煤炭為支撐中國工業發展的重要能源，煤炭生產為我國能源生產的重中之重。煤炭生產發展主要分四個階段，國內大多數煤礦生產均屬于自動化與信息化階段（第三階段），提高煤炭生產效率時，也帶來了一些問題，阻礙煤炭生產發展。為持續增效，煤礦智能化勢在必行。

煤礦智能化是針對煤炭的生產和礦山管理場景，以“智慧、統一、共享、可靠”為思想，統籌對煤礦進行智能化建設，將云計算、大數據、人工智能、工業物聯網、智能裝備等與礦山開發深度融合，形成全面感知、實時互聯、分析決策、自主學習、協同控制的智能系統，解決其人力不足、應用割裂、數據不通、資產復雜等問題，實現煤炭采掘（剝）、運輸、洗選、安全保障、經營管理等的智能化運行。協助企業降本增效、安全生產。

在數字化產業飛速發展的時代，礦山的數字化、智能化成為現代礦業發展的“第四次工業革命”的主要發動機，是礦業發展的必然趨勢。

1、背景：

煤炭是近代工業發展史上的主要能源之一，從18世紀中期到20世紀60年代初，一直是最重要的能源，被譽為"黑色的金子"。目前世界上已有80多個國家發現煤炭資源，硬煤探明儲量以中國、美國、俄羅斯最為豐富，合占60%。中國在1989年已過10億噸大關，成為世界最大煤炭生產國。煤炭消費與生產已基本一致，煤炭自身的特點決定以就近消費為主，故多內銷。同時煤炭消費以工業用煤為主，多占80%-90%，特別集中在發電與煉焦，合占總消費量的80%。故以采煤業為中心，多地進行工業配套布局，形成大型綜合性工業園區，成為當地經濟增長的發動機。初步核算，2022年全國能源消費總量54.1億噸標準煤，煤炭消費量占能源消費總量的56.2%。煤炭為支撐中國工業發展的重要能源，煤炭生產為我國能源生產的重中之重，煤礦為支撐煤炭生產的主要平臺。

2、現狀與問題：

煤礦發展主要分四個階段，手工作業和半機械化階段、機械化階段、自動化與信息化階段、智能化階段。目前我國大多數煤礦均屬于自動化與信息化階段（第三階段）。主要特征為煤礦信息化系統、監控、自動化礦機初步搭建完成，通過企業內部網絡進行互聯，以信息化手段指導煤炭生產，輔助工人進行煤礦開采，工作效率整體較前兩個階段得到大幅度提升。但問題也同步浮現：

“煙囪”式系統相互孤立：信息系統設計都是“煙囪”式的設計，相互孤立，不能與其他系統進行交互，存在部分重復建設，后期維護成本高。

不統一、數據不統一，難共享：由于攝像機、監測站、采煤機品牌不一致，導致接口不一致，產生的數據格式不一致，無法進行數據共享，無法利用數據產生效益。

設備“七國八制”，安全可信隱患高：煤礦工業控制系統紛繁復雜，設備間協議“七國八制”，底層系統及協議多為國外控制，系統間打通難，效率低，工業系統安全可信隱患高。

從業人員斷層嚴重：年輕人從業方向由第二產業向第三產業發展，少人成為煤礦主要矛盾，煤礦招人困難，井下工人平均年齡已經超過45歲，且年輕人不愿下井，生產效率降低。

管理效率亟待提升、經營成本居高不下：煤礦多重視生產裝備的投入，在企業經營管理上投入較少導致煤礦管理效率低經營成本高。

生產安全形勢嚴峻：煤礦特殊的生產環境和裝備，缺乏有效管理手段，導致煤礦瓦斯、透水、頂板災害事故頻發，導致煤礦停產整改。

3、政企結合，共同推進礦山智能化建設：

為了解決以上問題，需要把產業進行數據整合，通過大數據、物聯網等手段實現煤礦的智能化運行，其本質就是煤炭工業互聯網和智慧礦山的建設。利用5G、云、AI、大數據、物聯網等先進技術與煤炭生產相結合，為煤炭生產實現少人、無人、增安、綠色、高效。

以內蒙古自治區為例，鄂爾多斯地區有270多座礦井，內蒙古自治區有400多座礦井，考慮上下游產業，整體智能化產業規模可達百億以上。建設并運營煤炭工業互聯網平臺，既是落實黨中央國務院重大決策部署的具體行動，也是保障能源安全的關鍵因素；既是助推能源低碳轉型的有力手段，也是滿足煤礦職工體面勞動以及對美好生活向往。

礦山智慧化需要政企結合，共同推進。以鄂爾多斯市智慧礦山群建設為例，市政府側推進礦山智慧化進程，做了如下動作：

打造礦鴻產業基地，筑牢自主安全可靠工業互聯網底座：依托鄂爾多斯的煤炭產業底蘊，聯合華為、煤炭企業、設備商以及生態伙伴，將礦鴻產業培育發展壯大，成為我國自主安全可靠的工業互聯網底座，助力產業數字化轉型。

集約化、平臺化、高效率智能礦山建設：依托煤炭工業互聯網平臺，集約化、平臺化、高效、快速實現智能化礦山建設。

孵化相關行業標準，快速復制推廣：通過智能化礦山建設實踐孵化相關標準化方案，以及礦鴻、通信協議、數據、人工智能等新技術的相關標準，依托煤炭工業互聯網平臺快速復制和推廣。

聚集產業生態：以煤炭工業互聯網平臺及鄂爾多斯的深厚的煤炭底蘊打造產業梧桐樹，吸引行業頭部及生態企業伙伴進駐，共同發展壯大，形成規模化產業聚集群。

培養產業人才：提升產業周邊整體數字化智能化人才數量和質量，提升行業數字化轉型整體認識和意識，助力產業變革和發展。

初期以鄂爾多斯轄區270多座煤礦為主要服務對象，為相關礦山提供集約化、標準化、高效、可靠的數字化及智能化礦山建設方案；后續能力具備后逐步向周邊及上下游產業覆蓋，成為國內頭部的煤礦數字化、智能化解決方案能力平臺。

同時，部分大型能源企業為響應國家政策、自身降本增效，優先進行了智慧礦山的建設，以國能準能集團黑岱溝露天礦園區為例，在2020-2022年進行智慧礦山的建設，主要進行了以下改造：

統一打造數字底座：統一接入生產設備OT、IT數據，消除數據孤島。各應用系統可通過云平臺使用標準接口獲取數據，大幅度提升對接效率。

增強智慧園區服務：基于統一的數字底座構建綜合安防、便捷通行、智慧辦公、智慧餐廳等應用子系統，且部署智能運營中心IOC，滿足業主對園區高效、便捷、先進的要求，增強員工辦公體驗感和歸屬感。

端到端專網下沉：5GC全下沉園區，容災部署，低時延保障，同時滿足準能露天礦山黑哈兩礦120平方公里當前和未來對5G網絡的需求。

5G-V2X融合應用：實現車車協同、車路協同、車鏟協同，5G駕控雙模式，實現5G遠程應急接管，保障礦區生產安全。

準能集團黑岱溝露天智慧礦山建設后，實現國內首臺290噸無人駕駛礦車混編作業連續運行，提升了煤礦開采效率，降低了操作人員、運輸人員的工作風險。現有人員從“一線”轉到“后臺”遠程操作設備，從數字化維度對煤炭生產進行賦能。企業園區智慧化改造后，實現了對園區內人、事、物的可視、可管、可控，通過數字化手段對園區進行精準運營，整體的安防效率提升20%,通行體驗提升35%，協同辦公效率提升15%，設施健康度提升25%，整體提升了園區運營效率和管理水平。進而從辦公到生產，全流程提升了員工工作的質量和設備運行效率，整體提高煤礦的生產力。

4、總結：

礦業發展的“第四次工業革命”是礦業智能化。礦業智能化包括云、大數據、自動化設備、人工智能、物聯網等多方面的技術應用。通過礦業智能化，可以提高礦工作業效率、降低人員傷亡率、改善礦井環境等。

在礦業智能化中，自動化設備是核心。自動化設備包括無人機、自動化礦車、自動化開采設備等。這些設備能夠自主完成一系列工作，減少人工干預，提高工作效率。

人工智能技術是礦業智能化的重要組成部分。通過人工智能技術，可以對礦業生產過程進行智能化分析和優化，提高生產效率和質量。例如，利用機器學習算法分析礦井中的溫度、濕度、氣體等數據，預測礦井發生事故或異常情況的概率，及時采取措施避免事故的發生。

物聯網技術是連接云、自動化、人工智能等技術的重要紐帶。通過物聯網技術，礦業中的設備和機器可以實現互聯互通，提高生產效率和運行管理水平。此外，物聯網技術還可以對礦井中礦物、設備、人員等物品進行智能化管理和監測，提高資源利用率和生產效率。

工業互聯網是礦業智能化的中樞大腦，通過云、大數據、AI等技術，為礦企提供適配的算力，協助其推進智慧礦山的腳步，同時避免算力資源的浪費。

綜上所述，從礦業智能化的角度看，未來礦業發展的趨勢是機器自主化、智能化、信息化、網絡化、無人化。這些技術的應用必將為礦業帶來巨大的變革和發展。（作者 鄒國棟）