在5G技術生態(tài)背景下，智能煤礦是指一個在煤炭生產過程中的“時空一體、萬物互聯(lián)、數(shù)據融合、全息感知、業(yè)務聯(lián)動、智能決策”的有機綜合體。
智能煤礦所涉及的采、掘、機、運、通、洗選、營銷、質量、安全保障等主要系統(tǒng)應具有一定的自主感知、自主分析、智能輔助決策與執(zhí)行能力。
智能煤礦六大特征具體含義如下:
(1)時空一體?；贕IM(GIS+BIM)模式實現(xiàn)微觀領域的BIM信息和宏觀領域的GIS信息的全面整合，實現(xiàn)礦山時空一體數(shù)字化建設，為智能煤礦提供一種全新的數(shù)字化、可視化和可量化的管理方式，推動安全生產管理向智能化和宏觀化邁進。
(2)萬物互聯(lián)。基于5G技術，全面連接所有人、機、環(huán)、管要素的參數(shù)、位置、姿態(tài)、狀態(tài)等數(shù)據，構建有效的人與人、人與物、物與物的感知網絡。
(3)數(shù)據融合。將海量的異構、多維、動態(tài)的各類信息，基于感知網絡拓撲關系，從時間、地點、場所、人員等多維度實現(xiàn)對所有數(shù)據的融合分析。
(4)全息感知?；谌斯ぶ悄軐λ行畔⑦M行強實時關聯(lián)、融合和智能分析，實現(xiàn)人員、設備、環(huán)境和管理信息的自動快速分析和主動全息感知。
(5)業(yè)務聯(lián)動。采用靈活、輕便、松耦合微服務模式，構建能夠快速響應生產調度、實時指揮、緊急救援與ERP等生產管理系統(tǒng)一體化協(xié)同控制系統(tǒng)，實現(xiàn)業(yè)務之間的關聯(lián)互動。
(6)智能決策。利用大數(shù)據和人工智能，建立深度學習的知識庫，實現(xiàn)煤礦安全、生產、運銷、后勤保障等方面管控的自我學習、快速分析和智能決策，并在部分領域能夠實現(xiàn)系統(tǒng)的自主運維。
5G技術下，智能煤礦6大主要應用場景如下：
（1）智能探測
煤炭地質工作與煤礦安全生產密切相關，煤礦地質保障系統(tǒng)是煤礦智能化開采的關鍵技術之一。然而由于當前探測技術與裝備的限制，多數(shù)采煤工作面地質條件探查精度偏低，已經成為制約煤礦智能化開采的瓶頸之一。
隨著5G技術生態(tài)的逐漸成熟，必將實現(xiàn)信息技術、探測技術、傳感器技術、智能裝備技術等技術的深度融合，豐富綜合地質勘查理論實踐體系，促使精確探測技術實現(xiàn)跨越式發(fā)展，實現(xiàn)數(shù)據、信息、知識3層架構下的全息透明，建立最接近現(xiàn)實地質的虛擬數(shù)字化4D透明地質模型，構建透明礦井綜合感知指標體系，實現(xiàn)主要采掘設備(工作面三機及運輸系統(tǒng))BIM信息與GIS地理信息數(shù)據共享和融合；實現(xiàn)采掘工程數(shù)據實時上傳與關聯(lián)，并可以在采、掘、機、運、通各系統(tǒng)中進行實時更新展示；實現(xiàn)人—機—環(huán)的協(xié)同管理。為實現(xiàn)煤炭資源高效安全開采提供堅實的保障。
（2）智能掘進
相對于我國煤礦綜采裝備的快速發(fā)展，智能掘進技術一直發(fā)展相對比較緩慢，主要原因是受制于采掘工作面環(huán)境比較復雜，制約因素較多。應充分融合5G技術生態(tài)中環(huán)境感知、智能分析、智能遠程操作等相關技術，重點針對掘進工藝、掘支運設備和集中控制系統(tǒng)等方面的關鍵技術研究攻關，優(yōu)化煤巷掘進中截割、支護、裝運三大工序的配置和作業(yè)流程，將傳統(tǒng)的掘進、運輸、支護等作業(yè)工序有機結合在一起，有效解決掘進、支護、運輸?shù)耐竭M行和連續(xù)作業(yè)問題。
開發(fā)大斷面煤巷快速掘進成套裝備協(xié)同控制算法和軟件功能模塊，實現(xiàn)掘錨機自動定向截割和錨桿自動化鉆裝功能，支撐掘進工作面遠程數(shù)字化集控系統(tǒng)建設，實現(xiàn)每100 m導航偏差±10 cm、截割斷面成形精度0~10 cm，達到巷道的少人化智能快速掘進的總體要求。
（3）煤礦智能開采
智能化開采技術是一項跨學科、跨專業(yè)又非常重要的綜合前沿技術，涉及地質探測、傳感技術、智能裝備、大數(shù)據融合、物聯(lián)網等多技術集成。
在智能煤礦中，需要在5G技術生態(tài)的強力支撐下，利用多種探測和傳感技術，實現(xiàn)多場信息融合的實時動態(tài)推演的4D透明地質構建技術；應用井下高清視頻基于大數(shù)據分析和深度學習實現(xiàn)語義分析和理解、作業(yè)環(huán)境感知和預警；需要研究綜采智能化工作面總體配套技術、基于綜機協(xié)同配合與數(shù)據共享的綜采自動化控制系統(tǒng)、工作面巡檢機器人、端頭和超前位置精準控制與協(xié)調推進等關鍵技術，實現(xiàn)工作面設備遠程控制、工作面直線度控制、機架協(xié)同控制、端頭設備一體化控制、采煤機多級聯(lián)動控制等技術，最終達到綜采工作面采煤全過程“無人跟機作業(yè)，有人安全巡視”的安全高效開采。
（4）智能通風
智能通風系統(tǒng)示意
以煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)、5G通信系統(tǒng)及人員定位系統(tǒng)的信息融合為基礎，以“云端”的大數(shù)據匯集與分析計算能力為依托，在礦井通風安全的技術范圍內，滿足安全跟蹤監(jiān)控預警、日常通風管理、中長期分析設計、應急通風處置等方面的需求。
通過通風參數(shù)的在線實時監(jiān)測，感知井下不同區(qū)域通風狀態(tài)，依據在線風網解算結果及安全規(guī)程要求，進行通風設施的智能調控，智能通風展現(xiàn)示意如圖10所示。重點應構建智能通風計算中心與“中樞神經”模塊，摒除過去類同于“高級計算器”作用的通風網絡解算概念，將“解算”為引導的常規(guī)通風軟件系統(tǒng)有效升級為“任務”為引導的智能通風軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)軟件功能的智能化。
系統(tǒng)能夠依據礦井通風系統(tǒng)的遞進變化及災害風險特征，完成通風系統(tǒng)穩(wěn)定性與抗災能力的跟進式深度分析評價，實現(xiàn)對多主扇礦井災變通風的可能格局、全礦反風及局域反風的風量風速分布與轉換特點的跟蹤分析，有效辨識通風系統(tǒng)的控災特征與潛在風險，進而可以在應急狀態(tài)下實現(xiàn)主要通風機和井下通風設施的管控。
（5）智能調度
調度系統(tǒng)是綜合有線和無線通信技術、音視、視頻和廣播多媒體技術、物聯(lián)網等技術，實現(xiàn)日常生產監(jiān)控和調度及應急指揮調度的綜合業(yè)務系統(tǒng)。
其涉及的海量音視頻文件傳輸、遠程操作、互聯(lián)融合等技術，屬于5G技術生態(tài)的基本屬性，因此5G技術生態(tài)可有效延伸調度的專業(yè)性并拓展調度的范圍，使得調度系統(tǒng)的功能設計更加科學和完備，對煤礦的日常安全生產、調度指揮、應急管理等方面具有極大的保障作用。智能調度系統(tǒng)不應僅僅局限于某一專業(yè)或者場所，應該是一個全方面的綜合調度系統(tǒng)，包括通訊調度、電力調度、監(jiān)控調度、人員調度、機車調度和設備調度等多方面，系統(tǒng)可以將有線、無線、視頻、廣播所有設備采用一網承載，各分站之間可以互為備份、相互補充、協(xié)同工作，可以支持分級組網，實現(xiàn)從集團到分公司到礦的多級調度功能，并且可依據各類監(jiān)測數(shù)據，實現(xiàn)災情的自動識別和預警，按需自動聯(lián)動有線、無線、廣播、視頻等設備。
（6）智能洗選
通過對生產灰分校正系統(tǒng)、洗選重介控制系統(tǒng)、粗煤泥智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對選煤廠洗選生產。
工藝的無人化和智能化控制。需要重點研究壓力、密度、分流等單參數(shù)及多因素聯(lián)合作用對重介產品質量和粗煤泥產品質量的影響；重點研究分級旋流器組的智能控制解決方案，涉及液位以及入料泵的流量、入料壓力、礦漿濃度、電機轉速、旋流器組開啟數(shù)量等指標，使入料指標處于所需范圍內，降低底流夾細、溢流跑粗情況，提高分選效率。程序可依據不同產品(原、精、矸等)在生產過程中積累的各類數(shù)據，通過大數(shù)據智能融合分析，實現(xiàn)系統(tǒng)的自優(yōu)化及深度學習，形成高精度的灰分校正程序，重介淺槽控制程序運算速度≤100 ms，粗煤泥控制程序運算速度≤100 ms，程序自優(yōu)化及自學習進程≤1 d。
