人工智能技术在矿山智能化建设中的应用初探-深地研究院-南京深地智能建造技术研究院

人工智能技术在矿山智能化建设中的应用初探

文章来源：《工矿自动化》作者：马小平，杨雪苗，
时间：2020-05-29 11:37 访问量：

人工智能的快速发展促进了传统工业的智能化发展，也逐渐对煤炭行业产生了巨大影响，将人工智能技术应用于煤矿生产成为煤矿发展的新趋势。《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》提出，到2035年，各类煤矿基本实现智能化，构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统，建成智能感知、智能决策、自动执行的煤矿智能化体系。为了推动煤矿智能化建设、提高矿山安全与生产水平，本文介绍了人工智能技术的相关概念、发展概述及其在煤炭行业发展中的应用，指出目前人工智能技术在矿山应用只是点状结合和浅度结合，没有实现人工智能技术和矿山某个生产或管理系统层面的深度融合。概述了智能矿山的发展历程，指出智能矿山是人工智能技术、大数据技术、物联网技术和矿山实体的深度融合体，利用智能通信、智能控制和智能计算技术实现数字化矿山的计算、处理，构建数字孪生矿山，通过数字孪生矿山和物理矿山的智能交互演化，达到对煤矿安全、高效、绿色的生产控制。构建了将人工智能技术和矿山深度融合的包括设备层、智能层、应用层的智能矿山三层构架：应用层处于智能矿山的最高层，其中的数字孪生矿山子层相当于“数字大脑”，实现矿山最高层次的智能控制；智能层中的智能体要求子系统不仅仅是应用人工智能技术处理子系统所产生的数据，而是从架构上就要将智能计算、智能通信、智能控制融为一体。展望了智能矿山建设的发展趋势：智能化矿山需要加强人工智能技术和矿山融合度的深入研究，将现有的基于人工智能的故障检测、诊断及超前干预技术应用到机器人系统中，智能计算、智能通信、智能控制融合的巡检机器人将是最早能推广的井下智能体之一；智能化矿山需要进一步加强复杂巨系统建模技术的研究，只有建立了矿山的复杂巨系统模型，才能实现采矿活动和环境的协同互动，实现采煤活动的精准控制，复杂巨系统模型的缺乏将是未来智能矿山建设亟需解决的问题。

引用格式

马小平，杨雪苗，胡延军，等.人工智能技术在矿山智能化建设中的应用初探［J］.工矿自动化，2020,46（5）：8-14.

MA Xiaoping，YANG Xuemiao，HU Yanjun,et al.Preliminary study on application of artificial intelligence technology in mine intelligent construction［J］.Industry and Mine Automation，2020,46（5）：8-14.

作者联系方式

马小平（1961-），男，四川绵阳人，教授，博士，主要研究方向为智能矿山、人工智能理论及应用、控制理论及应用、网络控制，E-mail:xpma@cumt.edu.cn。通信作者：胡延军（1974-），男，浙江开化人，副教授，博士，主要研究方向为矿山物联网、井下定位、图像处理，E-mail:yjhu@cumt.edu.cn。

人工智能技术在矿山智能化建设中的应用初探

Preliminary study on application of artificial intelligence technology in mine intelligent construction

【作者】马小平1,2,3 ，杨雪苗3，胡延军2,3，缪燕子2,3

【Author】MA Xiaoping1,2,3 ，YANG Xuemiao3，HU Yanjun2,3，MIAO Yanzi2,3

【作者机构】1.中国矿业大学人工智能研究院，江苏徐州 221116；2.地下空间智能控制教育部工程研究中心，江苏徐州221116；3.中国矿业大学信息与控制工程学院，江苏徐州 221116

【Unit】1.Artificial Intelligence Research Institute， China University of Mining and Technology， Xuzhou 221116， China；2.Engineering Research Center of Intelligent Control for Underground Space, Ministry of Education, Xuzhou 221116， China；3.School of Information and Control Engineering, China University of Mining and Technology， Xuzhou 221116， China

【摘要】介绍了人工智能技术的相关概念、发展概述及其在煤炭行业发展中的应用，指出目前人工智能技术在矿山应用只是点状结合和浅度结合，没有实现人工智能技术和矿山某个生产或管理系统层面的深度融合。概述了智能矿山的发展历程，指出智能矿山是人工智能技术、大数据技术、物联网技术和矿山实体的深度融合体，利用智能通信、智能控制和智能计算技术实现数字化矿山的计算、处理，构建数字孪生矿山，通过数字孪生矿山和物理矿山的智能交互演化，达到对煤矿安全、高效、绿色的生产控制。构建了将人工智能技术和矿山深度融合的包括设备层、智能层、应用层的智能矿山三层构架：应用层处于智能矿山的最高层，其中的数字孪生矿山子层相当于“数字大脑”，实现矿山最高层次的智能控制；智能层中的智能体要求子系统不仅仅是应用人工智能技术处理子系统所产生的数据，而是从架构上就要将智能计算、智能通信、智能控制融为一体。展望了智能矿山建设的发展趋势：智能化矿山需要加强人工智能技术和矿山融合度的深入研究，将现有的基于人工智能的故障检测、诊断及超前干预技术应用到机器人系统中，智能计算、智能通信、智能控制融合的巡检机器人将是最早能推广的井下智能体之一；智能化矿山需要进一步加强复杂巨系统建模技术的研究，只有建立了矿山的复杂巨系统模型，才能实现采矿活动和环境的协同互动，实现采煤活动的精准控制，复杂巨系统模型的缺乏将是未来智能矿山建设亟需解决的问题。

【Abstract】The paper introduced related concepts, development overview and application of artificial intelligence technology in development of coal industry, and pointed out that at present, application of artificial intelligence technology in mine is only a combination of point and shallow degree, and deep fusion between artificial intelligence technology and a certain production or management system of mine is not realized. The development process of intelligent mine was summarized. Intelligent mine is considered as a deep fusion of artificial intelligence technology, big data technology, Internet of things technology and physical mine, it combined intelligent communication, intelligent control and intelligent computing technology to realize calculation and processing of digital mine, and construct digital twin mine, uses intelligent interactive evolution of digital twin mine and physical mine to achieve coal mine safety, high efficiency, green production control. A three-layer structure of intelligent mine which integrates artificial intelligence technology with mine was constructed, including equipment layer, intelligent layer and application layer. The application layer is at the highest level of the intelligent mine, in which the digital twin mine sub-layer is equivalent to "digital brain" to realize intelligent control of the highest level of the mine. The agent in the intelligent layer requires the subsystem not only to use artificial intelligence technology to process the data generated by the subsystem, but also to integrate intelligent computing, intelligent communication and intelligent control in the architecture. The development trend of intelligent mine construction was prospected: intelligent mine need to strengthen in-depth study of the artificial intelligence technology and the mine fusion, existing fault detection and diagnosis based on artificial intelligence and advanced intervention technology are applied to robot system, inspection robot integrated intelligent computing, intelligent communication, intelligent control will be one of the earliest underground intelligent agent; it is necessary to further strengthen the research on the modeling technology of complex giant system in the intelligent mine. Only by establishing the complex giant system model of the mine, the collaborative interaction between mining activities and the environment can be realized, and the accurate control of coal mining activities can be realized. The lack of complex giant system model will be an urgent problem to be solved in intelligent mine construction in the future.

【关键词】人工智能；智能矿山；数字孪生矿山；复杂巨系统；智能体；弱人工智能

【Key words】artificial intelligence; intelligent mine; digital twin mine; complex giant system; intelligent agent; weak artificial intelligence

【基金项目】国家重点研发计划重点专项项目（2018YFC0808100）；国家自然科学基金面上项目（61976218）

原文发表在《工矿自动化》2020年第5期，欢迎品读。

全国统一服务热线

媒体中心

研发中心

人工智能技术在矿山智能化建设中的应用初探