关于数字化矿山系统分析及智能化在矿井中的应用探讨

摘要：随着时代的发展，大数据、互联网渗透到了各行各业，矿井作业也有所应用，并获得了显著的发展。它不仅有效提高作业效率，也避免了诸多安全隐患。在矿山开采中，由于科学技术的快速发展使得智能化设备得到了广泛应用，数字化矿山系统的功能实现不但提高了电气设备的自动化程度而且也保障了矿山开采的安全性，有利于提高矿井工作效率。基于此，本文针对数字化矿山系统进行分析以及针对智能化在矿井中的应用进行探讨，希望对相关人员提供一定参考。

关键词：数字化矿山；系统分析；智能化矿井；矿井应用现状

前言：近年来，随着国家经济进入发展新常态，各行各业都进入了新的发展状态，对于矿产行业而言，存在生产能力过剩、设备老化、利用率低等问题，受到新能源的冲击，一部分煤矿企业的经营压力增大，损失严重。在现阶段的改革背景下，数字化矿山系统和电气智能技术在矿井的应用越来越受到关注，该技术的运用可以提高大部分矿山的安全生产技术水平，实现信息化监督管理，促进矿山现代化建设，推动社会快速发展，实现自身产业转型，提高生产效率，带来经济利润，实现矿井的高效开采。

1、数字矿山系统基本构架

1.1物理层

顾名思义，物理层便是指数字化矿山系统的设备接入层，主要包含路由器、交换机（矿井专用地下防爆交换机、背面基础设备交换机等）、矿井作业面运输采集设备、通讯设备、设备，通道以及服务器、地上信息处理中心等。为满足多元化的矿井生产需求，物理层的基础建设同时包含有线及无线两种形式，可根据实际作业情况，搭建单独有线环网物理层、无线WiFi管理平台或是采用有线与无线相结合的混合式物理层基础建设是现阶段的数字化矿山器。还可以采用其他多种方式完成矿井作业面数据采集与分析、管理工作其中较为常见的数据访问方式有RS48以及TCP/IP两种，其两者皆可凭借标准化的接口实现对井下作业面数据的全面监控与远程操作管理。在实际应用层面，物理层为整体数字化矿山系统提供了运行所必要的物理基础。

1.2数据层

数据层，也可以称之为数据链路层，是数字化矿山系统最为核心的部分之一。而所谓数据链路，是指在物理层线路的基础上，利用既定的标准规程有协议来控制矿山系统中各项数据信息的传输，以保障不同信息数据传输的正确性与指向性。通常情况下，作用于数字化矿山系统的数据链路层主要包含两方面功能即向该层用户提供透明且可靠的数据传输基本服务以及对错误的编码进行分析与纠正。为了更好地实现数据层的功能价值，首先需要整体数字化矿山系统具备原始的信息数据库。以此为前提，阶段大部分的矿山企业都已经完成了矿井地上与地下相结合的基础系统建设，其中不仅包含各种及时性的视频监控系统，也同时具有温度、湿度、瓦斯浓度、作业面稳定性等各项传感设施。在这些基础性系统的支持下，使得扩展企业能够充分发挥数据层的实际价值，凭借多种技术更高效地收集。矿井开采作业面的真实数据信息。进步通过物理层搭建各种通道，将相关信息汇集至地上信息处理中心的服务器端口。最终，通过实现数据链路层的构建，完善信息数据的采集、分析与汇总工作。

1.3 应用层

应用层是数字化矿山系统的最顶层，其最为核心的功能是“处理”，即通过大数据、云计算平台等对矿井开采作业、昆山日常管理等各项工作中所产生的数据信息进行汇总处理。应用层可以承接物理层与数据层所采集、传输的各项数据信息，并根据实际矿井作业需求进行适当的计算、处理应急知识挖掘，从而依托于数字技术与智能化应用，实现对物理世界的实时监控、精细化管理以及科学决策。应用层泛指矿山管理人员以及生产工人们所需要应用到的网络通信程序软件，这些软件可以依托于应用层协议，直接与协议栈的较低层进行通信，例如电子邮件客户端、都属于网络等，都属于网络层应用程序。

应用层的搭建需要依托于有线环保平台以及无线网络平台。具体而言，为保障数字化矿山系统各项数据平稳传输，需要在矿井下环境较为良好的巷道亦或是作业面等区域中进行主干环网的建设，面对其余作业环境较为恶劣的区域，需要利用无线网络的形式实现全方位的网络覆盖与信号传输建设，将地上信息处理中心与地下信息采集系统通过统一管理服务器以及防火墙与矿山企业进行网络隔离。同时利用服务器在产业环境以及商业为更好地发挥应用层的优势，为更好地发挥应用层的优势，需要相关技术人员在地上信息处理中心机房中依托于服务器实现对数字化矿山应用曾相关程序软件的宏观统一管理，落实对数字化矿山系统各项数据信息的安全防护。

2、电气智能化在矿井中的应用

随着我用经济的发展进入经济新常态，加上可持续发展的理念，对于煤炭这类不可再生能源的开采，如何提高开采的效率对我司社会和经济发展具有重要意义。传统的开采技术落后，导致煤的开采率低，加上设备维护不足，出现了很多安全事故，随着科学技术的成熟，将智能化引入矿井工作中，能够有效提高开采效率，保证生产安全。

2.1矿井智能排水系统

矿山作业的时候需要进行地下开采，那么不可避免的就会涉及到排水系统的设计，在矿井中引入电气智能化设备，可以在有效提高排水系统的控制水平，调节对应的水泵工作频率，从而实现排水智能化，在智能化的控制背景下，排水工作更加安全，能够实现对排水系统的实时监控，遇到事故或者紧急情况发生时可以及时发出警告，做好阀门关断准备，而且智能排水系统具有统计排水虽功能，可以及时向管理部门传达排水信息这样一来管理者就能够了解实时数据，做好后续工作。

2.2管理系统

智能化设备的引入也可以有效的提高企业的管理水平，除了能够解决矿并作业问题之外，工作人员也可以结合智能化设备进行信息智能化管理，向团队传递信息，实现信息的自动存储及分析，上下部门都能够执行信息化管理，提高企业的决策能力。

对于管理层而言，领导团队可以及时整理各部门、各团队的反馈信息和数据，从而制定针对性更强的后续计划，结合矿山的生产目标以及未来的发展方向，规划矿山生产的任务，并且能够及时将决定传达给各部门和团队，提高管理消息的传递效率。

矿务人员能够智能化设备实现工作信息收集，对最新的数据进行并统计分析，对井下人员进行实时监测定位，从而掌握井下人员的身体状况和工作能力，如果出现紧急情况，能够快速定位人员位置，进行援救。

专业软件系统的应用，可以提高工作效率，智能信息系统可以了解矿井工作人员的出勤情况，能够做好考勤工作，根据相关标准自动计算工资及奖金，避免工资发放出错，实现工人工资和劳动数据的公开透明。

结束语：综上所述，矿井开采是否安全高效将关系到我国社会和经济的发展，为此在矿井生产中一方面要考虑生产的效率和质量，另一方面则需要考虑生产的安全性，组减少安全事故的发生。随着科学技术的日益成熟，现阶段已经将智能化技术手段和智能化电气设备、数字化控制平台等引入到了矿井工作中。通过数字化技术和智能化设备的引人，可以保证矿井生产的运行效率和安全，同时也提高了企业管理的综合能力，减少企业的生产成本。

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