應(yīng)急管理大學(xué)孫健東副教授：露天礦智能化內(nèi)涵與數(shù)據(jù)價(jià)值產(chǎn)出邏輯

摘要

分析露天礦與井工開(kāi)采差異，指出露天開(kāi)采技術(shù)體系涵蓋基礎(chǔ)理論、工程經(jīng)驗(yàn)及工藝裝備3個(gè)方面。針對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)決策與控制能力不足的問(wèn)題，提出智能化升級(jí)需以信息論、系統(tǒng)論、控制論為基石，實(shí)現(xiàn)從經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)到數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)變。分析了數(shù)據(jù)價(jià)值產(chǎn)出邏輯分為4階段：全面感知（展示價(jià)值）量化隱性信息，深度分析（研究?jī)r(jià)值）揭示規(guī)律，科學(xué)決策（潛在應(yīng)用價(jià)值）生成策略，精準(zhǔn)執(zhí)行（應(yīng)用價(jià)值）閉環(huán)控制。子系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過(guò)多層級(jí)閉環(huán)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)價(jià)值螺旋遞增。智能化與礦山設(shè)計(jì)及工程體系深度融合，為行業(yè)高效、安全、可持續(xù)發(fā)展提供理論支撐與實(shí)踐路徑。

文章來(lái)源：《智能礦山》2025年第4期“數(shù)智露天礦技術(shù)與應(yīng)用專(zhuān)題”

第一作者：孫健東，副教授，博士，現(xiàn)任應(yīng)急管理大學(xué)（籌）準(zhǔn)東科學(xué)技術(shù)研究院院長(zhǎng)，主要從事露天開(kāi)采工藝優(yōu)化、露天礦山智能化規(guī)劃設(shè)計(jì)等研究工作。E-mail：sjd_xx@126.com。

作者單位：應(yīng)急管理大學(xué)（籌）準(zhǔn)東科學(xué)技術(shù)研究院；北京中礦露采科學(xué)技術(shù)研究院；中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)設(shè)計(jì)研究院；中煤西安設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司；東北大學(xué)

引用格式：孫健東，張瑞新，白潤(rùn)才，李慧智，劉光，孫效玉.露天礦智能化內(nèi)涵與數(shù)據(jù)價(jià)值產(chǎn)出邏輯[J].智能礦山，2025，6(4)：34-41.

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當(dāng)前，智能化露天礦的建設(shè)工作面臨2方面關(guān)鍵問(wèn)題。首先，部分礦山企業(yè)尚處于信息化建設(shè)的初級(jí)階段，對(duì)礦山智能化的認(rèn)識(shí)仍局限于裝備智能化、無(wú)人化等具體建設(shè)方向，而對(duì)于智能化技術(shù)與礦山設(shè)計(jì)及礦山工程龐大技術(shù)體系的深度融合缺乏深刻理解，認(rèn)識(shí)局限性制約了礦山智能化建設(shè)的全面性和深入性；其次，諸多研究工作側(cè)重于整體框架的宏觀闡述，決策-管理-執(zhí)行的宏觀結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)和核心系統(tǒng)的宏觀建設(shè)目標(biāo)以及物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及人工智能、云計(jì)算技術(shù)的宏觀技術(shù)手段等。宏觀層面探討為智能化露天礦的建設(shè)提供了方向性指導(dǎo)，但圍繞智能化建設(shè)的基礎(chǔ)理論方法的研究工作卻相對(duì)匱乏。

基于系統(tǒng)化專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系，構(gòu)建堅(jiān)實(shí)體系基礎(chǔ)，形成專(zhuān)業(yè)的邏輯分析與推理方法，把握智能化露天礦的發(fā)展方向及實(shí)施途徑。鑒于此，筆者詳細(xì)分析露天開(kāi)采特點(diǎn)的基礎(chǔ)，深入研究智能化露天礦的內(nèi)涵，揭示露天礦智能化升級(jí)中價(jià)值產(chǎn)出的基本邏輯。通過(guò)重塑認(rèn)識(shí)、統(tǒng)一思想、形成共識(shí)，期望為我國(guó)露天礦的智能化建設(shè)工作探索出清晰的方向，推動(dòng)行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

露天開(kāi)采與地下開(kāi)采的差異性

（1）地下開(kāi)采特點(diǎn)

地下開(kāi)采指從地表向地下掘進(jìn)井巷通達(dá)礦體，在地下封閉空間內(nèi)建立完整的提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、供電、供水等生產(chǎn)系統(tǒng)及其輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，并進(jìn)行有用礦物回采作業(yè)的總稱(chēng)。我國(guó)煤礦地質(zhì)、水文地質(zhì)條件總體復(fù)雜，大多數(shù)地下開(kāi)采礦山存在頂板垮塌、粉塵爆炸、有毒有害氣體噴出、火災(zāi)、水災(zāi)等風(fēng)險(xiǎn)。由于地下開(kāi)采復(fù)雜多變的生產(chǎn)環(huán)境難以控制，生產(chǎn)過(guò)程中存在著大量的隨機(jī)性和復(fù)雜性，導(dǎo)致很多事故人為不可控，因此地下開(kāi)采智能化升級(jí)的首要目標(biāo)是解決安全生產(chǎn)的問(wèn)題，其次才是勞動(dòng)生產(chǎn)率和效率的問(wèn)題。鑒于上述原因，袁亮院士等學(xué)者提出地下開(kāi)采迫切地需要將不同地質(zhì)條件的煤炭開(kāi)采擾動(dòng)影響、致災(zāi)要素、開(kāi)采引發(fā)生態(tài)環(huán)境破壞等統(tǒng)籌考慮，時(shí)空上準(zhǔn)確高效的煤炭無(wú)人（少人）智能開(kāi)采與災(zāi)害防控一體化的采礦新模式。

（2）露天開(kāi)采特點(diǎn)

露天開(kāi)采是借助工程機(jī)械設(shè)備對(duì)地表直接開(kāi)挖，自上而下逐層移走礦體上的覆蓋物，在地表形成階梯狀的深坑直至坑底，最終開(kāi)采礦物的過(guò)程。露天開(kāi)采的穿孔、爆破、采裝、運(yùn)輸、排棄等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)均在地上半開(kāi)放空間進(jìn)行，因此露天開(kāi)采本質(zhì)上為大型土石方移運(yùn)工程。露天開(kāi)采中主要的事故種類(lèi)包括滑坡災(zāi)害、車(chē)輛碰撞、煤層自燃、粉塵污染、噪音危害等，開(kāi)采過(guò)程中在生產(chǎn)安全方面的壓力遠(yuǎn)低于地下開(kāi)采。露天開(kāi)采與地下開(kāi)采顯著不同的是生產(chǎn)環(huán)境一般較為簡(jiǎn)單，安全程度較高，災(zāi)害類(lèi)型簡(jiǎn)單、可控程度較高，生產(chǎn)過(guò)程中存在隨機(jī)性和復(fù)雜性影響開(kāi)采經(jīng)濟(jì)效益。

（3）露天開(kāi)采與地下開(kāi)采學(xué)科的異同

在國(guó)內(nèi)學(xué)科分類(lèi)方法中，露天開(kāi)采及地下開(kāi)采同屬于采礦工程專(zhuān)業(yè)二級(jí)學(xué)科，但國(guó)外諸多大學(xué)卻將露天開(kāi)采專(zhuān)業(yè)劃分至土木工程學(xué)科之下，主要原因是露天開(kāi)采及地下開(kāi)采2個(gè)方向完全是由2套基礎(chǔ)理論體系支撐。礦業(yè)高校采礦專(zhuān)業(yè)中地下開(kāi)采方向本科專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置為礦山壓力及其控制、井巷工程、礦井通風(fēng)與安全、采掘機(jī)械等，學(xué)科側(cè)重于力學(xué)、安全、通風(fēng)等方向；而露天開(kāi)采方向的專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置為露天礦設(shè)計(jì)原理、露天采礦工藝、露天采掘機(jī)械、露天礦運(yùn)輸設(shè)備、露天礦爆破工程、露天礦環(huán)境保護(hù)、露天礦邊坡工程等，學(xué)科側(cè)重于設(shè)備與工程施工、運(yùn)籌與決策等方向。從學(xué)科基礎(chǔ)角度來(lái)看，露天開(kāi)采基礎(chǔ)理論體系與系統(tǒng)工程關(guān)聯(lián)更為緊密，側(cè)重于系統(tǒng)決策與控制，展現(xiàn)了鮮明的軟科學(xué)特性。非礦業(yè)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者認(rèn)為相較于以固體力學(xué)、流體力學(xué)、工程力學(xué)等專(zhuān)業(yè)為基礎(chǔ)的地下開(kāi)采，露天開(kāi)采缺乏專(zhuān)業(yè)核心技術(shù)。

露天開(kāi)采專(zhuān)業(yè)技術(shù)及知識(shí)體系

露天開(kāi)采本質(zhì)上是大型的土石方剝離工程，其生產(chǎn)安全性遠(yuǎn)高于地下開(kāi)采，除了法規(guī)、政策因素外，工程經(jīng)濟(jì)問(wèn)題是露天開(kāi)采最大的限制條件。因此從系統(tǒng)控制理論的視角來(lái)看，露天礦生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)及管理的本質(zhì)是以工程經(jīng)濟(jì)為宏觀約束條件，對(duì)礦山大系統(tǒng)狀態(tài)加以控制，使得系統(tǒng)能夠達(dá)到且穩(wěn)定保持安全、高效、環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)。行業(yè)在發(fā)展中逐步形成了一整套露天開(kāi)采技術(shù)及知識(shí)體系，具體包括3個(gè)方面。

（1）露天開(kāi)采基礎(chǔ)理論體系

為實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜大系統(tǒng)的描述、分析與控制決策，發(fā)展了包括礦床地質(zhì)模型及地質(zhì)資源評(píng)價(jià)理論、露天煤田開(kāi)發(fā)優(yōu)序決策理論、開(kāi)采境界設(shè)計(jì)理論、設(shè)備選型與配套方法、生產(chǎn)工藝及系統(tǒng)優(yōu)化、開(kāi)采程序優(yōu)化設(shè)計(jì)、土巖流量流向優(yōu)化設(shè)計(jì)、剝采計(jì)劃優(yōu)化設(shè)計(jì)、方案經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、邊坡穩(wěn)定、綠色開(kāi)采等諸多內(nèi)容的基礎(chǔ)理論體系。

（2）工程經(jīng)驗(yàn)知識(shí)體系

為實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜大系統(tǒng)的實(shí)際控制，露天開(kāi)采行業(yè)在生產(chǎn)實(shí)踐中逐步積累了穿孔、爆破、采裝、運(yùn)輸、排棄、整備/工務(wù)、機(jī)電管理、供電輔助、邊坡治理、安全環(huán)保等系列業(yè)務(wù)自身、業(yè)務(wù)與業(yè)務(wù)之間協(xié)調(diào)配合的工程生產(chǎn)組織管理與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)體系。經(jīng)驗(yàn)知識(shí)體系本質(zhì)上是一種非結(jié)構(gòu)化知識(shí)體系，比較難以用語(yǔ)言、圖表、數(shù)據(jù)等精準(zhǔn)表示，也難以簡(jiǎn)單概括為某種單一理論體系。一般須通過(guò)工程實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳承和多種理論疊加，此為露天采礦作為工程應(yīng)用學(xué)科有別于其他理工科的最大特點(diǎn)。

（3）工藝及裝備技術(shù)體系

機(jī)械裝備是礦山工程的執(zhí)行單元，裝備發(fā)展促進(jìn)開(kāi)采工藝革新，工藝革新又帶動(dòng)礦山工程經(jīng)驗(yàn)知識(shí)體系與露天開(kāi)采基礎(chǔ)理論體系的發(fā)展。我國(guó)露天開(kāi)采工藝從最初單斗鐵道工藝、單斗-卡車(chē)間斷式工藝，逐步引入了破碎站半連續(xù)工藝、拉斗鏟倒堆工藝、輪斗鏟全連續(xù)工藝等等，向著設(shè)備大型化、開(kāi)采技術(shù)多樣化、開(kāi)采工藝簡(jiǎn)約化的方向不斷發(fā)展。

露天開(kāi)采大系統(tǒng)的決策與控制問(wèn)題

近20年露天開(kāi)采行業(yè)的進(jìn)步，更多依賴(lài)于工藝及裝備技術(shù)體系的發(fā)展與工程經(jīng)驗(yàn)知識(shí)體系的積累，而非理論的創(chuàng)新與應(yīng)用，根本原因在于露天生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程、內(nèi)外部環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)露天復(fù)雜大系統(tǒng)的認(rèn)知與控制能力呈現(xiàn)出減弱趨勢(shì)，傳統(tǒng)理論指導(dǎo)下的系統(tǒng)決策與控制手段收效愈發(fā)不明顯，具體表現(xiàn)為4個(gè)方面。

（1）對(duì)礦山大系統(tǒng)的準(zhǔn)確描述是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制的前提條件，必須建立受控系統(tǒng)以及控制過(guò)程的模型。露天礦是由生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)人員等要素構(gòu)成的復(fù)雜大系統(tǒng)，系統(tǒng)要素眾多，系統(tǒng)與要素、要素與要素、子系統(tǒng)與外部環(huán)境形成的結(jié)構(gòu)與層次復(fù)雜、系統(tǒng)整體與局部功能多樣，且系統(tǒng)始終處于動(dòng)態(tài)變化之中，因此基于理論開(kāi)展系統(tǒng)建模的難度大、準(zhǔn)確性低，生產(chǎn)中需要大量經(jīng)驗(yàn)豐富、理論扎實(shí)的技術(shù)及研究人員作為重要支撐，而當(dāng)前行業(yè)高水平綜合專(zhuān)業(yè)人才嚴(yán)重匱乏。

（2）為了實(shí)現(xiàn)有效控制，還需要獲取完整的決策與控制信息，因此礦山生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)及管理中必須具備信息搜集、信息傳遞、信息加工3個(gè)環(huán)節(jié)的正常功能。傳統(tǒng)露天礦生產(chǎn)中，礦山設(shè)計(jì)、生產(chǎn)組織、經(jīng)營(yíng)管理普遍缺乏精準(zhǔn)、快捷的感知手段，作業(yè)場(chǎng)景中大量重要數(shù)據(jù)無(wú)法準(zhǔn)確獲取。在露天礦數(shù)字化建設(shè)工作完成之前，基本無(wú)法對(duì)決策與控制信息的真實(shí)性、及時(shí)性、適用性與系統(tǒng)性作較高的要求。

（3）決策是實(shí)現(xiàn)大系統(tǒng)控制至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，由于分析與決策時(shí)常缺乏關(guān)鍵數(shù)據(jù)及方法支撐，采集到的信息無(wú)法準(zhǔn)確、全面反映研究對(duì)象的內(nèi)在規(guī)律與外部聯(lián)系，且理論在各種復(fù)雜的主客觀條件下不可行，因此實(shí)踐中工程經(jīng)驗(yàn)知識(shí)體系不得不替代理論優(yōu)化設(shè)計(jì)指導(dǎo)決策。由于人本身對(duì)于復(fù)雜大系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)存在一定局限性，隨著系統(tǒng)復(fù)雜程度提高，僅憑借人的腦力，已經(jīng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的全面認(rèn)知與全局考慮，難以開(kāi)展科學(xué)精準(zhǔn)決策。

（4）精準(zhǔn)且有效執(zhí)行是系統(tǒng)決策與控制的最終環(huán)節(jié)，因難以實(shí)現(xiàn)礦山大系統(tǒng)的準(zhǔn)確描述，分析與決策時(shí)缺乏關(guān)鍵數(shù)據(jù)及方法，執(zhí)行時(shí)僅能依靠以人為經(jīng)驗(yàn)為主導(dǎo)的模糊控制，最終導(dǎo)致礦山生產(chǎn)中形成了模糊感知、粗略分析、經(jīng)驗(yàn)決策、粗放執(zhí)行模式，露天礦處于相對(duì)粗放的生產(chǎn)、管理與經(jīng)營(yíng)狀態(tài)。

綜上所述，露天開(kāi)采大系統(tǒng)的自由度高、系統(tǒng)復(fù)雜、不確定性大、系統(tǒng)實(shí)際控制能力弱，表面上是理論與實(shí)踐的脫節(jié)、設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的脫節(jié)，本質(zhì)上是大系統(tǒng)感知、分析的部分環(huán)節(jié)缺失、決策與執(zhí)行環(huán)節(jié)的脫節(jié)。上述情況導(dǎo)致露天開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展遇到了巨大瓶頸，而智能化技術(shù)將是輔助行業(yè)突破瓶頸的發(fā)展關(guān)鍵。

智能化露天礦的內(nèi)涵

信息論、系統(tǒng)論、控制論（簡(jiǎn)稱(chēng)“三論”）是露天礦智能化的理論基石。露天采礦行業(yè)近30年的發(fā)展過(guò)程中，礦山物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字礦山、感知礦山、智能化礦山、礦山信息物理系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)+礦山、工業(yè)4.0+礦山、礦山“兩化”融合等所有與礦山信息化相關(guān)的概念，皆是“三論”思想的不同表述方式，本質(zhì)上都是以礦山生產(chǎn)、管理、經(jīng)營(yíng)中經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)的粗放型決策控制，變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的精細(xì)化決策控制。

4.1 露天礦智能化的基本邏輯

露天礦智能化的基本邏輯是通過(guò)信息化技術(shù)的應(yīng)用提高礦山生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)及管理大系統(tǒng)的決策與控制水平，解決露天礦高效、安全、環(huán)保與可持續(xù)問(wèn)題，考慮信息化技術(shù)特點(diǎn)、露天采礦特點(diǎn)與當(dāng)前行業(yè)制約性因素，目前露天礦通過(guò)智能化建設(shè)，在安全與環(huán)保方面已經(jīng)很難突破，實(shí)際上最終落腳點(diǎn)仍應(yīng)是高效與可持續(xù)發(fā)展。

露天礦智能化不等同于無(wú)人化概念，主要原因首先是描述對(duì)象不同，智能化、智慧化的描述對(duì)象是露天礦大系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)的是大系統(tǒng)決策與控制水平的高低；無(wú)人化的描述對(duì)象主要是礦山裝備，強(qiáng)調(diào)的是設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行；其次是應(yīng)用場(chǎng)景不同，露天開(kāi)采場(chǎng)景的重要特點(diǎn)是生產(chǎn)安全、勞動(dòng)條件好，不能照搬地下開(kāi)采少人則安、無(wú)人則安的概念。從科學(xué)技術(shù)水平和投入產(chǎn)出的效益角度，現(xiàn)階段針對(duì)復(fù)雜作業(yè)場(chǎng)景沒(méi)有必要大規(guī)模開(kāi)展無(wú)人化建設(shè)工作，上述基本框架是開(kāi)展智能化露天礦建設(shè)的必要前提。

4.2 露天礦智能化的基本內(nèi)涵

智能化露天礦生產(chǎn)中，通過(guò)現(xiàn)代通信、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的應(yīng)用，精準(zhǔn)采集生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)及管理中人、機(jī)、物、環(huán)、管等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)量化描述大系統(tǒng)內(nèi)外部各種現(xiàn)象的內(nèi)在因果及關(guān)聯(lián)關(guān)系，將傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)性認(rèn)識(shí)升級(jí)為量化規(guī)律性知識(shí)，再結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)特點(diǎn)，依據(jù)量化數(shù)據(jù)與規(guī)律做出科學(xué)決策。

從信息論角度來(lái)看，露天礦智能化升級(jí)的本質(zhì)是通過(guò)數(shù)字化技術(shù)構(gòu)建了信息獲取、傳遞、加工、轉(zhuǎn)化處理的基本流程與手段，將未知或者模糊的信息精準(zhǔn)量化，減少地質(zhì)與勘探、礦山設(shè)計(jì)與決策、礦山工程生產(chǎn)組織管理、礦山裝備維檢、礦山安全管理、礦山經(jīng)營(yíng)管理等多業(yè)務(wù)系統(tǒng)的不確定性。

從系統(tǒng)論角度來(lái)看，露天礦智能化升級(jí)的本質(zhì)是通過(guò)科學(xué)、精確的分析方法，定量描述采礦大系統(tǒng)內(nèi)部機(jī)制與發(fā)展過(guò)程的狀態(tài)演化過(guò)程，提高對(duì)不同采礦業(yè)務(wù)系統(tǒng)及子系統(tǒng)之間結(jié)構(gòu)、層次、要素、功能等內(nèi)部特征、演化機(jī)理、發(fā)展過(guò)程的認(rèn)知水平，進(jìn)而更科學(xué)地對(duì)大系統(tǒng)施加控制。

從控制論的角度來(lái)看，露天礦智能化升級(jí)的本質(zhì)是基于充足的礦山生產(chǎn)、管理及經(jīng)營(yíng)信息以及對(duì)大系統(tǒng)內(nèi)部特征、演化機(jī)理、發(fā)展過(guò)程的深刻認(rèn)識(shí)，依據(jù)內(nèi)外部條件變化對(duì)礦山大系統(tǒng)施加控制并精準(zhǔn)執(zhí)行，使得大系統(tǒng)穩(wěn)定保持在高效、安全、環(huán)保、可持續(xù)的預(yù)定狀態(tài)。

4.3 智能化露天礦的基本特征

傳統(tǒng)露天礦與智能化露天礦的根本差異在于決策與控制水平不同，智能化露天礦具有3個(gè)重要特征。

（1）針對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化控制的頻率，從傳統(tǒng)生產(chǎn)中的靜態(tài)控制轉(zhuǎn)為動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制，根據(jù)地質(zhì)情況、裝備狀態(tài)、市場(chǎng)情況、外部政策等不同內(nèi)外部狀態(tài)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃、設(shè)備作業(yè)方式、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)等，提高生產(chǎn)、管理、經(jīng)營(yíng)過(guò)程優(yōu)化控制的頻率以追求經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的最大化。

（2）針對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化控制的范圍，充分發(fā)揮對(duì)露天采礦大系統(tǒng)的全新認(rèn)識(shí)，摒棄以往“頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳”的落后方式，實(shí)現(xiàn)跨設(shè)備部件、跨作業(yè)設(shè)備、跨生產(chǎn)環(huán)節(jié)、跨工藝系統(tǒng)、跨業(yè)務(wù)范疇的全局考慮，從傳統(tǒng)的局部單一環(huán)節(jié)優(yōu)化控制轉(zhuǎn)為整體大系統(tǒng)的全局優(yōu)化控制。

（3）針對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化控制的方法論，從實(shí)體優(yōu)化走向虛實(shí)結(jié)合優(yōu)化，打破傳統(tǒng)理論優(yōu)化方法及主觀經(jīng)驗(yàn)分析方法中所存在的局限性，從傳統(tǒng)的實(shí)踐試錯(cuò)轉(zhuǎn)為計(jì)算機(jī)模擬推演仿真，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化方案的提前預(yù)演，提高生產(chǎn)、管理與經(jīng)營(yíng)決策控制的綜合性、全面性、可實(shí)施性。

智能化露天礦數(shù)據(jù)價(jià)值產(chǎn)出的基本邏輯

露天礦智能化升級(jí)的本質(zhì)是由經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)的粗放性決策控制變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的精細(xì)化決策控制，從模糊感知、粗略分析、經(jīng)驗(yàn)決策、粗放執(zhí)行變?yōu)槿娓兄?、深度分析、科學(xué)決策、精準(zhǔn)執(zhí)行，在此過(guò)程中，隱性信息依次加工成顯性數(shù)據(jù)、規(guī)律性知識(shí)、策略性知識(shí)。按照數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的先后次序，將產(chǎn)生的價(jià)值命名為展示價(jià)值、研究?jī)r(jià)值、潛在應(yīng)用價(jià)值、應(yīng)用價(jià)值，傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)的粗放型決策控制邏輯如圖1所示，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的精細(xì)化決策控制邏輯如圖2所示。

圖1 傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)的粗放型決策控制邏輯

圖2 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的精細(xì)化決策控制邏輯

5.1 全面感知產(chǎn)生展示價(jià)值

全面感知是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)外部狀態(tài)數(shù)據(jù)的全環(huán)節(jié)、全過(guò)程、全要素及完整信息的精準(zhǔn)獲取，包括露天礦作業(yè)時(shí)蘊(yùn)含著大量隱性信息，此類(lèi)信息暗含在生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、壓力、尺寸、速度、電流等物理量，以及面積、功率、壓強(qiáng)等基于基礎(chǔ)物理量計(jì)算得出的導(dǎo)出量。在缺乏精準(zhǔn)測(cè)量手段的條件下，僅能對(duì)上述物理量得出感性描述，而通過(guò)傳感器、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)據(jù)采集技術(shù)，將此物理實(shí)體背后的隱性信息加以量化使數(shù)據(jù)“可見(jiàn)”。

智能化露天礦的基礎(chǔ)是構(gòu)建針對(duì)物理世界數(shù)據(jù)自動(dòng)收集、自動(dòng)傳遞、自動(dòng)加工的運(yùn)行體系，為決策與控制提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。隱性信息通過(guò)感知變?yōu)轱@性數(shù)據(jù)，產(chǎn)生了展示價(jià)值。通過(guò)傳感器技術(shù)獲取了鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)的振動(dòng)及鉆桿阻力等數(shù)據(jù)，但如果缺乏現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及基礎(chǔ)理論知識(shí)，獲取數(shù)據(jù)后僅能用于展示，未展示數(shù)據(jù)背后的深層含義，無(wú)法進(jìn)一步挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值。

在深刻理解露天開(kāi)采基礎(chǔ)理論體系、工程經(jīng)驗(yàn)知識(shí)體系、工藝及裝備技術(shù)體系的基礎(chǔ)上，首先，明確感知目標(biāo)，將與研究目標(biāo)相關(guān)的人、機(jī)、物、環(huán)、管等相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行系統(tǒng)性全面采集；其次，明確不同目標(biāo)場(chǎng)景下數(shù)據(jù)信息的具體要求，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性與適用性；最后，根據(jù)不同目標(biāo)場(chǎng)景選擇合理的感知、通信及存儲(chǔ)手段，確保數(shù)據(jù)的及時(shí)性與可靠性。

5.2 深度分析產(chǎn)生研究?jī)r(jià)值

深度分析是對(duì)隱性信息顯性化的基礎(chǔ)上，對(duì)顯性數(shù)據(jù)進(jìn)一步加工與理解。大量顯性數(shù)據(jù)并不一定能夠直觀體現(xiàn)出物理實(shí)體之間的內(nèi)在聯(lián)系，需要經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)化、實(shí)時(shí)、快速的分析環(huán)節(jié)，一般包括以下3種形式。

（1）針對(duì)礦山某一特定場(chǎng)景，不涉及系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系，僅從其輸入輸出的特點(diǎn)了解該系統(tǒng)規(guī)律，在“黑箱條件”下建立輸入輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系。此形式基于弱人工智能技術(shù)，不需要人為過(guò)多干預(yù)，由系統(tǒng)自主提煉數(shù)據(jù)處理規(guī)則。

（2）涉及系統(tǒng)部分結(jié)構(gòu)和相關(guān)關(guān)系，但機(jī)理模型構(gòu)建方面尚不完善，在“灰箱條件”下建立輸入輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系，需要人工參與開(kāi)展分析與建模。

（3）對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與相互關(guān)系完全掌握，建立完善的機(jī)理模型，在“白箱條件”下建立完整的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

通過(guò)上述3類(lèi)形式，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)中的各種現(xiàn)象的內(nèi)在因果性或關(guān)聯(lián)性關(guān)系的量化描述。

深度分析是決策與控制的前置環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)中顯性數(shù)據(jù)通過(guò)深度分析變?yōu)橐?guī)律性知識(shí)，產(chǎn)生了研究?jī)r(jià)值。例如，基于不同巖石條件下鉆機(jī)鉆進(jìn)的振動(dòng)及鉆桿阻力的海量數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析就可得到巖石性質(zhì)和鉆桿阻力等指標(biāo)之間的部分規(guī)律，進(jìn)而將規(guī)律形成公式、圖表、數(shù)據(jù)庫(kù)等諸多形式的描述，用于優(yōu)化改進(jìn)鉆機(jī)設(shè)備、提高鉆機(jī)生產(chǎn)效率、指導(dǎo)爆破設(shè)計(jì)等方面。

5.3 科學(xué)決策產(chǎn)生潛在應(yīng)用價(jià)值

科學(xué)決策是對(duì)信息的綜合處理，此環(huán)節(jié)中，規(guī)律性知識(shí)通過(guò)科學(xué)決策變?yōu)椴呗孕灾R(shí)，產(chǎn)生了潛在應(yīng)用價(jià)值。從深度分析環(huán)節(jié)開(kāi)始，具體專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)在價(jià)值產(chǎn)出中起到了關(guān)鍵的主導(dǎo)作用，直至科學(xué)決策環(huán)節(jié)，才能產(chǎn)出真正的實(shí)際價(jià)值，此為連續(xù)且不可分割的過(guò)程。

為便于理解科學(xué)決策產(chǎn)生潛在應(yīng)用價(jià)值，以巖石性質(zhì)和鉆桿阻力為例具體說(shuō)明。

巖石性質(zhì)指標(biāo)實(shí)際上包括了巖石彈性模量、泊松比、抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等諸多指標(biāo)，鉆機(jī)鉆進(jìn)中的工況參數(shù)包括了轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、鉆速、功率等，鉆桿鉆進(jìn)中承受了巨大的內(nèi)外壓、扭曲、彎曲和振動(dòng)，諸多參數(shù)及指標(biāo)相互耦合，呈現(xiàn)出極為復(fù)雜的非線性關(guān)系。在深刻認(rèn)識(shí)上述特性的基礎(chǔ)上進(jìn)行爆破策略改進(jìn)時(shí)，還需要基于外部環(huán)境參數(shù)（巖石爆破特性、斷層裂縫發(fā)育情況），對(duì)炸藥配置組分相關(guān)參數(shù)、拋擲爆破控制參數(shù)（孔網(wǎng)參數(shù)、裝藥參數(shù)、起爆方式）、拋擲爆破高臺(tái)階參數(shù)（臺(tái)階寬度、臺(tái)階高度）等進(jìn)行深入分析。露天礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，爆破質(zhì)量提高后，電鏟挖掘作業(yè)時(shí)能耗降低、鏟齒、繃?yán)K等耗材成本降低、效率也得到了提高，由此產(chǎn)生了一連串的潛在應(yīng)用價(jià)值。

以上分析表明，智能化露天礦建設(shè)中能產(chǎn)生重大價(jià)值的場(chǎng)景，其內(nèi)部規(guī)律獲取及策略制定的難度大，需要專(zhuān)業(yè)化的科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)展長(zhǎng)期的科研與積累，以及大量基礎(chǔ)學(xué)科背景知識(shí)作為支撐，不可能僅通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析等弱人工智能技術(shù)就可以直接得到。因此，深度分析、科學(xué)決策環(huán)節(jié)中價(jià)值產(chǎn)出的主導(dǎo)者是采礦、機(jī)電、管理等具體專(zhuān)業(yè)技術(shù)研究人員。

5.4 精準(zhǔn)執(zhí)行產(chǎn)生應(yīng)用價(jià)值

精準(zhǔn)執(zhí)行是依據(jù)策略性知識(shí)，在生產(chǎn)中執(zhí)行決策的過(guò)程。精準(zhǔn)執(zhí)行是完成大系統(tǒng)控制的最終環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)中策略性知識(shí)得以實(shí)踐，產(chǎn)生應(yīng)用價(jià)值。由于露天礦業(yè)務(wù)的不同特點(diǎn)，執(zhí)行過(guò)程體現(xiàn)形式多樣，簡(jiǎn)單劃分為以下2類(lèi)。

（1）針對(duì)復(fù)雜的組織管理行為，精準(zhǔn)執(zhí)行的體現(xiàn)形式是OA任務(wù)管理系統(tǒng)，通過(guò)流程搭建任務(wù)分配機(jī)制，責(zé)任落實(shí)明確到人、具體到事、精確到時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)任務(wù)全過(guò)程狀態(tài)的監(jiān)控和互動(dòng)，同時(shí)與績(jī)效考核制度掛鉤，提高運(yùn)營(yíng)效率和管理水平。

（2）針對(duì)重復(fù)性、機(jī)械性操作行為，精準(zhǔn)執(zhí)行的體現(xiàn)形式是利用自動(dòng)化技術(shù)，部分替代或者全部替代人的作業(yè)，例如針對(duì)推土機(jī)整備作業(yè)的復(fù)雜作業(yè)場(chǎng)景，應(yīng)用自動(dòng)化輔助駕駛系統(tǒng)提高工程施工的準(zhǔn)確性；針對(duì)固定式破碎站的簡(jiǎn)單作業(yè)場(chǎng)景，應(yīng)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。

此環(huán)節(jié)中，決定應(yīng)用價(jià)值產(chǎn)出的關(guān)鍵在于策略性知識(shí)與精準(zhǔn)執(zhí)行的融合程度。例如OA任務(wù)管理系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)了任務(wù)系統(tǒng)化管理，但管理工作的策略性知識(shí)來(lái)源于決策者的基礎(chǔ)理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，如果決策者專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平不足，引入OA任務(wù)管理系統(tǒng)也難以發(fā)揮其應(yīng)用價(jià)值；無(wú)人卡車(chē)在一定程度上減少了人員工作量，但卡車(chē)作為露天礦運(yùn)輸環(huán)節(jié)的執(zhí)行單元，其策略性知識(shí)來(lái)源于礦山采運(yùn)排設(shè)計(jì)與礦山生產(chǎn)組織管理，如果脫離了大系統(tǒng)運(yùn)行邏輯，僅發(fā)展設(shè)備單體無(wú)人化，無(wú)法最大化發(fā)揮無(wú)人卡車(chē)的重要應(yīng)用價(jià)值。

智能化露天礦數(shù)據(jù)價(jià)值遞增邏輯

露天采礦大系統(tǒng)業(yè)務(wù)層級(jí)多、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、子系統(tǒng)眾多，每個(gè)子系統(tǒng)都是感知、分析、決策、執(zhí)行全過(guò)程的數(shù)據(jù)流動(dòng)閉環(huán)，同時(shí)子系統(tǒng)又是上一層級(jí)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)流動(dòng)中感知、分析、決策、執(zhí)行局部環(huán)節(jié)，因此價(jià)值產(chǎn)出的閉環(huán)過(guò)程是由多個(gè)系統(tǒng)、子系統(tǒng)相互組合共同組成。

為了實(shí)現(xiàn)智能化露天礦價(jià)值的最大化產(chǎn)出，充分發(fā)揮各個(gè)子系統(tǒng)的功能與作用，使得元數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)不同閉環(huán)反復(fù)加工，由次級(jí)子系統(tǒng)不斷向上級(jí)系統(tǒng)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)展示價(jià)值、研究?jī)r(jià)值、潛在應(yīng)用價(jià)值、應(yīng)用價(jià)值的循環(huán)迭代，螺旋上升，進(jìn)而使得數(shù)據(jù)價(jià)值不斷遞增，此為露天礦大系統(tǒng)整體大于各部分總和的思想體現(xiàn)，數(shù)據(jù)價(jià)值不斷遞增的過(guò)程如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)價(jià)值不斷遞增過(guò)程

露天礦智能化是智能化技術(shù)和以礦山設(shè)計(jì)及礦山工程為主體展開(kāi)的龐大露天開(kāi)采技術(shù)體系的深度融合，是復(fù)雜大系統(tǒng)全面轉(zhuǎn)型升級(jí)的過(guò)程。礦山設(shè)計(jì)-礦山工程是露天礦最為根本、最為核心的業(yè)務(wù)主線，礦山所有部門(mén)圍繞此主線開(kāi)展工作?？v觀智能化露天礦整個(gè)大系統(tǒng)，所有子系統(tǒng)數(shù)據(jù)最終都流向礦山設(shè)計(jì)-礦山工程的頂層數(shù)據(jù)閉環(huán)，在此實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化。

價(jià)值產(chǎn)出的基本邏輯、大系統(tǒng)的價(jià)值遞增邏輯是開(kāi)展智能化露天礦規(guī)劃的重要依據(jù)，同時(shí)也是指導(dǎo)國(guó)家能源局《智能化示范煤礦驗(yàn)收管理辦法（試行）》（露天部分）制定的重要依據(jù)，以驗(yàn)收辦法初稿中的礦山設(shè)計(jì)-礦山工程業(yè)務(wù)主線為例，包括以下4個(gè)方面。

（1）全面感知

露天礦設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中所需要的信息涵蓋了“人、機(jī)、物、環(huán)、管”各方面信息，定義空間地理信息（三維礦床信息、三維地表信息）代表“環(huán)”，生產(chǎn)管理信息代表“人、機(jī)、物、管”，全面感知環(huán)節(jié)的建設(shè)思路為3個(gè)部分。

三維礦床信息：煤炭開(kāi)采全壽命周期中，地質(zhì)條件的精細(xì)探查是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)開(kāi)采的基礎(chǔ)。由于傳統(tǒng)鉆孔勘探手段解釋精度有限，因此根據(jù)地質(zhì)條件復(fù)雜程度，逐步引入磁法勘探、電法勘探、地震勘探等立體化地質(zhì)勘探技術(shù)，輔助實(shí)現(xiàn)地質(zhì)透明化感知，降低開(kāi)采環(huán)境的不確定性。

三維地表信息：露天采場(chǎng)各要素的空間分布特征是規(guī)劃設(shè)計(jì)、勘探建設(shè)、生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)管理的重要依據(jù)，為了實(shí)現(xiàn)快速、高精度獲取上述信息，逐步引入三維激光掃描技術(shù)（車(chē)載或機(jī)載激光雷達(dá)）、圖像序列建模技術(shù)（無(wú)人機(jī)圖像序列建模）、衛(wèi)星遙感技術(shù)等，作為傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的補(bǔ)充。

生產(chǎn)管理信息：露天礦生產(chǎn)信息包括生產(chǎn)計(jì)劃信息、工程質(zhì)量信息、生產(chǎn)安全信息、能耗及材料消耗信息、設(shè)備運(yùn)維信息、配件庫(kù)存信息、各工藝環(huán)節(jié)生產(chǎn)管理信息等。上述信息的獲取途徑較為復(fù)雜，受限于感知技術(shù)及對(duì)信息邏輯關(guān)系的認(rèn)識(shí)程度不足，當(dāng)前大部分?jǐn)?shù)據(jù)仍需要人工統(tǒng)計(jì)，將上述信息的感知工作統(tǒng)稱(chēng)為露天礦再數(shù)字化建設(shè)。

（2）深度分析

獲取到空間地理信息與生產(chǎn)管理信息后，需要專(zhuān)業(yè)的軟件平臺(tái)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息開(kāi)展分析處理，之后才能為決策工作提供參考依據(jù)，該環(huán)節(jié)主要實(shí)現(xiàn)以下3個(gè)功能。

三維礦床模型管理：基于鉆探、物探等手段獲取的數(shù)據(jù)，構(gòu)建露天礦高精度三維礦床模型；實(shí)現(xiàn)原始勘探數(shù)據(jù)、生產(chǎn)勘探數(shù)據(jù)和煤質(zhì)數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理、可視化展示；實(shí)現(xiàn)模型的實(shí)時(shí)更新、資源/儲(chǔ)量的動(dòng)態(tài)管理等功能，為采礦設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

三維地表模型管理：在三維礦床模型基礎(chǔ)上，結(jié)合圖像或激光掃描技術(shù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)三維地理空間信息數(shù)據(jù)的加工處理和控制功能；聯(lián)合構(gòu)建露天礦采場(chǎng)三維地表模型，實(shí)現(xiàn)剝、采、排礦山工程時(shí)空位置的動(dòng)態(tài)更新與展示；為開(kāi)采設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃編制、工程測(cè)量驗(yàn)收等工作提供重要的基礎(chǔ)地理空間信息和決策支持。

露天礦時(shí)空演化過(guò)程管理：基于生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，將三維動(dòng)態(tài)礦山模型及其演變所形成的模型序列納入時(shí)間維度下管理，形成可供量測(cè)和空間分析的動(dòng)態(tài)三維時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)，具備實(shí)時(shí)模擬整個(gè)工程的時(shí)間和空間順序的功能，實(shí)現(xiàn)露天礦歷史生產(chǎn)狀況回溯與超前演示，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理全過(guò)程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一采集、存儲(chǔ)、管理、分析、展示等功能。

（3）科學(xué)決策

礦山設(shè)計(jì)是礦山生產(chǎn)、管理與經(jīng)營(yíng)的靈魂，在礦山大系統(tǒng)中起到核心決策的作用，礦山設(shè)計(jì)智能化主要體現(xiàn)在先進(jìn)輔助設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用上。在智能化初、中級(jí)階段，至少應(yīng)實(shí)現(xiàn)2個(gè)階段的功能目標(biāo)。

短期生產(chǎn)計(jì)劃的自動(dòng)化編制、工藝的工作面參數(shù)、設(shè)備作業(yè)方式等工藝系統(tǒng)的輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)、臺(tái)階劃分、工作線布置及推進(jìn)方式、采場(chǎng)延深方式等開(kāi)采程序問(wèn)題的輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)、開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)的輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)、原煤及巖土調(diào)運(yùn)方案的流量流向輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)剝采比均衡、中長(zhǎng)期剝采計(jì)劃編制，排土計(jì)劃編制。

在智能化高級(jí)階段，通過(guò)露天礦虛擬仿真平臺(tái)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)采礦計(jì)劃仿真模擬與推演。綜合考慮地質(zhì)賦存可能存在的動(dòng)態(tài)變化、礦山開(kāi)采中設(shè)備作業(yè)規(guī)律的隨機(jī)性、各作業(yè)環(huán)節(jié)突發(fā)事件的概率性等，影響開(kāi)采過(guò)程連續(xù)性、穩(wěn)定性、高效性的因素，以各環(huán)節(jié)、各部門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程及安全作業(yè)規(guī)程為基礎(chǔ)規(guī)則，以一班或更短時(shí)間作為單位對(duì)實(shí)際開(kāi)采過(guò)程進(jìn)行細(xì)致推演，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)、各階段工程量、工程成本、工程進(jìn)度的準(zhǔn)確掌控，提高設(shè)計(jì)的綜合性、全面性、可實(shí)施性。

（4）精準(zhǔn)執(zhí)行

露天礦數(shù)據(jù)信息通過(guò)全面感知、深度分析、科學(xué)決策形成了策略方案后，需要通過(guò)礦山工程開(kāi)展執(zhí)行工作。

在生產(chǎn)組織管理上，建立露天礦的綜合調(diào)度指揮平臺(tái)，具體實(shí)現(xiàn)采裝工程智能化管控、運(yùn)輸工程智能化管控、破碎環(huán)節(jié)作業(yè)計(jì)劃與運(yùn)行智能化管控、露天礦排土及尾礦庫(kù)生產(chǎn)計(jì)劃智能化管控。

在裝備執(zhí)行層面上，將開(kāi)采方案、施工計(jì)劃直接推送至工程機(jī)械，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)、挖掘機(jī)、卡車(chē)、推土機(jī)等設(shè)備作業(yè)的智能引導(dǎo)、輔助操作、無(wú)人操作等功能。例如推土機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)中，推土機(jī)利用GPS、慣性導(dǎo)航等技術(shù)實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前自身位置及軌跡信息，與無(wú)線終端所接收的采場(chǎng)模型進(jìn)行比對(duì)，以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)將挖掘、回填物料區(qū)域、物料量等諸多信息呈現(xiàn)給操作人員，確保施工精度。

礦山設(shè)備既是精準(zhǔn)執(zhí)行環(huán)節(jié)中大系統(tǒng)的執(zhí)行單元，又是全面感知環(huán)節(jié)中大系統(tǒng)的感知單元，采集空間地理信息及生產(chǎn)管理信息，反饋給露天礦時(shí)空演化過(guò)程管理系統(tǒng)，進(jìn)一步指導(dǎo)生產(chǎn)計(jì)劃、設(shè)備作業(yè)方式的動(dòng)態(tài)調(diào)整。

總 結(jié)

（1）露天開(kāi)采的自由度遠(yuǎn)大于地下開(kāi)采，工程經(jīng)濟(jì)問(wèn)題是最大的限制條件，露天開(kāi)采基礎(chǔ)理論體系的發(fā)展與實(shí)踐應(yīng)用出現(xiàn)脫節(jié)，智能化技術(shù)將是輔助突破行業(yè)發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵。露天礦智能化技術(shù)升級(jí)是智能化技術(shù)以礦山設(shè)計(jì)、礦山工程為主體展開(kāi)的龐大露天開(kāi)采技術(shù)體系的深度融合，是復(fù)雜大系統(tǒng)全面轉(zhuǎn)型升級(jí)的過(guò)程。

（2）露天礦智能化升級(jí)的本質(zhì)是由經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)的粗放型決策控制變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的精細(xì)化決策控制，從模糊感知、粗略分析、經(jīng)驗(yàn)決策、粗放執(zhí)行變?yōu)槿娓兄?、深度分析、科學(xué)決策、精準(zhǔn)執(zhí)行，依次產(chǎn)生了展示價(jià)值、研究?jī)r(jià)值、潛在應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。

（3）智能化露天礦價(jià)值的最大化產(chǎn)出是充分發(fā)揮各子系統(tǒng)的功能與作用，使元數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)不同閉環(huán)反復(fù)加工，由次級(jí)子系統(tǒng)不斷向上級(jí)系統(tǒng)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)展示價(jià)值、研究?jī)r(jià)值、潛在應(yīng)用價(jià)值、應(yīng)用價(jià)值的循環(huán)迭代，螺旋上升，進(jìn)而使得數(shù)據(jù)價(jià)值不斷遞增。

END

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學(xué)研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄7種、中文核心期刊9種、中國(guó)科技核心期刊11種、中國(guó)科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

《智能礦山》

Journal of Intelligent Mine

月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國(guó)法院士

投稿網(wǎng)址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

聯(lián)系人：李編輯 010-87986441

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