时，政府部门也可以通过政策扶持和财政支持，鼓励企业加大对智能化设备的投入，推动矿山行业的智能化转型。

2 大数据时代下矿山智能开采技术概述

2.1 核心技术概述

近年来，我国矿山智能开采技术呈现高速发展趋势，并且在技术开发领域取得有目共睹的成果。智能矿山概念主要指在统一框架下，对矿山开采工程所有数据进行智能化处理，实现智能化开采模式。智能开采技术的核心主要体现在加强互联网技术应用方面，互联网技术可以确保矿山开采的安全性。在矿山开采过程中，智能开采技术主要以矿产资源为中心，构建资源数据库并形成数据模型。基于准确数据的立体化模型可以帮助企业收集资源空间信息，并利用互联网技术将矿产资源以直观方式展现。

应用于采矿工业的互联网系统主要针对矿山地质结构、周边环境等因素进行数据整合和分析，获取资源在矿山内部的分布情况。智能开采技术主要以互联网应用技术为基础，通过计算机运行系统将矿产资源情况进行深度还原，然后依照还原结果构建三维立体模型。三维模型构建和直观展示效果可以帮助采矿企业选择合适的开采技术和设备，同时采矿企业可通过模拟采矿过程，提升矿山开采效率。基于三维模型的先进开采方案可以降低开采工程造成的环境污染。最后，应用互联网技术对数据进行分析和整合，通过模拟开采确定开采方式。在应用智能开采技术时，采矿企业要综合考虑多种因素，并对作业现场的开采细节和步骤进行调整。

2.2 关键技术分析

2.2.1 通过精准定位，合理应用高度传感系统

在矿山开采过程中，开采环境比较复杂。大部分的采矿人员会在作业过程中设置高精度的定位导航系统，对综采装备进行实时监测。在作业中，采矿人员可以借助三维激光扫描仪和摄像仪等对矿山环境进行动态扫描，通过扫描获得数据后，利用数据构建三维立体模型和工作面地图。三维立体模型能帮助采矿人员更加完整且全面地了解矿山的基本情况和生产环境，有利于后续采矿工作顺利开展；而工作面地图绘制完成之后，采矿人员可以通过地图制订科学的采矿方案，提高采矿效率，最大程度地节省人力和物力。在矿山开采过程中，采矿环境必定充满粉尘，会影响扫描仪对采矿环境的扫描结果，影响采矿人员获取高清图像。所以，采矿人员还需要借助惯性导航仪器和激光扫描仪器等高精度定位设备对环境进行实时监测和精准定位。通过高精度设备进行定位和监测，采矿人员在充满粉尘的环境中能收获清晰的图像信息，加快采矿进度。

另外，基于多信息的三维场景建模技术同样可以应用在矿山开采工程环境监测中，动态建模技术和视频增强技术可以对采矿环境进行高精度还原，全面展示工作面状态。高精度传感系统对于采矿作业有非常明显的助力作用，采矿人员应根据作业要求和矿山基本情况选择并应用合适的科技手段，以提高采矿综合效率和安全保障。

2.2.2 核心智能控制技术

智能控制设备是综采装备智能化中的重要组成部分，通常被应用于智能化控制程序中。核心智能控制技术在采矿作业中的应用价值极为突出，为了实现综采装备的高度智能化，采矿企业首先要改进现阶段控制方式，使其达到智能化应用水平。在调整支架过程中，液压支架的智能化可以实现精准控制功能，采矿人员还可以借助传感器对液压支架进行实时位移控制。将系统预设数值与实时数值进行对比，得到实际数值，对监测结果进行修正，决定支架后续位移动作值，促使整个控制结果在应用过程中形成闭环。在控制系统中，实施刮板机监测可以得到支架运行情况，促使支架在推移过程中保持直线，实现智能化控制效果。

2.2.3 机电设备的使用和维护

机电设备在开采工程中具有应用价值。比如，皮带机作为重要的传输设备，在开采过程中，能够帮助采矿人员实现高效率的传输功能。但是由于部分企业和管理人员缺少维护意识，在应用设备时只重视使用，不重视后期维护，导致部分机电设备性能出现问题。所以，在应用过程中，企业管理人员应该重视对机电设备的维护和检修，通过定期维护，优化设备内部的结构性能，延长机电设备使用周期。另外，企业还要定期对一线采矿人员进行专业培训，增加对所有机电设备运行和维护的了解度。

3采矿工程中智能化技术的发展趋势

随着人工智能、物联网等技术的快速发展，矿山智能化技术得到了前所未有的发展。相关资料表明，世界各地已经有60%以上的矿山引进了智能化技术，实现了自动化开采，提高了开采效率与开采水平。未来矿山设备将进一步向智能化、自主化方向发展，智能矿山设备的市场规模年均增速将超过10%。该系统可使矿山企业对开采过程有一个更加准确的把握，从而提高开采效率，节约成本。根据调查，当前70%以上的矿山企业在数据收集与管理上还存在着一定问题，这已成为制约矿山智能化发展的一个重要因素。由于缺少相应的专业技术人员及技术支持，限制了矿山智能化技术的普及。面对上述挑战，矿山企业亟须增加科技研究与开发投入、强化数据收集与管理能力、培养与引入智能科技人才，才能使矿山工程的智能化技术得到充分推广，促进整个产业向数字化转变，实现矿山企业可持续发展。

结语

智能化技术在矿山工程中的应用已有长足进步，并在今后发展中呈现出良好的发展态势。随着科学技术的不断发展与创新，智能化技术将日益成为矿山开采中的一个关键环节，促进矿山工程的智能化、数字化发展。

参考文献

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