完成我国煤矿全方位智能化，必须要在实践基础上，围绕面向未来的精准开采核心理念，即借助工业生产互联网架构为核心的智能煤矿管理体系，从传感器、通讯、服务平台、云、运用等各个方面进行思考。

中国科学院院士、安徽理工大学校领导 袁亮

目前，新一代信息技术正持续实现突破，新一轮科技和产业转型持续深度。电子信息技术变成传统式企业转型升级的的核心力量，促进传统制造业从人力资本等要素投入转为创新驱动发展，为煤炭工业生产由传统判定工作经验向智能精准的改变增添了高质量发展的机会，为推进智能人少（没有人）的煤炭科学开采带来了很有可能。

我国能源结构的显著特点是“贫油、气弱、相比富煤”，做为能源需求的主心骨，在我国煤炭资源优势繁杂、煤矿安全性问题凸显。要多方面破译煤矿优质高效生产难点，须依靠物联网技术、大数据技术、云、AI等信息技术，将煤炭工业生产由劳动密集升级成技术密集型，完成面向未来的互联网技术 煤炭资源智能精准开采。

在信息技术的全方位干预下，智能化煤矿需要达到全规模经济、全生产过程的数据共享，进行“认知、通讯、剖析、预测分析、管理决策、实行”的闭环，完成“智能认知、智能管理决策、自动完成”的建设思路，必须要在前期实践基础上，围绕面向未来的精准开采核心理念，即借助工业生产互联网架构为核心的智能煤矿管理体系，从传感器、通讯、服务平台、云、运用等各个方面着眼于思索。

在我国煤炭开采面临的难题

翠绿色资源储存量就是指可以满足煤矿安全性、技术性、经济发展、自然环境等各项约束，可以支撑点煤炭科学生产能力和科学研发的煤炭资源储存量。中科院院士关键咨询项目科学研究结果显示，在我国翠绿色煤炭资源储存量仅有5743亿多吨，按照国家能源供应，翠绿色煤炭资源储存量仅可开采40～50年。在煤炭是我国关键能源影响力与作用没有出现压根更改前，大规模进到非绿色煤炭网络资源成藏区开采将导致安全性、技术性、经济与环境及遭遇极大难点。

在我国煤矿开采正以均值10～25m/年速率迅速向深层拓宽，深层煤岩石处在高地应力、高瓦斯、持续高温与高渗透浓度的恶劣的环境中，煤与瓦斯突出、冲击地压等驱动力灾难比较严重，而且有多大灾难藕合发生的态势。提升煤矿安全性精准开采地质环境确保水准、科学研究地应力-裂缝场-泥沙运动场-温度梯度等耦合作用中的煤炭开采和致灾原理刻不容缓。

需要解决现阶段煤炭开采面对的以上难点，煤炭工业生产需要由劳动密集升级成技术密集型。煤炭精准开采将应用智能化信息科技更新改造传统式开采，针对促进煤炭产业革命，完成煤炭开采颠覆性创新创新意义重要，是发展开采必然选择。

煤炭精准开采的科学含义

煤炭精准开采是结合当前煤炭生产体系的事实难点，和未来深层开采可能面临的技术难题所提出的科学设想，以从而实现“安全性、人少没有人、翠绿色高效率”的煤炭开采为主要目标。

煤炭精准开采的科学含义都是基于全透明室内空间地质工程和多物理场耦合，以智能认知、智能操纵、物联网技术、大数据技术、云、人力智能等作支撑点，具备风险性判识、监控预警等处理作用，可以实现时光上精确可靠的智能人少（没有人）安全性精准开采新模式新的方法，其科学含义如下图1所显示。精准开采支撑点科学开采，是科学开采的重要环节。

图1 煤炭精准开采的科学含义

煤炭精准开采从资源评估与管理决策、矿山开采整体规划与设计到煤矿生产和安全工作等过程都一直落实和融进了现代科技成果，真真正正实现现代化煤炭开采，其架构如下图2所显示。煤炭精准开采最后可实现路面远程操作的智能化、自动化技术、信息化管理和数据可视化，完成煤炭开采的人少（没有人）、精准、智能认知和灾难智能监控预警与预防。

图2 煤炭精准开采架构

煤炭精准开采的主要研究内容包含下列八个方面：自主创新具备透视功能的地质工程科学；智能新式认知与多网融合传送方法与技术武器装备；动态性繁杂多局多参数信息挖掘分析和结合处理工艺；通过大数据云计算技术的精准开采理论模型；多场耦合复合型灾害预警；远程控制可控人少（没有人）精准开采技术和武器装备；抗灾通讯、人员定位系统及自然灾害探测技术和武器装备；根据云计算技术的智能矿山建设。

煤炭精准开采的等级架构设计

煤炭精准开采要更大化地运用信息技术的成效，完成对煤炭开发设计整个过程智能化或智能化，是指通过对资源勘查评估、矿山整体规划、煤矿设计方案基本建设、生产经营管理等和现代科技深度跨行业融合，完成煤炭开采由传统式的高危劳动密集向高精尖技术密集式变化。它关键依托工业生产互联网架构，然后由感知层、网络层、云（数字平台）和网络层构成，如下图3所显示。

图3 面对煤炭精准开采的物联网技术框架

最基本的感知层，运用新式灵敏度高、稳定性好一点的感应器对“人机对战环”参数信息全方位收集。传统式开采多依靠工作经验、凭着定性研究开采，精准开采是一般开采与定量分析法智能化高度融合，泛在实时传感器技术及设备是煤矿智能化的前提。根据基于统一电脑操作系统的上位机软件，为数据库的互动、提交、入湖，给予统一标准的接头和数据类型，防止合同的不统一，产生信息不对称。

在网络层，精准开采的发展理念是灵活运用最先进通讯技术，完成5G 工业物联网的矿山开采融合网、多源数据的即时靠谱流动性。由于煤炭矿井开采涉及到地应力、裂缝场、泥沙运动场等一系列问题，采场及开采振荡区应力场、煤层气工作压力、瓦斯涌出量、裂隙发育区等相关信息精确获得尤为重要。精准开采涉及到采场及开采振荡区多源数据采集传感器、煤矿繁杂条件下多源信息内容、多网融合传送及其人机对战环主要参数全方位收集、共网传送等重要环节的探索。

云端和大数据平台方面，精准开采代表着将多层次、质量良莠不齐、存有很多不可控因素的海量数据入湖，运用大数据人工智能，对多源大量的动态性认知数据和信息开展深入挖掘分析和结合解决，在这里前提下才能达到数据可视化、互动式、定量分析法、快速化、智能化的各类软件系统的构建，完成远程控制智能煤矿开采、灾难超前的动态性预警信息、抗灾通讯、矿井工作人员精准精准定位等服务。

精准开采成效显著但任重道远

融合在我国煤矿智能化的实行总体目标，煤矿精准开采的物联网技术关键技术研究与应用应分两步走：第一步，如今至2025年，根据工业生产互联网架构，通过一些信息科技，连通各分系统信息壁垒，完成“采-掘-运-通-排”等分系统的相通互连，让生产制造物流管理系统智能化管理决策和协作运作。第二步，即2026年至2035年，通讯技术与煤矿技术性紧密结合，做到煤矿制造的智能认知、智能管理决策、自动完成，全面实施煤炭资源智能安全性精准开采。

自2020年底，八部委联合发文《对于加速煤矿智能发展的实施意见》通告至今，大家在煤炭智能安全性精准开采层面已掌握了一定的社会经验。

2021年9月，国家能源集团与华为公司一同发布矿鸿电脑操作系统。矿鸿物联网协作感知技术将从数据根源保证标准体系一致，以实现多系统间的协作，为各种各样矿山开采武器装备大量感应器给予统一的连接标准和规范。

在陕煤红柳林矿山公司，华为公司构建了根据工业生产互联网架构的数字平台。建设了遮盖智能采煤队、智能开掘、智能辅运、智能主煤流、智能选洗等各个场景下的运用，构成了围绕煤矿货运物流全环节、全业务、整个过程的工业互联网架构管理体系。

在内蒙古麻地梁煤矿，安徽理工大学协同华为公司等公司打造了“5G 多网融合、产销协同、智能监管、数字驱动、节能低碳”的煤矿安全性精准开采和智能管控平台。煤矿生产量由5Mt/a审批提升到8Mt/a；矿井5G网络全覆盖，评测延迟低于20ms，完成了煤矿开采、开掘、运送等重要生产制造物流管理系统的远程控制辅控、有些人巡查、无人化，完成了“管机器设备便是管生产制造、管数据信息便是管机器设备”管理模式的改革，取消维修班和晚班，大幅度提高了职工的安全感和满足感。麻地梁煤矿首先完成了我国2025年智能煤矿建设思路，被能源局、我国煤矿安全监察局纳入第一批新（改扩）建智能煤矿，内蒙古自治第一批应用示范智慧社区。

在陕煤彬长矿山公司，安徽理工大学协同华为公司等公司根据工业物联网五层架构设计，根据5G技术性对微振动、时光强与地面音等多维度信息搜集，对综合指数开展数据分析，完成了在冲击性灾难事情发生前1~3天公布风险预警信息，大幅度提高了矿井生产制造安全性。

事实上，充分运用海量信息和完善应用领域优点，推动信息科技与煤矿制造的紧密结合，可以有效促进煤炭产业链的不断转型发展。

智能精准开采是中国煤炭制造业的必然选择

在我国煤矿智能发展过程已经持续加快，但煤矿仍然欠缺总体设计、多源异构数据信息不对称突显、机器设备运维数据流通性低、节能减排高效率转型发展艰难。根据工业物联网的煤炭精准开采是促进煤矿“安全性、人少没有人、翠绿色高效率”的必然选择，符合我国面对2035年的煤炭战略规划总体目标。

从技术方面来，应当再次下大力气产品研发煤矿智能感知技术，运用海量信息完成矿井多台智能连动与灾害预警等，开发设计主要适用于场景下的“人-机-环-管”多层次的应用管理，逐步推进全部煤矿、矿山的少人化甚至智能化，提高整体上的安全性生产量。

从企业方面，需要对煤矿的总体架构模式、拓展合理布局、工业生产双回路、数据利用、节能低碳等瓶颈问题，进行更大范围学校、信息技术公司、煤炭制造业企业及其领域社会各界创新发展，一同搭建根据工业生产互联网架构的智能矿山开采，以煤炭开采全面实施高新技术产业改造升级，点亮中国能源技术强国之梦。