建設智慧礦山面臨的形勢分析（一）挑戰-智慧礦山建設的必要性1.最近30年來我國改革開放取得了生產效率增加9倍的成績，非常輝煌!同期，但是，美國的生產效率提高了27倍。國家之間的競爭就是效率的競爭，首先是技術的競爭。他們技術水平的提高主要是依靠智慧技術，無人值守技術。我國礦山行業如果不快速進行智慧化的進程，后果是非常可怕的。2.按照現在的政策，2050年，我國60歲以上的人口占33%以上，而當下我國快速進入獨生子女獨擋天下的時代，礦山低層次的勞動力已經產生了巨大的危機。隨著時間的推移，礦山面臨找不到礦工的危險。3.智慧技術和無人值守技術，可以使生產效率極大地提高，達到人工的幾十倍、幾百倍,同時使生產成本極大的降低。例如雙匯火腿腸引進德國自動化生產線后，是火腿生產從肉進入系統到火腿腸包裝完成，需要的人員從336人，降到了6人，不僅效率大大提高，人工成本還降低了4倍，質量能力、安全水平大大提高，企業競爭力大大提高。對于礦山來講實現初步的智慧化就可以使礦井的生產效率可以提高30%以上安全效率提高50%以上。實現無人值守后，效率提高100%以上，安全效率提80-90%以上。4.我國礦山技術，到了一個新的發展時期，需要強有力的引導，否則我們可能錯過一次產業升級的大好時機。礦山采礦技術，到目前已經經歷了原始階段-機械化階段-數字化階段，正在向智慧化方向邁進。智慧化是礦山技術發展的最高形式，只有實現了智慧化、實現了危險場所的無人值守，才能極大地提高生產效率和安全水平，并從根本上實現本質安全礦山、幸福礦山、和諧礦山的目標。智慧化是提高生產效率、提高安全效率的唯一最好的手段。礦山技術方面，我國近年來有了長足的進步，在有的方面，已經在國際上達到了領先水平。只要方向正確，快速行動，我們就可能搶占先機，整體上率先達到智慧礦山的領先水平。智慧礦山的建設，將可以達到下列目標：實現我國礦用技術和產品的智慧化，實現產業的大轉型、技術大提高。因此，需要聯合起來，組織重大課題攻關，形成突破，并快速推廣。5.當前參加礦山產品研發生產的企業2000余家，多數技術水平低，并且重復研發、資源浪費嚴重。我國礦山技術的研發，特別是數字技術、信息技術、自動化、智慧化技術的研發，呈現出多個行業、多種經濟形勢的企業參入的良好局面，特別是大量的非原來礦山企業和研究單位參入到智慧化建設之中。生產研發企業數千家，迫切需要一個聯合組織進行有關產業的指導，才能更好的凝聚力量，提高效率。例如，在通訊方面就有中國移動公司、聯通公司、大唐電信等公司和數十家小的公司參加有線通訊、無線通訊的研發和建設。在防塵、防火、防治瓦斯方面有100余家公司參加研發和生產。在其他系統的研發方面，也是參加單位眾多，反復研發，浪費大量的社會資源和財富。聯盟的將對有關攻關研發內容按照子系統、按照產業鏈條進行分配，每一個子系統、每一個鏈條集中2-3家公司聯合攻關研發，既有有效競爭，又避免了一窩蜂的的一哄而上，節省大量的資源，并形成快速的突破。由于缺少引導、研發力量分散，造成許多智慧礦山重大課題沒有形成突破智慧化是現代技術發展的一個必然方向，必然趨勢，是提高生產效率和安全效率的最好的技術手段。盡管近年來在礦山智慧化方面，已經有一些先知、領頭者，做了一些深入的工作，但是這些工作總體上是自發的、力量是分散的，沒有形成系統性的持續的創新能力，在一些重大技術問題上沒有形成大的突破,例如：采煤面遠程控制無人值守方面，盡管做了很多研究，但是沒有形成可以大面積推廣的技術裝備；掘進智慧化無人值守方面沒有一項成熟的技術和裝備；在輔助生產系統方面盡管進行了大量的自動化無人值守方面的研究，但是，并沒有形成完成的標準體系和可以全面推廣的技術裝備；在安全監控瓦斯防治、防滅火、防塵、防止沖擊地壓、防治水、放炮監控、職業健康環境等方面，也缺少先進的更加有效的可以大面積推廣的智慧化的技術裝備。在技術保障、后勤保障、管理保障方面，也是缺少智慧化的系統。因此，為了凝聚力量，形成突破，需要一個組織，去建立綱領，引導發展，需要一個組織集中優勢的人力、財力、去組織聯合攻關，形成突破。7.當前對智慧礦山認知不完整、模糊、片面，有誤導發展方向的危險當下，在智慧礦山方面叫的最響、聲音最大的是那些非礦山產品研發生產廠家，有的將一個手機聯網網站說成是智慧礦山、有的把一通卡說成是智慧礦山，甚至他們跟政府簽訂了有關推廣智慧礦山的協議等等。這些東西最多就是一個智慧礦山的一個微小方面，甚至僅僅是一個很次要的方面。但是，他們可能使人們誤導智慧礦山的含義，更嚴重的可能是我們錯過一次產業大發展、大提升的機會。因此，迫切需要一個權威的組織，規范概念、引領方向。當前沒有一個政府部門或者組織能夠將有關廠家、大學、用戶、研究單位、銀行、協會（產學研用銀協）組織起來，完成智慧礦山技術的進步。智慧礦山技術研發、投入、研發應用等關系到，多個行業、多個部門，因此沒有一個政府部門能夠統領此項工作。只有有關的技術聯盟才能夠組織這類跨行業的聯合攻關。（二）機遇-智慧礦山建設的可行性1.“產、學、研、用、銀、協、府”各方認識到智慧礦山建設的緊迫性，都有強烈的聯合意識，都決心聯合起來，促進我國礦山生產安全技術的提高和制造產業的轉型，使我國采礦技術走在世界的前列。自從我們從事有關智慧礦山聯盟的的研究和咨詢以來，得到了“產學研用銀協府”7個方面的積極響應。產：生產企業有傳統的采礦設備制造廠家、有軟件廠家、監控廠家，等等多個方面。他們已經自覺或者不自覺的將研發產品向智慧化、智能化、自動化方向發展。但是，總體上勢單力薄。這是一個巨大的力量。學：國內礦業方面著名的大學中國礦業大學、遼寧工程技術大學、山東科技大學、北京科技大學，清華大學電子信息學院等認識更加強烈。研：煤科總院以及其十多個研究分院，都在積極向智慧化、智能化方向發展，但是總體上以國家立項支持的為主，一般不涉及國家不立項的部分。用：國內大型煤炭企業，例如神華集團、中煤集團、山東能源集團、兗州礦業集團、山東招遠黃金集團、山東黃金集團、山西焦煤集團等等，都在搞智慧化。銀行：中國工商銀行北京海淀支行，北京銀行、中信銀行等都樂意為智慧礦山和聯盟綜合授信，授信額度可以在聯盟成員內部由聯盟分派使用。協會：中國職業健康協會，煤機協會、煤礦安全協會、中國煤炭協會等都在進行信息化、智慧化的宣傳和研究。政府：礦山安全生產的主管部門：國家安全生產總局、國家煤礦安全監察局以及其有關司局；發改委能源局煤炭司有關領導、還有科技部、工信部有關司局領導或者專家對智慧礦山建設和聯盟表達了積極支持的意愿。2.國家產業政策支持科技部等六部門關于推動產業技術創新戰略聯盟構建的指導意見（國科發政2008770號）、國家科技計劃支持產業技術創新戰略聯盟暫行規定（國科發計2008338號）、關于推動產業技術創新戰略聯盟構建與發展的實施辦法（試行）（國科發政2009648號）、產業技術創新戰略聯盟評估工作方案（試行）（科技部辦公廳以國科辦政201247號）、工業和信息化部、科學技術部等五部委關于加快推進信息化與工業化深度融合的若干意見（工信部聯信2011160號）、國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）（國發2005第044號）、關于充分發揮科技支撐作用，促進經濟平穩較快發展的意見（國發20099號）、國家技術創新工程總體實施方案（國科發政2009269號）等等。政府對成立產業創新聯盟給予了高度的支持。3.在智慧礦山研究方面，以及做了大量的學術的研究，并有大量的初級研究成果和數以萬計的研發人員，已經制定了智慧礦山研究的基本框架智慧礦山包含了感知-分析-處理的全部智慧過程。智慧礦山的建設包含三個方面的內容，就是礦山的數字化、礦山智能化自動化和持續的科技創新，智慧礦山的建設是一個不斷進步的科技創新活動。智慧礦山的建設要緊緊圍繞提高生產效率、提高安全保障能力和促進經營管理進行，智慧礦山建設的最高目標就是實現危險環境工作的無人值守。智慧礦山的基本構架智慧礦山系統包含了礦山各個方面、各個系統的智慧化。綜合起來可以歸為三個方面，就是智慧生產系統、智慧職業健康與安全環境系統、智慧（技術管理后勤）保障系統。智慧生產系統：包括智慧主要生產系統和智慧輔助生產系統，智慧主要生產系統包括采煤工作面的智慧化和掘進工作面的智慧化，就是以無人值守采煤掘技術為代表的智慧綜采工作面、以及以智慧爆破采礦為代表的智慧非煤礦山采礦工作面和智慧機械化掘進工作面系統，智慧普掘工作面等。智慧主要生產系統包括：智慧采煤工作面方面，可以分為：智慧薄煤層無人工作面系統、智慧中厚煤層無人工作面系統、智慧綜采放頂煤無人工作面系統、智慧充填開采工作面系統等。智慧生產輔助系統，就是實現以無人值守為主要特征的智慧運輸系統（含皮帶運輸、輔助運輸）智慧提升系統、智慧供電系統、智慧排水系統、智慧通風系統、智慧調度指揮系統、智慧通訊系統。輔助系統的智慧化工作，近年來發展非常迅速，大批的具有自主知識產權的技術產品被廣泛用于煤礦輔助系統。智慧職業健康與安全環保系統，將安全管理的理念大大前移，從傳統的以保護生命為目標的“安全生產，關愛生命”，躍升為以促進健康和幸福為目標的“潔凈生產，關注健康”的戰略高度。智慧安全環保就是對影響職工身心健康的安全環境超前預防、超前控制、實現本質安全。智慧職業健康與安全環保系統，包含如下子系統：智慧安全環境監控系統，智慧防滅火系統、智慧爆破監控系統、智慧潔凈生產（防塵)監控系統、智慧沖擊地壓監控系統、智慧人員監控系統，智慧通風系統、智慧水害監控系統、智慧視頻監控系統，智慧應急救援系統，智慧污水處理系統等等。智慧職業健康與安全環保系統不僅僅是一個感知的系統，還是一個分析系統，更是一個控制的系統，一個超前的控制系統。在這方面近年來取得的技術突破主要有：激光光纖傳感器技術，由激光驅動的傳感技術，實現了無電工作，無電傳輸，免維護。是傳感技術的革命性進步。二氧化碳防滅火系統，實現了智慧化，在易操作性，防滅火效果等方面大大超過了氮氣防滅火系統。智能爆破監控系統，依照本質安全理念，智慧控制的理念，實現了對爆破全過程的自動監控自動控制，實現了“爆破本質安全，不安全就不能爆破”。無線傳感與物聯網技術，物聯網就是一種基于無線傳輸、自動組網技術的傳感器組合系統，傳感器的無線化和自動組網功能大大提高了安裝使用的效率和適應性，為監控數據的獲取傳輸、利用，提供了更加方便的技術手段，開拓了更加廣闊的空間。智慧清潔生產技術方面，主要發展了智慧防塵技術，包括智慧注水技術和設備、智慧高壓、凈水技術和設備、噴霧添加劑、智慧風流控制技術、粉塵監控技術等等，對于綜采、綜掘、普掘、普采作業工作面的防塵、降塵、除塵都產生了非常好的效果，使煤礦的生產安全環境由重污染，快速向潔凈生產方向轉變。為保障實現潔凈生產，消除塵肺病，實現職工的身心健康做出了很大貢獻。例如山東能源棗礦高莊煤礦就在潔凈生產方面就取得了驚人的業績。智慧通風系統方面，在自動風門、主扇風機變頻自動控制、局扇自動控制、通風參數監測、通風網絡自動解算和整個系統自動控制等方面，都進行了一些深入研究，其目標就是實現全礦井通風系統的智慧化，無人值守，自動調節。水害監控的智慧化方面，有水文監控系統、水害探測系統、自動排水系統等進步。智慧視頻監控系統，發展了基于無線傳輸的系統、光纖數碼傳輸系統、海量圖片的儲存識別系統，并向高速攝像、自動臉譜識別方向快速發展。應急救援智能化、通訊、人員探測等技術方面也有較好的發展。在環境保護方面，快速發展了污水處理、矸石處理、除塵等技術。在安全距離智慧監控方面，正在向自動實時監控、自動成圖方面發展。智慧（技術管理后勤）保障系統：為了煤礦生