中國煤科王忠鑫教授級高工：露天煤礦智能化建設(shè) 構(gòu)建場景生態(tài)是關(guān)鍵
時間：2022-08-08 來源：科大科技數(shù)字技術(shù)是露天煤礦智能化建設(shè)的基礎(chǔ)，安全、高效生產(chǎn)是主要推動力。但露天煤礦在智能化建設(shè)過程中出現(xiàn)了“為什么要建設(shè)”“建設(shè)什么”“怎樣建設(shè)”等疑問，根本原因是無法清晰描述數(shù)字技術(shù)與露天煤礦建設(shè)、生產(chǎn)、管理等實(shí)際活動的關(guān)系，主要表現(xiàn)為數(shù)字技術(shù)應(yīng)用場景單一，尚未形成場景生態(tài)，從而導(dǎo)致智能化建設(shè)工作的系統(tǒng)性不足、效果不好。
場景是露天煤礦智能化實(shí)施過程中的最小單元。一個智能化場景可以依托若干種技術(shù)實(shí)現(xiàn)，但如果技術(shù)脫離了場景就只是技術(shù)，不再具有實(shí)際意義。場景可以是基于信息物理系統(tǒng)的挖掘機(jī)遠(yuǎn)程操控，也可以是基于人工智能的輸送帶探傷，但不會是信息物理系統(tǒng)與人工智能。換言之，智能化場景產(chǎn)生于需求，具象化于技術(shù)。
從單一需求的尺度看，露天煤礦各個場景相對獨(dú)立，從綜合需求的尺度看，各個場景相互依賴、彼此制約。挖掘機(jī)的生產(chǎn)效率可以通過合理的規(guī)劃來提升，但同時也受制于爆破質(zhì)量，爆破質(zhì)量可以通過優(yōu)化孔網(wǎng)參數(shù)來提高，但同時也受制于地質(zhì)建模的精細(xì)程度，地質(zhì)建模精細(xì)度取決于勘探的精細(xì)度。
露天煤礦智能化建設(shè)日新月異，傳統(tǒng)的需求導(dǎo)向研究范式已不再適合新形勢的需要，研究范式的轉(zhuǎn)移迫在眉睫。露天煤礦智能化建設(shè)必須以系統(tǒng)科學(xué)為基礎(chǔ)理論，構(gòu)建“場景生態(tài)”是關(guān)鍵。
第一作者：王忠鑫，教授級高級工程師，現(xiàn)任中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計研究院有限公司副總經(jīng)理、數(shù)字與產(chǎn)業(yè)中心經(jīng)理、礦山設(shè)備制造中心經(jīng)理
引用格式：王忠鑫，田鳳亮，辛鳳陽，等. 露天煤礦智能化建設(shè) 構(gòu)建場景生態(tài)是關(guān)鍵[J].智能礦山，2022，3（6）：93-100.
數(shù)字技術(shù)是數(shù)字經(jīng)濟(jì)最主要的驅(qū)動工具，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的核心，數(shù)字技術(shù)有利于場景生態(tài)圈的建設(shè)。隨著數(shù)字技術(shù)和場景生態(tài)圈融合度的加深，對兩者發(fā)展均有重要意義，一方面數(shù)字技術(shù)讓場景生態(tài)圈更現(xiàn)代化、立體化、專業(yè)化，進(jìn)一步提升場景中的市場吸引力、凝聚力；另一方面優(yōu)質(zhì)的場景生態(tài)圈又使數(shù)字技術(shù)的價值進(jìn)一步體現(xiàn)，推動數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新能力進(jìn)一步增強(qiáng)，數(shù)字技術(shù)和場景生態(tài)兩者相輔相成、相互促進(jìn)的關(guān)系得以構(gòu)建。
隨著煤炭行業(yè)的發(fā)展，數(shù)字技術(shù)賦能行業(yè)經(jīng)濟(jì)的作用逐步增強(qiáng)，對于行業(yè)場景生態(tài)的建設(shè)，大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)更是不可或缺的。
隨著露天煤礦智能化場景的不斷豐富，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用也越發(fā)重要。大數(shù)據(jù)技術(shù)在露天煤礦智能化場景生態(tài)建設(shè)的重要意義體現(xiàn)在露天煤礦一體化智能綜合管控平臺、帶式輸送機(jī)無人值守、無人車-鏟協(xié)同配合等相關(guān)的數(shù)據(jù)融合，使智能化場景之間互通變得精準(zhǔn)且簡單。
對場景生態(tài)制造者和建設(shè)者而言，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)不僅可以及時了解露天煤礦現(xiàn)有的智能化需求與動向，并做出應(yīng)對方案，精準(zhǔn)提供智能化場景，而且可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行礦山風(fēng)險管控，及時了解風(fēng)險信息，掌握行業(yè)動態(tài)變化及趨勢。
對于場景生態(tài)消費(fèi)者（國內(nèi)各露天煤礦）而言，基于礦山安全、高效、綠色的發(fā)展目標(biāo)，結(jié)合礦山發(fā)展的實(shí)際需求，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以提供最精準(zhǔn)的智能化場景解決方案，以解決礦山現(xiàn)有痛點(diǎn)。這樣便可有效增加供需雙方的交互，場景消費(fèi)者的消費(fèi)結(jié)果就是對智能化場景優(yōu)化最直接的反饋。
人工智能在一定程度上改變了“場”的維度，深度影響“景”的情景與交互方式。露天煤礦面臨的痛點(diǎn)、難點(diǎn)問題多與人工智能技術(shù)息息相關(guān)，帶式輸送機(jī)巡檢機(jī)器人、智能門禁人臉識別、物料塊度識別、圖像識別和專家系統(tǒng)等方面均應(yīng)用了AI人工智能。
對場景生態(tài)制造者而言，露天煤礦智能化場景不僅是新的場景涉獵，更多的是利用人工智能技術(shù)，將原場景向智能化場景轉(zhuǎn)變，以節(jié)約勞動力投入，運(yùn)用數(shù)字機(jī)器人替代傳統(tǒng)的勞動力，不僅可以提高工作效率，還可以降低人員作業(yè)的風(fēng)險和成本。對場景生態(tài)建設(shè)者而言，人工智能技術(shù)的應(yīng)用一方面提升了工作專業(yè)度，另一方面加強(qiáng)了智能化場景之間的關(guān)聯(lián)，有利于提升智能化場景經(jīng)營決策管理水平。此外，場景生態(tài)消費(fèi)者可以用同等或最低的成本獲得安全系數(shù)高且全面的場景應(yīng)用。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指將所有物理對象通過射頻識別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能化的識別與管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要影響“場”中的空間及“景”中的情景與交互方式，使礦山生產(chǎn)更加可視化、物理化和實(shí)時化等。露天煤礦生產(chǎn)工藝復(fù)雜，涉獵的設(shè)備繁多，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在礦山5G通信技術(shù)建設(shè)完備的環(huán)境下，通過構(gòu)建嚴(yán)格的信息安全保障體系和機(jī)制，提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩煽貦C(jī)制，滿足礦山生產(chǎn)作業(yè)的實(shí)際需求，主要包括設(shè)備狀態(tài)實(shí)時監(jiān)測、礦用卡車無人駕駛、挖掘機(jī)遠(yuǎn)程操控、帶式輸送機(jī)遠(yuǎn)程控制等數(shù)據(jù)通信功能，實(shí)現(xiàn)礦山安全、高效、綠色的目標(biāo)。
元宇宙不是一個新的概念，更像是一個經(jīng)典概念的重生，是在擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）、區(qū)塊鏈、云計算、數(shù)字孿生等新技術(shù)下的概念具化。元宇宙影響了“場”中的時間與空間的維度，同時也改變了“景”中的情景及交互方式。
對場景生態(tài)制造者而言，基于BIM+GIS技術(shù)構(gòu)建露天煤礦三維實(shí)景模型，關(guān)聯(lián)礦山生產(chǎn)實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)，在時間維度上，實(shí)現(xiàn)了全天候的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測；在空間維度上，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)與虛擬的無縫對接，可以很直觀地觀察礦山的現(xiàn)場生產(chǎn)狀況。
對場景生態(tài)建設(shè)者而言，采用現(xiàn)實(shí)與虛擬、多種業(yè)務(wù)相結(jié)合的方式，可以在很大程度上增加場景對礦山生產(chǎn)各方面的黏性與吸引力，有利于場景的擴(kuò)充，提高可利用度。
目前，國內(nèi)露天煤礦智能化建設(shè)以實(shí)現(xiàn)安全、高效、智能、無人、綠色生產(chǎn)及低碳環(huán)保等為目標(biāo)，由此衍生出的智能化場景包括無人化場景、安全生產(chǎn)場景、智能管控場景、智能設(shè)計場景、智能決策場景五大場景。場景分布在露天煤礦信息基礎(chǔ)設(shè)施、礦山設(shè)計、智能穿爆、礦山工程、智能輔助、管理與決策和智能化園區(qū)等方面。通過對2021年開展的智能化露天煤礦驗收工作進(jìn)行梳理，總結(jié)出五大場景的建設(shè)現(xiàn)狀。
國家電投集團(tuán)白音華煤電有限公司露天煤礦在智能穿爆方面，建設(shè)了鉆機(jī)、裝藥車遠(yuǎn)程操控平臺；在礦山工程方面，建設(shè)了礦用卡車無人駕駛、挖掘機(jī)遠(yuǎn)程操控、帶式輸送機(jī)無人值守等智能化系統(tǒng)；在智能輔助方面，建設(shè)了移動設(shè)備智能安全監(jiān)管平臺、變電站巡檢機(jī)器人、疏干排水遠(yuǎn)程操控平臺；在智能化園區(qū)方面，建設(shè)了智能門禁、智能車輛管理等內(nèi)容。
新疆疆納礦業(yè)有限公司興盛露天煤礦建成了輪斗挖掘機(jī)全連續(xù)自動采煤系統(tǒng)（圖1），替代了部分單斗-卡車間斷工藝，實(shí)現(xiàn)了減人提效的目標(biāo)。上述系統(tǒng)需要以5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等數(shù)字技術(shù)為依托，實(shí)現(xiàn)露天煤礦少人、無人生產(chǎn)作業(yè)，有效回避了傳統(tǒng)露天煤礦生產(chǎn)作業(yè)人員的工作環(huán)境惡劣等問題，提高了礦山生產(chǎn)的作業(yè)效率和生產(chǎn)安全性。
圖1 輪斗挖掘機(jī)全連續(xù)自動采煤系統(tǒng)智能管控平臺
（2）安全生產(chǎn)場景
國內(nèi)多數(shù)露天煤礦配備了智能化門禁系統(tǒng)、變電站智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)、邊坡監(jiān)測系統(tǒng)、輸送帶探傷系統(tǒng)、電子?xùn)艡谙到y(tǒng)，危險區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了無人機(jī)巡檢等內(nèi)容的建設(shè)。上述工作著眼于露天煤礦的少人、無人化作業(yè)，以實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的目標(biāo)。上述系統(tǒng)和設(shè)備需要物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等數(shù)字技術(shù)的支持。
國內(nèi)多數(shù)露天煤礦在信息基礎(chǔ)設(shè)施方面，搭建了露天煤礦一體化智能綜合管控平臺；在礦山工程方面，建設(shè)了作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)、生產(chǎn)工業(yè)控制系統(tǒng)；在智能輔助方面，建設(shè)了疏干排水遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、變電站遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、設(shè)備故障診斷系統(tǒng)等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了露天煤礦生產(chǎn)作業(yè)過程智能管控的目標(biāo)。建設(shè)智能管控場景的目的在于利用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等數(shù)字技術(shù)提高設(shè)備作業(yè)效率，進(jìn)一步提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)效率，從而減少現(xiàn)場作業(yè)人員的工作量。由中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計研究院有限公司開發(fā)的露天煤礦人員-設(shè)備車輛生產(chǎn)指揮監(jiān)管平臺如圖2所示。
圖2 露天煤礦人員-設(shè)備車輛生產(chǎn)指揮監(jiān)管平臺
（4）智能設(shè)計場景
礦山設(shè)計是露天煤礦智能化建設(shè)的先行者，礦山生產(chǎn)計劃編制、采區(qū)轉(zhuǎn)向都離不開礦山設(shè)計。目前，礦山設(shè)計軟件如Minex、Surpac、Vulcan、3Dmine等已基本普及，但其作用仍局限于基于礦床模型的土石方算量等，而對于生產(chǎn)計劃的優(yōu)化、智能設(shè)計決策、設(shè)備實(shí)際作業(yè)特性模擬、生產(chǎn)中存在的隨機(jī)事件等考慮相對較少。中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計研究院有限公司研發(fā)了露天煤礦工程BIM協(xié)同設(shè)計及三維數(shù)字化交付平臺（圖3），利用物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字技術(shù)，融合開采現(xiàn)狀三維模型，實(shí)現(xiàn)了露天煤礦三維模型的輕量化瀏覽，關(guān)聯(lián)工程采購及施工相關(guān)數(shù)據(jù)與文檔信息，接入視頻及狀態(tài)檢測等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了工程信息模型的一體化動態(tài)實(shí)時展示。
圖3 露天煤礦BIM協(xié)同設(shè)計及三維數(shù)字化交付平臺
（5）智能決策場景
國內(nèi)多數(shù)露天煤礦在礦山工程方面，以無人駕駛系統(tǒng)、作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)、破碎站智能調(diào)速系統(tǒng)、連續(xù)工藝智能控制系統(tǒng)等為主體；在管理與決策方面，建設(shè)了生產(chǎn)指揮輔助平臺。上述內(nèi)容主要利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)了礦山生產(chǎn)運(yùn)營監(jiān)控，輔助決策等目標(biāo)。中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計研究院有限公司開發(fā)的露天礦無人駕駛智能調(diào)度系統(tǒng)基于圖像語義分割的露天煤礦道路區(qū)域識別技術(shù)成果如圖4所示。
圖4 基于圖像語義分割的露天煤礦道路區(qū)域識別
露天煤礦智能化場景生態(tài)存在的問題與分析
目前，國內(nèi)露天煤礦實(shí)際投入運(yùn)行的智能化場景主要存在以下3點(diǎn)問題：①智能化場景挖掘數(shù)量少，在礦山生產(chǎn)和管理的環(huán)節(jié)數(shù)量占比較低。②智能化場景與數(shù)字技術(shù)的融合程度低，智能化水平較低。③智能化場景之間未形成生態(tài)化，場景之間的關(guān)聯(lián)程度低，系統(tǒng)性不足，暫時無法滿足礦山的生產(chǎn)需求。
筆者歸納了產(chǎn)生上述問題的原因：①當(dāng)場景的但與其他場景應(yīng)用難以充分協(xié)同，無法獨(dú)存，具體表現(xiàn)為上述問題1和3；②當(dāng)綜合考慮各類需求，以更大的粒度劃分場景時，就面臨需求不明確與多學(xué)科融合的困難，具體表現(xiàn)為問題2。
露天煤礦智能化場景生態(tài)是全面實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)、數(shù)據(jù)融合、全息感知、業(yè)務(wù)聯(lián)動和智能決策的場景生態(tài)。以解決實(shí)際需求為動力，以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，各個場景共生共榮是露天煤礦智能化場景生態(tài)的主要特點(diǎn)。露天煤礦智能化場景生態(tài)如圖5所示，露天煤礦工藝系統(tǒng)呈非線性、工序多，設(shè)備規(guī)格大、類型多樣。對于大型露天煤礦設(shè)備規(guī)格大、類型多、工藝綜合的特點(diǎn)，需要對場景生態(tài)做總體規(guī)劃。以伊敏露天礦為例，生產(chǎn)工藝包括間斷工藝、半連續(xù)工藝和全連續(xù)工藝，基于數(shù)字技術(shù)建立場景生態(tài)圈包括：
4G/5G無線通信、無人駕駛、挖機(jī)遠(yuǎn)程操控、輸送帶無人值守、輸送帶巡檢機(jī)器人、智能門禁和智能車輛管理等內(nèi)容。
核心網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)環(huán)網(wǎng)、電子?xùn)艡?、邊坡監(jiān)測、危險區(qū)域無人機(jī)巡檢和變電站巡檢機(jī)器人等內(nèi)容。
礦山建設(shè)的獨(dú)立系統(tǒng)間數(shù)據(jù)采集、一體化智能綜合管控平臺和疏干排水遠(yuǎn)程操控等內(nèi)容。
礦山建設(shè)的獨(dú)立系統(tǒng)間數(shù)據(jù)采集、礦山設(shè)計參數(shù)、無人機(jī)三維掃描、生產(chǎn)數(shù)據(jù)虛實(shí)映射和生產(chǎn)區(qū)域數(shù)字孿生技術(shù)等內(nèi)容。
礦山建設(shè)的獨(dú)立系統(tǒng)間數(shù)據(jù)通信、作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)、破碎站智能調(diào)速、輸送帶5項保護(hù)和工藝多機(jī)聯(lián)動等內(nèi)容。
圖5 露天煤礦智能化場景生態(tài)示意
露天煤礦智能化場景生態(tài)的構(gòu)建是一項系統(tǒng)工程，既要遵循客觀的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)條件，也要充分調(diào)各方面資源。
2020年2月國家八部委發(fā)布的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》中指出要制定場景生態(tài)發(fā)展規(guī)劃，以此來引起全行業(yè)對這項工作的重視。各大中小型露天煤礦是場景的主要制造者和消費(fèi)者，也是問題的發(fā)現(xiàn)者和驗證者，應(yīng)該基于礦山實(shí)際需求、困點(diǎn)、難點(diǎn)，結(jié)合國家政策指導(dǎo)，提出具有針對性的露天煤礦智能化場景構(gòu)想，為場景生態(tài)的建設(shè)提供空間和結(jié)果驗證。
各類科研院所和高等院校作為場景的建設(shè)者，是規(guī)劃的實(shí)施主體，要積極主動推動場景生態(tài)的形成，有計劃、有步驟地構(gòu)建智能化場景，基于成熟的數(shù)字技術(shù)和露天煤礦業(yè)務(wù)應(yīng)用在智能化場景間構(gòu)建場景生態(tài)，實(shí)現(xiàn)可靠的場景生態(tài)循環(huán)機(jī)制。
從目前國內(nèi)露天煤礦智能化場景生態(tài)建設(shè)現(xiàn)狀來看，建設(shè)信息基礎(chǔ)設(shè)施是構(gòu)建場景的先行者和運(yùn)行保障。5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋、機(jī)房建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)安全等內(nèi)容至關(guān)重要，此外，由于礦山生產(chǎn)工藝的不同，無人化、安全生產(chǎn)、智能管控、智能設(shè)計和智能決策五大場景的建設(shè)內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)礦山需求區(qū)分主次，制定“一礦一策”的策略，形成智能化場景生態(tài)，以確保智能應(yīng)用之間的融合及聯(lián)動得以實(shí)現(xiàn)。
按照露天煤礦生產(chǎn)工藝和裝備類型可將露天煤礦分為“綜合工藝+大型裝備”的大型露天煤礦和“間斷工藝+小型裝備”的中小型露天煤礦2類。
依據(jù)國家能源局發(fā)布的《智能化示范煤礦驗收管理辦法（試行）》，智能化露天煤礦場景生態(tài)圈分為信息基礎(chǔ)設(shè)施、礦山設(shè)計、智能穿爆、礦山工程、智能輔助、管理與決策和智能化園區(qū)七大模塊（圖6），每個模塊關(guān)聯(lián)其余模塊，依托數(shù)字技術(shù)形成五大智能場景生態(tài)圈。
圖6 智能化露天煤礦邏輯關(guān)系示意
“綜合工藝 + 大型裝備”大型露天煤礦
對于大型露天煤礦設(shè)備規(guī)格大、類型多、工藝綜合的特點(diǎn)，需對場景生態(tài)做總體規(guī)劃。以華能伊敏煤電有限責(zé)任公司伊敏露天礦為例，生產(chǎn)工藝包括間斷工藝、半連續(xù)工藝和全連續(xù)工藝，如圖7所示。基于數(shù)字技術(shù)建立的場景生態(tài)圈包括以下5種：
包括4G/5G無線通信、無人駕駛、挖機(jī)遠(yuǎn)程操控、輸送帶無人值守、輸送帶巡檢機(jī)器人、智能門禁和智能車輛管理等內(nèi)容。
包括核心網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)環(huán)網(wǎng)、電子?xùn)艡?、邊坡監(jiān)測、危險區(qū)域無人機(jī)巡檢和變電站巡檢機(jī)器人等內(nèi)容。
包括系統(tǒng)間數(shù)據(jù)采集、一體化智能綜合管控平臺和疏干排水遠(yuǎn)程操控等內(nèi)容。
包括系統(tǒng)間數(shù)據(jù)采集、礦山設(shè)計參數(shù)、無人機(jī)三維掃描、生產(chǎn)數(shù)據(jù)虛實(shí)映射和生產(chǎn)區(qū)域數(shù)字孿生技術(shù)等內(nèi)容。
包括系統(tǒng)間數(shù)據(jù)通信、作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)、破碎站智能調(diào)速、輸送帶5項保護(hù)和工藝多機(jī)聯(lián)動等內(nèi)容。
圖7 大型智能化露天煤礦場景生態(tài)示意
“間斷工藝 + 小型裝備”中小型露天煤礦
在鄂爾多斯、新疆等地的部分露天煤礦采用單斗-卡車間斷工藝。采煤、剝離等為全外包模式，單斗挖掘機(jī)、卡車等設(shè)備規(guī)格小、數(shù)量多。以大唐國際寶利煤炭有限公司中小型露天煤礦為例，生產(chǎn)工藝為單斗-卡車間斷工藝，露天煤礦規(guī)劃的場景較少，如圖8所示?；跀?shù)字技術(shù)建立的場景生態(tài)圈包括以下5種：
包括4G無線通信、無人駕駛、挖機(jī)遠(yuǎn)程操控、智能門禁和智能車輛管理等內(nèi)容。
包括核心網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)環(huán)網(wǎng)、電子?xùn)艡?、邊坡監(jiān)測等內(nèi)容。
包括一體化智能綜合管控平臺和設(shè)備故障診斷等內(nèi)容。
包括系統(tǒng)間數(shù)據(jù)采集、礦山設(shè)計參數(shù)、無人機(jī)三維掃描、生產(chǎn)數(shù)據(jù)虛實(shí)映射和生產(chǎn)區(qū)域數(shù)字孿生技術(shù)等內(nèi)容。
包括系統(tǒng)間數(shù)據(jù)通信、作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)和工藝多機(jī)聯(lián)動等內(nèi)容。
圖8 中小型智能化露天煤礦場景生態(tài)示意
綜上所述，2種類型露天煤礦的場景生態(tài)建設(shè)的區(qū)別主要源于目標(biāo)不同，“綜合工藝+大型裝備”露天煤礦智能化建設(shè)不僅體現(xiàn)在單臺設(shè)備、單個環(huán)節(jié)上，更主要的是體現(xiàn)在跨設(shè)備、跨工藝環(huán)節(jié)、系統(tǒng)，甚至跨業(yè)務(wù)范疇的信息共通共享、高效利用等目標(biāo)；“間斷工藝+小型裝備”的中小型露天煤礦智能化建設(shè)主要體現(xiàn)在提高設(shè)備安全性、生產(chǎn)效率，以實(shí)現(xiàn)信息共通共享、高效利用的目標(biāo)。
露天煤礦智能化建設(shè)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，整個過程投入大、周期長、對現(xiàn)有業(yè)務(wù)的管理模式和系統(tǒng)都有較大影響。露天煤礦智能化建設(shè)是從底層到上層的逐步建設(shè)過程，同一業(yè)務(wù)單元會在不同的智能化建設(shè)項目中被涉及，會以不同的智能化場景為目標(biāo)被改造；另外，也會出現(xiàn)不同的智能化系統(tǒng)或平臺間數(shù)據(jù)邊界交織、層級邏輯不清、功能各自獨(dú)立的情況。因此，露天煤礦智能化方案規(guī)劃設(shè)計的另一項重要內(nèi)容是科學(xué)確定各項規(guī)劃建設(shè)內(nèi)容的實(shí)施時序，避免出現(xiàn)重復(fù)建設(shè)、重復(fù)投入、超前投入、滯后產(chǎn)出等不合理現(xiàn)象。如果各項內(nèi)容的建設(shè)時序不合理，某一系統(tǒng)的建設(shè)可能不僅未達(dá)到智能化建設(shè)的目標(biāo)，反而影響礦山的綜合效益水平，顯然是違背預(yù)期目標(biāo)的。因此在開展智能化露天礦山建設(shè)工作前，一方面必須依據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求在宏觀上設(shè)定合理的階段建設(shè)目標(biāo)，另一方面需要確定階段內(nèi)各項智能化建設(shè)內(nèi)容的先后次序，有序推進(jìn)智能化露天煤礦建設(shè)規(guī)劃的各項工作。
露天煤礦智能化發(fā)展順利推進(jìn)的前提是大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字技術(shù)與智能化露天煤礦場景的快速融合與相互促進(jìn)，共同形成和諧、共生的智能化場景生態(tài)圈。筆者介紹了數(shù)字技術(shù)與智能化露天煤礦場景生態(tài)建設(shè)的邏輯關(guān)系，討論了“綜合工藝+大型裝備”的大型露天煤礦和“間斷工藝+小型裝備”的中小型露天煤礦2種典型的智能化露天煤礦場景生態(tài)圖景，認(rèn)為露天煤礦智能化建設(shè)的根本目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)安全、高效、綠色開采，并非單純地追求少人或無人，各礦的開采條件不同，智能化分級建設(shè)是必要的。同時，礦山開采屬于一種經(jīng)濟(jì)行為，礦山智能化建設(shè)投入產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)性是必須要考慮的現(xiàn)實(shí)問題。因此，建設(shè)之前進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計，遵循價值導(dǎo)向，確定合理的建設(shè)內(nèi)容、投入規(guī)模、智能化程度等是非常重要的。
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