基于工业互联网方面煤矿智能化建设的研究方面的发展前景

引言

随着工业互联网的快速发展，煤矿已经进入智能化建设发展时代。煤矿智能化建设不只是为了提高生产效率和保障安全生产，而是可以借助智能化设备、系统实现自动化的生产管理，减少人员投入降低生产成本、优化资源配置。基于工业互联网向煤矿智能化提供了可靠的信息保障和技术连接支持，使矿区内智能开采、智能运输、环境监测等与煤炭相关作业场景能够深度集成。工业互联网为基础的煤矿智能化建设，有利于促进煤矿的远期持续发展、是助力我国煤炭产业高质量发展的基础支撑。

1、研究背景

1.1 煤矿智能化建设的必要性与现状

煤炭工业是基础的能源工业，其产能利用率和安全形势对国家能源供应和经济发展具有重要的影响。随着科学技术的不断进步，煤炭业也逐渐走向智能化的道路，并以此提高生产效益、降低安全生产风险和节省能源为目的。智能化是基于煤炭工业的重要性的，能够较大幅度地提高其安全性。在煤炭生产过程中，经常会发生矿难，耗费大量的人力资源和资源浪费。通过传感器、数据挖掘等智能技术能够实现对环境及时监测以及对设备运行情况进行监控，提前预测可能发生的风险，提高了安全性。同时智能技术能够有效提升资源利用效率，因为在煤炭开采过程中经常出现机械设备的损坏，所以传统的操作人员运用体力劳动效率往往偏低且易产生错误，而智能系统的精准数据处理和自主控制也能优化操作流程，降低损耗，使经济收益得到提升。但目前大部分煤矿企业智能化的程度都属于起步阶段，部分地区仍然以较为传统的手工作业以及基础设施为主，导致智能技术的应用并没有应用在所有的煤矿上，因此需要加大科技创新、加大政策支持。

1.2 工业互联网对煤矿智能化转型的影响

新一代信息技术的核心部件之一的工业互联网对煤炭行业智能化转型升级意义重大，将采用基于先进传感器、物联网、云计算、大数据等新兴技术在内的全套手段，实时监控并处理煤炭生产的机器与环境。工业互联网可以对煤炭生产过程中的数据进行收集和汇总，涵盖工业互联网系统的数据采集、数据传输、数据存储、数据分析的过程，将采集的数据以最快的速度反馈给工人或者管理人员，为企业决策提供支持。另一方面，工业互联网能够提升煤炭生产的自动化水平，降低人力劳动的投入，在恶劣环境下自动化控制可以代替人工作业，从而保障员工安全。同时，工业互联网能够促进煤炭企业与设备生产商、科研院所等深度融合，从而提升煤炭全产业链的效率和柔性。除促使煤炭设备智能化以外，工业互联网还能帮助企业提升生产过程的优化和智能调度，帮助煤炭行业走向智能化、精准化、绿色化运营，最终实现开源节流、增产增效。

2、工业互联网与煤矿智能化的关系

2.1 工业互联网的概念与特点

所谓工业互联网是指通过互联网技术将传统的工业生产设备、传感器、器械、控制系统、工业企业管理系统实现互联、数据共享、智能分析的网络体系架构。核心之处就是通过物联网、大数据、云计算、人工智能等技术协助传统行业实现智能化。通过工业互联网的帮助，能够实时了解生产机器的状态、分析数据、预测机器问题、进行故障维修，提高整体生产效率和安全性能。相对于一般互联网来说，具备高稳定性、低延迟和大连接等特点，特别适合在制造业领域应用。工业互联网主要特征是有强大的机器链接能力、强大的数据实时处理能力和智能决策能力。

2.2 工业互联网在煤矿行业中的应用

煤炭行业中工业互联网主要应用方向为煤矿机械设备智能、生产过程自动化管理及安防管理优化。首先，通过工业互联技术将煤矿制成品机器装置连接至传感器，及时对生产机器的实时运转状况、负荷能力、温度、振动等重要指标数据进行采集。通过海量数据分析煤炭企业能够及时发现设备可能出现的故障并提前开展维修、更换工作，避免由设备引起的停工、安生事故的发生。工业互联技术也能优化煤炭生产管理，提高生产资源利用率。在传统的煤炭生产过程中，手工操作受限于生产环境及生产人员的不足，使得生产产品数量少且误差大。而工业互联支持煤炭企业进行自动化开采、运输及生产，进而提升了生产的精确度和利用率。最后，工业互联在煤矿安监测方面也发挥了重大作用。

3、煤矿智能化发展前景分析

3.1 行业内外部环境变化

在过去的几年中，煤炭工业面临着空前的内外部环境的变化，催化了其智能升级的速度日益加速。首先，政府层面对煤炭工业的智能化发展投入了极大的重视并给予强烈的支持，2020 年2 月份开始由国家发展和改革委员会等 8 部委联合发布的《推进煤矿智能化发展的意见》以后的一系列政策不断出台，明确规划到2025 年前大型、中型煤矿及灾害严重煤矿都要建成智能化示范矿井；2035 年前各类煤矿都要建成智能化的煤矿，形成多产业链、多系统协同的智能煤矿的架构。有了明确的指路引航和强大的底气支持，煤炭行业迈向智能化道路清晰可见。

三是技术的进步为煤炭业智慧化进程提供了坚强的技术保障。随着诸如AI、工业互联网、大数据、云计算等高新技术的迅猛发展，煤炭工业行业已经开始通过智慧化进程来提高煤炭行业的效率与安全性。在设备智能化的前提下，煤炭开采更加科学与安全，人工操作的因素也可以得到有效避免，提高煤炭业生产效益的同时也可以有效保证生产安全。

3.2 煤矿智能化发展趋势

综上所述，煤矿智能化未来的发展趋势是：智能化矿山进一步的创新和优化以及智能化采煤的应用。

(1)智能开采容量增长：根据《2025 年中国煤矿智能化发展蓝皮书》预测，到 2025 年全国将至少有 1000 处以上的智能化煤炭开采面，其占比将超过 50% 。由此，通过大量采用智能化开采技术将大幅提高煤炭业产能和安全性。

2.高科技快速发展，各种智能化装备的数量及性能水平也日趋先进，无人采矿车、自动通风系统和自动运输系统等将逐步应用到煤炭生产作业中，达到生产过程中的无人或少人智能化。

结论

工业互联网技术应用于煤炭行业智能化建设具有很大的发展空间与可行性，同时，随着5G、物联网、大数据等其他先进技术的发展，煤炭行业发展智能化建设将会面临新的挑战和机遇。煤炭行业通过引入智能系统完成生产自动化、监测与预警自动化、设备监控等，实现有效提高产能与降低意外事故发生的可能，保障工人的人身安全。同时，通过引入智能系统也可以助力煤炭行业实现环境保护，通过能源节约与环境保护等理念的支持，发挥智能系统优势助力煤炭行业健康发展。未来，工业互联网将在煤炭行业智能化建设实践中发挥更大的作用，指引煤炭行业向更安全、更高效能、更环保的方向发展。

参考文献

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[2] 刘朝阳; 王志鹏. 工业互联网驱动下的煤矿智能化技术应用研究[J]. 现代矿业, 2022(8): 36-40.

[3] 陈泽民; 蔡志华. 工业互联网在煤矿安全智能化中的应用研究[J].矿业安全与环境保护, 2023(6): 22-27.