王国法院士：智慧矿山技术体系研究与发展路径

摘 要 基于我国矿产资源开发现状,分析了智慧矿山建设的必要性、建设理念与内涵,阐述了现阶段智慧矿山建设存在的关键共性难题,提出了我国智慧矿山建设的近期、中期、远期目标。针对我国煤炭资源开采条件与智能化建设基础存在的差异性,构建了智能化煤矿建设总体技术体系架构,从生产矿井与新建矿井两个维度提出了智能化煤矿建设技术路径,明确了不同建设条件矿井进行智能化煤矿分类、分级建设的重点内容。系统阐述了张家峁煤矿、 巴拉素煤矿智能化建设经验与阶段性成果,并提出了我国智慧矿山实现高质量发展的主要技术路径。 

关键词 智慧矿山 技术体系 智能化煤矿 智能机器人 高质量发展

近年来,智能化技术与装备加快迭代升级,新基 建加快推进新一代信息技术与矿业开发技术深度融 合,智慧矿山建设已经成为矿山企业实现高质量发展 的必由之路。 

2020 年 2 月,国家发展和改革委员会、国家能源局、应急管理部等 8 个部委联合印发了《关于加快煤 矿智能化发展的指导意见》,明确了煤矿智能化建设 目标与主要任务;同年 4 月,工业和信息化部、国家发 展和改革委员会、自然资源部联合发布了《有色金属行业智能工厂(矿山)建设指南(试行)》,提出了有色金属矿山智能化建设的技术路径;2021 年 6 月,国家 能源局、国家矿山安全监察局联合印发了《煤矿智能 化建设指南(2021 年版)》,明确了煤矿智能化分类分 级建设目标与技术路径。针对智慧矿山建设相关技 术难题,国内外学者开展了广泛深入的探索。文献 [1-2]基于我国煤矿智能化发展尚处于初级阶段的现状与建设要求,从采、掘、机、运、通等多个方面系统分 析了煤矿智能化存在的技术难题与关键技术,详细阐述了不同煤业集团在煤矿智能化建设过程中取得的 阶段性创新成果。文献[3-4]分析了我国不同煤层赋 存条件实现智能化开采的技术路径,提出了适用于不 同煤层条件的 4 种工作面智能化开采模式。文献[5- 7]分析了金属矿山开采现状及存在的技术难题,提 出了基于新一代信息技术创新深部金属矿山开采模 式的技术路径,以及提高深部金属矿山智能化开采水 平的战略思路。文献[8-12]从煤矿信息化标准建设、 技术协议、技术架构、核心技术与装备等方面,对智慧 矿山建设进行了系统研究,提出了智慧矿山建设的技 术架构与管控平台建设思路,促进了我国智慧矿山建 设的创新与发展。上述文献从不同角度论述了我国 智慧矿山建设取得的阶段性成果,但未能对智慧矿山 存在的关键共性难题进行深入分析,智慧矿山建设的 技术架构、路径、建设目标等也不是十分清晰。

目前,我国智慧矿山建设总体上还处于培育示范阶段,智慧矿山建设存在发展不平衡、不充分、整体水平有待提升、常态化运行困难等突出问题,距离实现全面高级智能化开采尚有一定距离。智慧矿山建设 是矿业发展的必然趋势,本文提出了智慧矿山建设的理念与目标,分析了智慧矿山建设现状和存在的关键共性难题,提出了智慧矿山助力企业高质量发展的技 术路径。 

1. 1 智慧矿山建设理念与目标

近年来,国家密集部署新型基础设施建设,持续 推进能源领域数字化转型升级,先后发布了《关于推 进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》 《关于加快 推进国有企业数字化转型工作的通知》 等一系列政 策文件,全面提升了我国能源生产端、运输端、交易 端、消费端的智能化水平,降低了能源生产与交易成 本,促进了我国能源与矿业产业的协同发展。

2020 年,虽然受到新冠疫情的影响,但我国一次 能源生产总量达到了 40. 8 亿 t 标准煤,同比增长 2. 8%,能源消费总量达到 49. 8 亿 t 标准煤,比上年增 长 2. 2%,能源结构持续优化,煤炭消费量占比约 56. 8%,石油消费占比约 18. 9%,天然气、水电、核电 等消费占比约 24. 3%[13] 。在后疫情、地缘政治冲突 加剧和大国关系不协调的背景下,国家能源安全风险 上升,新一代信息技术为我国能源与矿业产业新体系 建设提供了重要的工具与技术路径。

智慧矿山是新一代信息技术与矿山开发技术的深度融合发展,是系统智能与人文智慧的协同融合。系统智能是指矿山运行系统具有全流程人—机— 环—管数字互联高效协同,智能决策自动化运行的能力[14-16] ;人文智慧是指人的智慧在矿山运营中的决 定性作用,是借助信息通信技术和人工智能技术,将 管理者的思想、知识、要求等变成系统决策的依据,提 高决策水平,降低劳动强度,实现安全高效、绿色低 碳、健康运行。新型的智慧矿山建设强调“以人为 本”,以造福职工、创造企业价值、建设以人为本的智 慧矿山新生态为根本目标。 

根据矿山地质条件、开采工艺等要求,自动创建 和优化开发流程,智能响应矿产资源开发过程中各种 环境参数变化与需求,实现矿产资源勘探、矿井开拓、 采掘、运输、洗选、安全保障、生态保护、生产管理等全 流程的智能化运行,提升矿井开采效率与安全生产水 平。智慧矿山建设已经成为矿业产业发展的必然趋 势,主要表现在以下几个方面:

(1)科技进步为智慧矿山建设提供了技术支撑。 5G、大数据、人工智能以及区块链等新一代信息技术 在关键技术、设备、系统平台等方面已具备应用基础, 且已在垂直行业获得初步应用,深度融合成为未来趋 势,科技创新发展为智慧矿山建设提供了技术与装备 支撑。

(2)安全生产倒逼矿业企业开展智慧矿山建设。受资源赋存条件、开发与利用工艺的复杂度、技术与 装备水平等因素制约,矿业领域危险作业岗位的自动 化、智能化水平仍然较低,重大安全隐患的智能监测、 预测、预警等技术相对落后,普遍存在从业人员劳动 强度大、效率低、安全生产压力大等问题,智慧矿山建 设将大幅减少井下作业人员数量与劳动强度,推动矿 业企业实现井下无人则安、资源高效开发。

(3)矿业企业招工难倒逼矿山企业开展智慧矿山建设。人口老龄化导致我国就业人数下降,矿业企 业相关从业人员数量下降速度明显快于其他行业,且 从业人员老龄化严重,部分矿山企业的井下作业人员 平均年龄超过 45 岁,矿山企业井下恶劣的作业环境 难以吸引新一代年轻人,开展智慧矿山建设将改变矿 业企业传统的作业方式,让矿业从业人员更加体面地 工作生活。

智慧矿山建设的基本内涵是:以矿产资源安全、 智能、绿色、低碳开发为基础,以新一代信息技术与矿 业开发技术深度融合为保障,采用先进的科学技术装 备与现代管理理念,构建全面感知、实时互联、自主学 习、动态预测、科学决策、协同控制的智能系统,实现 矿山资源开采、运输、安全保障、经营管理等全流程的 智能化运行,为矿业产业高质量发展提供强大的推动 力。智慧矿山建设是一个复杂的系统工程,将对全面 提升矿业产业层次、形成产业竞争优势、提高经营管理水平起到积极的推动作用,全面开展智慧矿山建设 已经成为我国矿业产业实现高质量发展的必由之路。

基于我国矿业产业发展现状及智慧矿山建设理念、内涵与要求,应坚持系统性、前瞻性、差异性、开放 性的建设原则,充分考虑不同类型矿井建设条件与建 设基础的差异性,以及未来一段时间科技装备发展趋 势与水平,确定智慧矿山建设的近期、中期、远期目标 如下:

(1)近期目标(2025 年),矿山企业基本实现数 字化转型,矿产资源开发全流程的信息化、少人化水 平大幅提升,初步构建 AI、区块链、机器人等技术在 矿山生产经营管理中的应用场景,矿产资源新技术研 发与产业化支撑能力显著增强。

(2)中期目标(2035 年),构建成熟的智慧矿山 建设技术规范与标准体系,实现矿井开拓设计、地质 保障、采掘(剥)、运通、洗选物流等系统的智能化决 策和自动化协同运行,井下重点岗位实现机器人作 业,建成智能感知、智能决策、自动执行的矿山智能化 体系。

(3)远期目标(2050 年),矿产资源开发与新一 代信息技术深度融合,井下生产作业全部实现机器人 替代,矿产资源开采、运输、消费、监管实现全流程智 能化运行。

1. 2 智慧矿山建设关键共性问题

近年来,我国加快推进智慧矿山建设相关工作, 在智能化少人开采、固定作业岗位无人值守、巡检机 器人辅助作业等方面取得了多项技术成果,大幅减少 了井下作业人员数量,降低了井下工人劳动强度,初 步实现了“减人、增安、提效”目标,但受制于智能化 相关技术发展瓶颈,我国智慧矿山建设总体仍处于示 范培育阶段,智慧矿山建设仍存在以下显著不足: 

(1)基础理论与技术短板亟待突破。虽然国家已经布局了多项智慧矿山基础理论研究项目,但矿山 复杂围岩环境精准探测与高精度地质建模、低维度小 样本数据高效处理与精准预测、冲击地压智能监测与 防治等相关基础理论研究仍然十分薄弱,井下非接触 式全面感知与多源信息融合技术、井下重载执行机器 人等相关技术仍存在诸多瓶颈,智能化技术对复杂条 件矿井的适应性普遍较差。

(2)智慧矿山建设技术架构不清晰,智能化综合管控平台技术成熟度较低。目前,不同类型的矿井主 要按照各行业对智慧矿山的认识进行规划建设,智慧 矿山的信息流、数据流不明确,尚未构建清晰的矿山 各系统知识图谱,智能化综合管控平台多依赖于传统 的信息化矿井技术架构进行建设,矿山各业务系统普 遍存在信息孤岛、信息烟囱等问题,难以实现对矿井 各业务系统的综合协同管控。

(3)重视硬件轻视软件,系统之间的融合应用有待提升。矿山(尤其是新建矿井)非常重视对硬件的 投入,但对相关软件、系统平台等研发投入较少,很少 针对矿井条件与业务系统进行针对性的软件开发与 应用,软件开发界面不友好,一线职工的认可度不高、 使用效果较差;矿井各系统之间的集成度普遍较低, 存在通信接口不统一、兼容性较差等问题,没有实现 不同设备、系统之间数据、通信的有效融合,传统的数 据算法难以直接应用于矿山各业务系统,数据资源的 价值未能得到有效挖掘、利用。

(4)缺少信息化、智能化专职岗位,运维机构不健全。目前,各类矿山均很少设置信息化、智能化专 职岗位,主要依靠机电部与各设备供应商进行智能化 设备的管理运维,矿山企业相关部门对智能化技术、 设备的熟悉程度不足,缺乏专业的智能化运维队伍, 各类矿山开采装备的可靠性较低,软硬件的维护不到 位,难以全面发挥智能化技术与装备的效果。

(5)智慧矿山建设人才储备严重不足,缺少高层次技术队伍。近年来,受矿业发展持续低迷的影响, 各类矿山的人才储备不足,矿井艰苦的井下作业环境 难以吸引高水平专业技术人才,智能化专业技能人才 储备严重不足,地方政府、企业的相关激励机制与资 金保障不足,制约了智慧矿山建设。

2. 1 智能化煤矿技术体系

由于我国不同区域煤层赋存条件、智能化煤矿建 设基础存在较大差异,智能化煤矿应坚持分类建设和 分级达标相结合的原则[17-18] ,开展煤矿智能化顶层 设计,创新智能化煤矿建设与管理模式,科学制定实 施煤矿智能化建设与升级改造方案,突破适用于不同 条件的智能化技术与装备,提升煤矿智能化技术装备 的成熟度与可靠性,促进煤矿安全、质量、效率与效益 的稳步提升。智能化煤矿的总体架构由业务架构、应用架构、实施框架、技术体系、标准体系组成见图 1。

业务架构包括资产线和价值线两个视图,一是以工程视图提出的资产全生命周期管理体系架构,管理范围包括地质资源、井巷设施、机电装备、采掘机运通 生产系统、工业物联网、软件平台、矿山大数据,这些 系统均为矿井的基础设施和安全生产保障系统,要求 稳定、可靠、持续运行,需要对矿井设计、建造、运维、 退役和报废进行全周期信息化管理;二是以企业视图提出的价值创造链条过程中发生的地质勘察、采掘设 计、安全生产、经营管理业务,包括透明矿井、矿山工 程数字化协同设计、智能化开采、智能化掘进、主煤流 协同运行、智能化洗选系统、智能储装系统、智能运销 系统、综合调度指挥系统、企业经营管理系统等,这些 系统是矿井的核心生产系统,需要互联互通、系统协 同控制、资源配置优化、无人高效运行,要利用工业互 联网平台的架构体系重构安全生产、经营管理系统。

依据业务架构需求提出煤矿资产全生命周期管理应用体系、煤矿安全生产经营管理应用体系;实施框架结合煤矿资源条件、生产规模、信息化基础等实际情况和智能化矿山发展趋势,提出系统级、矿井级、 企业级的实施框架层级划分,提出不同层级方案的系统组成、系统间关系及整体部署方案。

技术体系主要包括煤矿工业勘探技术、工程设计、机械制造、开采技术、安全技术、矿物加工、企业管 理、自动化等 OT 技术、信息化 IT 技术、OT 和 IT 的融 合技术,智能化煤矿的技术架构如图 2 所示。其中, 底层为感知执行层,感知的相关数据信息通过接入层 进入边缘层,边缘层主要对时效性要求较高,但对算 力要求不高的数据进行分析处理;感知信息通过边缘 层进入智能化煤矿工业互联网平台,该平台主要包括 技术平台、业务平台、数据中心、云计算平台、物联网 管理平台,工业互联网平台对感知信息进行数据清 洗、分析、分类存储等,并将分析结果上传至煤矿智能 化综合管控平台,由综合管控平台将相关指令下发至 感知执行层,由相关设备完成操作。

智能化煤矿标准体系包括通用基础、支撑技术与平台、煤矿信息互联网、智能控制系统及装备、安全监控系统、生产保障等 6 个部分,如图 3 所示。

生产煤矿应根据矿井的地质条件、建设基础、建设目标制定科学合理的智能化升级改造方案,可以按 照“基础系统高容量—采掘系统高可靠—感知系统全覆盖—保障系统高适应”的思路,自下而上逐步实现智能化改造。

对于晋陕蒙等大型煤炭基地的生产煤矿,应全面进行智能化升级改造,重点提高采煤工作面智能化水 平,掘进工作面减人提效和远程控制、智能安全生产 水平,井下水泵房、变电所等固定岗位全部实现无人 值守作业,形成基于综合管控平台的智能一体化管控;对于中东部矿区等建设基础较薄弱的生产煤矿, 重点进行基础信息系统、机械化+智能化采掘系统、 重大安全隐患智能预警系统、智能安全监测系统等建 设,实现减人、增安、提效;对于云贵基地等煤层赋存 条件复杂的煤矿,应尽快实施智能化改造,重点进行 危险、繁重岗位机器人替代,提升矿井本质安全水平。新建煤矿应先行开展煤矿智能化顶层设计,采用先进 生产工艺、技术与装备,全面建设信息基础设施、智能 化生产系统、智能化综合管控平台等,形成完整的智 能化煤矿安全高效运维体系。

(1)对于煤层赋存条件相对较简单、具有较好智能化建设基础条件的矿井,应建设智能化综合管控平台,实现煤矿各主要业务系统的数据融合共享、网络 互连互通与协同联动控制;建设大数据中心,实现数据的分类存储、关联分析、深度挖掘与利用;建设高速 高可靠数据传输网络;建设完善的井下精准定位系 统,满足井下人员、设备定位精度要求;建设完善的视 频监控系统,实现基于机器视觉的多场景应用;建设 GIS+BIM 系统,实现地质信息、工程信息的有效融合 及高精度建模;建设智能快速掘进系统,煤层巷道月 进尺大于 1 000 m,实现巷道掘进过程的远程智能控 制;建设智能化采煤工作面,薄及中厚煤层工作面实 现常态化无人开采,厚及特厚煤层综采工作面实现常 态化少人开采(每班作业人员不超过 5 人),综放工 作面实现智能化放顶煤作业(每班作业人员不超过 7 人);主煤流运输系统实现智能无人操控,机器人巡 检作业;探索应用无轨胶轮车、单轨吊实现辅助驾驶、 智能调度,物料供应实现连续化运输;通风、排水、供 电等固定作业岗位全部实现无人值守、机器人巡检作 业,建设完善的煤矿灾害智能监测预警平台与应急管 理平台,实现危险源、危险场景的智能分析、预测、预 警;建设煤矿智能经营管理系统,实现产、供、销全流 程的智能决策与精益管理。

(2)对于具有一定智能化建设基础条件的矿井, 应建设智能化综合管控平台,建设高速高可靠数据传 输网络,实现煤矿各主要业务系统的数据融合共享、 网络互连互通与协同联动控制;建设完善的井下精准 定位系统,满足井下人员、设备定位精度要求,建设地 质信息与工程信息时空大数据库,为各业务系统提供 统一的地理信息服务;建设智能快速掘进系统,煤层 巷道月进尺大于 500 m,巷道掘进过程部分实现智能 控制;建设智能化采煤工作面,薄及中厚煤层工作面 实现常态化少人开采(每班作业人员不超过 3 人), 厚及特厚煤层综采工作面每班作业人员不超过 7 人, 综放工作面每班作业人员不超过 10 人;主煤流运输 系统实现远程操控;无轨胶轮车实现辅助驾驶,单轨 吊、机车实现精准定位、连续运输;通风、排水、供电等 固定作业岗位实现无人值守;建设完善的煤矿灾害智 能监测预警平台与应急管理平台,实现危险源、危险 场景的智能分析、预测、预警;建设煤矿智能经营管理 系统,实现产、供、销全流程的智能决策与精益管理。 

(3)对于煤层赋存条件相对复杂、智能化建设基 础相对薄弱的矿井,主要以减人、增安、提效为目标。建设智能化综合管控平台,实现煤矿各主要业务系统 的数据融合共享、网络互连互通;建设地质信息与工 程信息时空大数据库,为各业务系统提供统一的地理 信息服务;建设快速掘进系统,满足采掘接替需求;建 设机械化+智能化采煤工作面,实现远程集中控制; 主煤流运输实现远程集中控制,辅助运输实现连续运输;通风、排水、供电等固定作业岗位实现无人值守; 建设完善的煤矿灾害智能监测预警平台与应急管理 平台,实现重大灾害的超前预测、预警;建设煤矿智能 经营管理系统,实现产、供、销全流程的智能决策与精 益管理。

2. 2 智能化煤矿建设实践

2020 年 2 月,国家发展和改革委员会、国家能源 局、应急管理部等 8 个部委联合印发了《关于加快煤 矿智能化发展的指导意见》,提出到 2021 年,建成多 种类型、不同模式的智能化示范煤矿,2020 年 12 月, 国家能源局、国家煤矿安全监察局联合印发《关于开 展首批智能化示范煤矿建设的通知》,确定 71 处煤 矿(含 5 处露天矿)作为首批国家级智能化示范煤矿 开展建设,初步形成了以减人、增安、提效为主要特征 的智能化采掘(剥)运系统,形成了采煤工作面“有人 巡视、无人值守” 的智能化开采模式,开展了智能化 快速掘进、掘进机远程控制等研发实践,探索实践了 基于透明地质的智能化无人开采技术,固定作业岗位 具备实现无人值守的作业条件,5G、F5G、大数据、数 字孪生、区块链等新一代信息技术初步在煤矿开采运 营场景进行应用,取得了较好的应用效果。

2. 2. 1 张家峁煤矿智能化建设实践

张家峁煤矿是陕煤集团重点建设的国家级智能 化示范煤矿,矿井年生产能力 1 000 万 t,建成了“1+ 9”(1 个智能化综合管控平台,9 个独立的分控中心) 煤矿智能化系统,初步形成了基于 1 套标准体系、1 张全面感知网络、1 个大数据中心、1 个智能化综合管 控平台的智能化煤矿常态化运营体系。

初步建成了 5G+厚煤层大采高综采工作面,工作 面采用自动巡检机器人进行巡检作业,巡检机器人搭 载 LASC 惯性导航系统、三维激光扫描装置、红外热 成像摄像仪、可见光摄像仪、无线移动终端等装备,可 完成对工作面直线度及水平度检测、工作面精确定 位、工作面点云模型构建、采煤机运行状态巡检与工 作面快速巡检等,并通过无线通信网络实现传感数据 准确、快速传输至顺槽集控中心,为数字化割煤提供 数据基础。

提出了掘锚一体掘进工作面标准化、模块化高效 设备配套方式,掘进效率提升了 50%。建立了国内 外首次 5G+多系统融合掘锚一体掘进工作面全息数 字化模型,利用数字孪生技术实现多系统联动,并为 大数据提供基础数据。首创掘锚一体机双激光长距 离精准组合导航系统,攻克了自动截割技术,与 4D- GIS 系统融合实现了按地质模板自动截割,实现了掘 进面迎头少人、无人作业。开发出国内首台掘锚一体机三维可视化远程集控平台,实现掘进生产系统远程 多机协同作业。

原煤运输系统实现了“地面控制为主,井下监控 为辅”的控制模式,保证主运输系统的连续性和可靠 性。结合视频信息、人员定位信息、温度、振动检测、 粉尘检测、温度检测、预警、预测分析等全方位、多角 度传感检测手段,实现了地面对井下皮带运输系统的 长距离、多点位信息传输和集中监测监控,实现了无 人、少人化的智慧远程集控功能。系统采用了监控分 离模式进行集中控制,运用先进的测控、信息和通信 技术,对皮带运输集控信息进行采集、分析和处理,实 现智慧感知、信息融合、数据挖掘和决策支持,改善了 职工作业环境,实现每班减员 36 人。

通过通风系统的图形化建模技术、矿井通风实时 网络解算技术、矿井通风智能决策技术、风量远程定 量化调节技术、多点移动式测风技术、主运巷外因火 灾局部反风技术和智能局部通风技术建设了矿井智 慧通风综合管控系统,实现了对正常通风条件下矿井 通风关键位置进行实时监测、分析、决策和控制,准确 进行风量调节,提高了通风系统的自动化、信息化和 智慧化水平,减少了井下通风人员,降低了井下通风 人员的劳动强度,保证通风系统处于安全、高效状态; 对通风事故进行超前感知预警,及时采取防灾减灾措 施,随时防止风流异常和有害气体浓度超标,避免了 瓦斯、火灾、煤尘爆炸等事故发生,提高了通风系统的 可靠性及抗灾变能力。

构建了双重预防机制信息管理系统。依据双重 预防机制内涵要求,综合利用物联网、大数据等技术 开发信息化管理系统,系统支持安全生产标准化要求 的年度辨识和专项辨识的“1+4”模式;支持安全风险 记录、跟踪、统计、分析、上报等全过程的信息化管理 以及对事故隐患排查治理记录统计、过程跟踪、逾期 报警、信息上报的信息化管理,对风险进行集中管理, 支持在系统中快捷地进行年度和专项的风险辨识,支 持辨识报告的导入。形成了具备风险动态评价的煤 矿双重预防机制管理模式,实现了大数据对多种安全 信息的综合分析,进一步提升了矿井安全管理水平。

搭建了智能化管控云平台,采用统一开发/ 运维 平台(DevOps)框架,基于一套标准数据体系、微服务 架构和“资源化、场景化、平台化” 思想,围绕监测实 时化、控制自动化、管理信息化、业务流转自动化、知 识模型化、决策智能化等目标进行相应的业务梳理, 为开发场景化 APP 提供支持服务,实现了煤矿的数 据集成、能力集成和应用集成。

2. 2. 2 巴拉素煤矿智能化建设实践 

巴拉素煤矿是陕西延长石油(集团)有限责任公 司重点建设的一座智能化新建煤矿,设计年生产能力 1 500 万 t,在矿井建设之初,便将智能化的“基因”植 入矿井设计、建设的整个环节,建成生产全过程、作业 全流程、井上井下全方位的智能化煤矿。

巴拉素煤矿智能化建设项目构建了 10 大系统、 48 个子系统,共计 156 个建设项目,融合 5G 通信、大 数据、智能控制等技术,全力打造综合管控系统及大 数据平台、5G 通信网络及精准位置服务系统、地质保 障及 4D-GIS 动态信息系统、采掘工作面智能协同控 制系统、井下环境感知及安全管控系统、固定场所无 人值守智能管理系统等十大智能化系统和“统一平 台框架、双层数据融合、全程闭环反馈、两级协同管控”的“1212”智能化运行平台。

巴拉素煤矿智能化管控平台将拥有 50 多个子系 统,矿井数据利用率可提升 50%;平台接入点将增加 50 000 个以上,数据传输率提升 50%以上;端到端数 据延迟小于 5 ms,全面实现矿山多专业、多部门系统 作业和信息化管理;建成千万吨级智能高效少人或者 无人工作面、千米级智能快掘系统群等。

当前,受中美贸易摩擦、地缘政治冲突等因素影 响,我国能源安全保障问题日益突出,基于新一代信 息技术在能源、矿业领域的创新突破与融合应用,进 行能源与矿业治理体制、机制创新,推动能源结构、国 际合作的多元化,已经成为构建安全高效、清洁低碳 能源体系的核心要素。将新一代信息技术在能源、矿 业领域进行深度融合应用,建立国家能源与矿业安全 生产智能化平台、国家能源交易监管平台,将促使能 源矿业发展水平大幅飞跃,促进我国能源与矿业实现 高质量发展。 

(1)建立国家级能源与矿业安全生产智能化平 台,将矿山资源生产的主要危险源、高危作业岗位、安 全生产监测系统等信息纳入平台,进行重大工程作业 的全流程安全管控,实现矿产资源生产、利用全流程 的智能化运行;构建基于工业互联网的安全感知、监 测、预警、处置及评估体系,提升矿业企业安全生产数 字化、网络化、智能化水平,培育“工业互联网+安全 生产”协同创新模式,实现重大灾害的智能预测预 警、救援快速响应、应急物资快速配置。 

(2) 建设“国家级-行业级-省级-企业级” 4 层架构的国家矿产资源交易监管平台,涵盖生产端、 供货端、销售端、用户以及物流服务商、银行保险金融 机构等各环节,将现有的各类矿产资源和区域级交易统一纳入其中。基于新一代信息技术实现对各类矿 产资源的存量信息、消耗量信息、交易信息等全面及 时可靠地采集,对矿产资源的实时交易信息进行监 管;基于区块链技术实现矿产资源交易的透明化、公 平化,提高市场对矿产资源的引导水平,对外与国际 矿产资源交易平台建立合作渠道,通过易货交易、数 字货币等方式实现矿产资源交易的去美元化,保障我 国矿产资源交易安全。

(3)建立能源、矿业数据标准与信息安全保障体系,明确数据体系的架构与共享规则,制定信息采集 与传输、存储、共享与交换、服务等相关标准,保障矿 业数据全生命周期管理与多源异构数据的深度融合 及高效利用。加强数据应用平台安全管理,规范数据 交换共享安全、应用安全、出境安全,健全矿业信息安 全体系,营造矿业行业数据新生态。 

(4)加强政策资金保障,按照“政府主导、政策推 动、企业实施” 的原则,从国家层面设立矿业治理信 息平台专项资金,推动国家级矿业安全生产与交易智 能化平台的顶层设计与基础建设,支持矿业企业信息 平台智能化改造。从省级层面出台矿业新基建招商 和产业扶持政策,积极争取金融机构贷款,加大金融 机构融资力度,引导社会资本加大投入,挖掘企业自 筹资金潜力,提升企业资金保障水平。

参考文献（略）