煤炭为支撑中国工业发展的重要能源，煤炭生产为我国能源生产的重中之重。煤炭生产发展主要分四个阶段，国内大多数煤矿生产均属于自动化与信息化阶段（第三阶段），提高煤炭生产效率时，也带来了一些问题，阻碍煤炭生产发展。为持续增效，煤矿智能化势在必行。
煤矿智能化是针对煤炭的生产和矿山管理场景，以“智慧、统一、共享、可靠”为思想，统筹对煤矿进行智能化建设，将云计算、大数据、人工智能、工业物联网、智能装备等与矿山开发深度融合，形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、协同控制的智能系统，解决其人力不足、应用割裂、数据不通、资产复杂等问题，实现煤炭采掘（剥）、运输、洗选、安全保障、经营管理等的智能化运行。协助企业降本增效、安全生产。
在数字化产业飞速发展的时代，矿山的数字化、智能化成为现代矿业发展的“第四次工业革命”的主要发动机，是矿业发展的必然趋势。
1、背景：
煤炭是近代工业发展史上的主要能源之一，从18世纪中期到20世纪60年代初，一直是最重要的能源，被誉为"黑色的金子"。目前世界上已有80多个国家发现煤炭资源，硬煤探明储量以中国、美国、俄罗斯最为丰富，合占60%。中国在1989年已过10亿吨大关，成为世界最大煤炭生产国。煤炭消费与生产已基本一致，煤炭自身的特点决定以就近消费为主，故多内销。同时煤炭消费以工业用煤为主，多占80%-90%，特别集中在发电与炼焦，合占总消费量的80%。故以采煤业为中心，多地进行工业配套布局，形成大型综合性工业园区，成为当地经济增长的发动机。初步核算，2022年全国能源消费总量54.1亿吨标准煤，煤炭消费量占能源消费总量的56.2%。煤炭为支撑中国工业发展的重要能源，煤炭生产为我国能源生产的重中之重，煤矿为支撑煤炭生产的主要平台。
2、现状与问题：
煤矿发展主要分四个阶段，手工作业和半机械化阶段、机械化阶段、自动化与信息化阶段、智能化阶段。目前我国大多数煤矿均属于自动化与信息化阶段（第三阶段）。主要特征为煤矿信息化系统、监控、自动化矿机初步搭建完成，通过企业内部网络进行互联，以信息化手段指导煤炭生产，辅助工人进行煤矿开采，工作效率整体较前两个阶段得到大幅度提升。但问题也同步浮现：
“烟囱”式系统相互孤立：信息系统设计都是“烟囱”式的设计，相互孤立，不能与其他系统进行交互，存在部分重复建设，后期维护成本高。
不统一、数据不统一，难共享：由于摄像机、监测站、采煤机品牌不一致，导致接口不一致，产生的数据格式不一致，无法进行数据共享，无法利用数据产生效益。
设备“七国八制”，安全可信隐患高：煤矿工业控制系统纷繁复杂，设备间协议“七国八制”，底层系统及协议多为国外控制，系统间打通难，效率低，工业系统安全可信隐患高。
从业人员断层严重：年轻人从业方向由第二产业向第三产业发展，少人成为煤矿主要矛盾，煤矿招人困难，井下工人平均年龄已经超过45岁，且年轻人不愿下井，生产效率降低。
管理效率亟待提升、经营成本居高不下：煤矿多重视生产装备的投入，在企业经营管理上投入较少导致煤矿管理效率低经营成本高。
生产安全形势严峻：煤矿特殊的生产环境和装备，缺乏有效管理手段，导致煤矿瓦斯、透水、顶板灾害事故频发，导致煤矿停产整改。
3、政企结合，共同推进矿山智能化建设：
为了解决以上问题，需要把产业进行数据整合，通过大数据、物联网等手段实现煤矿的智能化运行，其本质就是煤炭工业互联网和智慧矿山的建设。利用5G、云、AI、大数据、物联网等先进技术与煤炭生产相结合，为煤炭生产实现少人、无人、增安、绿色、高效。
以内蒙古自治区为例，鄂尔多斯地区有270多座矿井，内蒙古自治区有400多座矿井，考虑上下游产业，整体智能化产业规模可达百亿以上。建设并运营煤炭工业互联网平台，既是落实党中央国务院重大决策部署的具体行动，也是保障能源安全的关键因素；既是助推能源低碳转型的有力手段，也是满足煤矿职工体面劳动以及对美好生活向往。
矿山智慧化需要政企结合，共同推进。以鄂尔多斯市智慧矿山群建设为例，市政府侧推进矿山智慧化进程，做了如下动作：
打造矿鸿产业基地，筑牢自主安全可靠工业互联网底座：依托鄂尔多斯的煤炭产业底蕴，联合华为、煤炭企业、设备商以及生态伙伴，将矿鸿产业培育发展壮大，成为我国自主安全可靠的工业互联网底座，助力产业数字化转型。
集约化、平台化、高效率智能矿山建设：依托煤炭工业互联网平台，集约化、平台化、高效、快速实现智能化矿山建设。
孵化相关行业标准，快速复制推广：通过智能化矿山建设实践孵化相关标准化方案，以及矿鸿、通信协议、数据、人工智能等新技术的相关标准，依托煤炭工业互联网平台快速复制和推广。
聚集产业生态：以煤炭工业互联网平台及鄂尔多斯的深厚的煤炭底蕴打造产业梧桐树，吸引行业头部及生态企业伙伴进驻，共同发展壮大，形成规模化产业聚集群。
培养产业人才：提升产业周边整体数字化智能化人才数量和质量，提升行业数字化转型整体认识和意识，助力产业变革和发展。
初期以鄂尔多斯辖区270多座煤矿为主要服务对象，为相关矿山提供集约化、标准化、高效、可靠的数字化及智能化矿山建设方案；后续能力具备后逐步向周边及上下游产业覆盖，成为国内头部的煤矿数字化、智能化解决方案能力平台。
同时，部分大型能源企业为响应国家政策、自身降本增效，优先进行了智慧矿山的建设，以国能准能集团黑岱沟露天矿园区为例，在2020-2022年进行智慧矿山的建设，主要进行了以下改造：
统一打造数字底座：统一接入生产设备OT、IT数据，消除数据孤岛。各应用系统可通过云平台使用标准接口获取数据，大幅度提升对接效率。
增强智慧园区服务：基于统一的数字底座构建综合安防、便捷通行、智慧办公、智慧餐厅等应用子系统，且部署智能运营中心IOC，满足业主对园区高效、便捷、先进的要求，增强员工办公体验感和归属感。
端到端专网下沉：5GC全下沉园区，容灾部署，低时延保障，同时满足准能露天矿山黑哈两矿120平方公里当前和未来对5G网络的需求。
5G-V2X融合应用：实现车车协同、车路协同、车铲协同，5G驾控双模式，实现5G远程应急接管，保障矿区生产安全。
准能集团黑岱沟露天智慧矿山建设后，实现国内首台290吨无人驾驶矿车混编作业连续运行，提升了煤矿开采效率，降低了操作人员、运输人员的工作风险。现有人员从“一线”转到“后台”远程操作设备，从数字化维度对煤炭生产进行赋能。企业园区智慧化改造后，实现了对园区内人、事、物的可视、可管、可控，通过数字化手段对园区进行精准运营，整体的安防效率提升20%,通行体验提升35%，协同办公效率提升15%，设施健康度提升25%，整体提升了园区运营效率和管理水平。进而从办公到生产，全流程提升了员工工作的质量和设备运行效率，整体提高煤矿的生产力。
4、总结：
矿业发展的“第四次工业革命”是矿业智能化。矿业智能化包括云、大数据、自动化设备、人工智能、物联网等多方面的技术应用。通过矿业智能化，可以提高矿工作业效率、降低人员伤亡率、改善矿井环境等。
在矿业智能化中，自动化设备是核心。自动化设备包括无人机、自动化矿车、自动化开采设备等。这些设备能够自主完成一系列工作，减少人工干预，提高工作效率。
人工智能技术是矿业智能化的重要组成部分。通过人工智能技术，可以对矿业生产过程进行智能化分析和优化，提高生产效率和质量。例如，利用机器学习算法分析矿井中的温度、湿度、气体等数据，预测矿井发生事故或异常情况的概率，及时采取措施避免事故的发生。
物联网技术是连接云、自动化、人工智能等技术的重要纽带。通过物联网技术，矿业中的设备和机器可以实现互联互通，提高生产效率和运行管理水平。此外，物联网技术还可以对矿井中矿物、设备、人员等物品进行智能化管理和监测，提高资源利用率和生产效率。
工业互联网是矿业智能化的中枢大脑，通过云、大数据、AI等技术，为矿企提供适配的算力，协助其推进智慧矿山的脚步，同时避免算力资源的浪费。
综上所述，从矿业智能化的角度看，未来矿业发展的趋势是机器自主化、智能化、信息化、网络化、无人化。这些技术的应用必将为矿业带来巨大的变革和发展。（作者 邹国栋）
