內(nèi) 容 提 要本書系統(tǒng)介紹人工智能與智能礦山的起源及架構(gòu)，詳細(xì)闡述智能礦山建設(shè)基礎(chǔ)、物聯(lián)網(wǎng)感知、自動(dòng)化控制和人工智能、VRAR、CAD、軟件開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)，介紹開采環(huán)境主動(dòng)感知、上層智能分析以及自動(dòng)化決策、開采裝備自動(dòng)化等智能開采關(guān)鍵控制流程，以及實(shí)現(xiàn)采礦設(shè)計(jì)、計(jì)劃、生產(chǎn)、調(diào)度、應(yīng)急處理決策等過程的智能化系統(tǒng)。還講述了現(xiàn)代智能礦山建設(shè)設(shè)計(jì)理論與方法，并介紹了智能礦山的流行設(shè)計(jì)軟件及軟件系統(tǒng)的開發(fā)，附以簡(jiǎn)單的案例進(jìn)行說明。本書可作為采礦工程相關(guān)專業(yè)的本科教材，也可供金屬礦山工程技術(shù)人員、管理干部及大專院校相關(guān)專業(yè)的師生和致力于智能礦山技術(shù)研究的科研人員參考使用。
王運(yùn)森，博士，曾就職于東軟集團(tuán)，期間多次赴日本與東芝、夏普、野村綜合研究所等公司進(jìn)行軟件合作開發(fā)與技術(shù)交流。主要研究方向?yàn)閿?shù)字礦山智能礦山技術(shù)、礦業(yè)軟件研發(fā)與應(yīng)用、多源信息融合等。主持或參加重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目等省部級(jí)課題8項(xiàng)，獲國(guó)家經(jīng)貿(mào)委特等獎(jiǎng)1項(xiàng)，黃金科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)1項(xiàng)。在智能礦山及數(shù)字礦山方面，申報(bào)發(fā)明專利3項(xiàng)，第一作者發(fā)表論文13篇，其中SCI4篇，EI6篇。鄭貴平，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)在礦山的應(yīng)用和金屬礦床開采理論與深部地壓控制技術(shù)。近年來參與國(guó)家“863”計(jì)劃專題課題、教學(xué)改革實(shí)踐課題以及自然科學(xué)基金等國(guó)家級(jí)科研課題，先后獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、省部級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇，參編冶金行業(yè)職教規(guī)劃教材《井巷施工技術(shù)》。
1. 智能金屬礦山的起源及架構(gòu) 10 本章導(dǎo)讀 10 1.1 智能與人工智能概述 11 1.1.1人工智能的起源 11 1.1.2人工智能研究的目標(biāo) 12 1.1.3人工智能的研究?jī)?nèi)容和領(lǐng)域 12 1.1.4人工智能的影響 17 1.1.5工業(yè)人工智能與通用人工智能之間的差異 20 1.2 智能金屬礦山產(chǎn)生的背景和探索 24 1.2.1智能金屬礦山產(chǎn)生的背景 24 1.2.2智能礦山建設(shè)的探索 27 1.3 智能金屬礦山的內(nèi)涵及體系架構(gòu) 29 1.3.1總體架構(gòu)和組成 29 1.3.2智能金屬礦山的內(nèi)涵 30 1.3.3關(guān)鍵技術(shù) 31 1.4 智能金屬礦山的目標(biāo)及發(fā)展趨勢(shì) 36 1.4.1智能金屬礦山的目標(biāo) 36 1.4.2智能金屬礦山的發(fā)展階段、挑戰(zhàn)和建議 38 1.4.4智能金屬礦山的發(fā)展趨勢(shì) 41 思考題 43 2. 智能金屬礦山的物聯(lián)網(wǎng)感知系統(tǒng) 44 本章導(dǎo)讀 44 2.1 礦山物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)系統(tǒng) 45 2.1.1物聯(lián)網(wǎng)概述 45 2.1.2自動(dòng)感知識(shí)別與RFID 46 2.1.3無線傳感網(wǎng)絡(luò) 48 2.1.4智能信息設(shè)備和嵌入式 48 2.1.5無線寬帶與基本通信協(xié)議 49 2.1.65G、6G網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò) 50 2.2 信息傳輸干線網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心 51 2.2.1基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)絡(luò) 53 2.2.2平臺(tái)硬件及案例 56 2.2.4數(shù)據(jù)中心 59 2.2.5調(diào)度監(jiān)控中心 62 2.3 礦山傳感感知系統(tǒng)的組成 64 2.3.1定位系統(tǒng) 65 2.3.2有毒有害氣體監(jiān)測(cè) 66 2.3.3通風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 66 2.3.4地壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 67 2.4 礦山傳感感知系統(tǒng)應(yīng)用案例 69 2.4.1微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 69 2.4.2變形監(jiān)測(cè)與點(diǎn)云數(shù)據(jù)融合與應(yīng)用 71 2.5 礦山物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì) 74 2.5.1系統(tǒng)集成的定義與特點(diǎn) 74 2.5.2系統(tǒng)集成的要求 74 2.5.3系統(tǒng)集成的步驟 75 思考題 80 3. 智能金屬礦山的智能裝備執(zhí)行系統(tǒng) 81 本章導(dǎo)讀 81 3.1 智能采掘無軌系統(tǒng) 82 3.1.1智能鑿巖機(jī) 83 3.1.2智能裝藥機(jī) 85 3.1.3智能噴錨機(jī) 88 3.2 井下智能遙控鏟運(yùn)機(jī) 89 3.2.1鏟運(yùn)機(jī)智能化的發(fā)展背景和應(yīng)用 89 3.2.2智能鏟運(yùn)機(jī)電液控制系統(tǒng) 92 3.2.3無線遙控系統(tǒng) 93 3.2.4自主行駛關(guān)鍵技術(shù) 94 3.3 井下機(jī)車無人駕駛系統(tǒng) 95 3.3.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介 96 3.3.2系統(tǒng)組成 96 3.3.3功能介紹 96 3.3.4效益分析 97 3.4 智能調(diào)度生產(chǎn)系統(tǒng) 97 3.4.1露天礦GPS車輛智能調(diào)度系統(tǒng)簡(jiǎn)介 99 3.4.2控制目標(biāo) 99 3.4.3系統(tǒng)組成 100 3.5 智能通風(fēng)及安全系統(tǒng) 101 3.5.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介 101 3.5.2控制目標(biāo) 101 3.5.3主要功能 102 3.6 智能提升系統(tǒng) 104 3.6.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介 104 3.6.2控制目標(biāo) 104 3.6.3系統(tǒng)特點(diǎn) 105 3.7 智能充填系統(tǒng) 105 3.7.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介 105 3.7.2控制目標(biāo) 106 3.7.3系統(tǒng)功能 107 3.8 智能供電系統(tǒng) 108 3.8.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介 108 3.8.2系統(tǒng)功能 108 3.8.3監(jiān)測(cè)參數(shù) 109 3.9 智能礦山給排水系統(tǒng) 109 3.9.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介 109 3.9.2系統(tǒng)組成 110 3.9.3排水設(shè)備的自動(dòng)化 110 3.10 無人采礦裝備系統(tǒng)展望 111 3.10.1金屬礦山無人采場(chǎng) 111 3.10.2其他無人場(chǎng)所 111 3.10.3模擬與控制系統(tǒng) 111 思考題 112 4. 智能金屬礦山的信息管理決策系統(tǒng) 113 本章導(dǎo)讀 113 4.1 通用管理平臺(tái)軟件 114 4.1.1信息安全和統(tǒng)一認(rèn)證 114 4.1.2數(shù)據(jù)倉庫管理與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換平臺(tái) 114 4.1.3三維建模與可視化平臺(tái) 114 4.1.4礦山四維地理信息系統(tǒng)平臺(tái) 115 4.2 生產(chǎn)管理系統(tǒng)軟件 115 4.2.1地測(cè)地理信息系統(tǒng) 115 4.2.2礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量評(píng)價(jià)系統(tǒng) 117 4.2.3礦產(chǎn)資源動(dòng)態(tài)勘查優(yōu)化軟件 120 4.2.4采掘生產(chǎn)計(jì)劃編制系統(tǒng) 122 4.2.5釆礦協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng) 123 4.2.6放礦管理系統(tǒng) 123 4.2.7其他輔助生產(chǎn)管理系統(tǒng) 125 4.3 礦山安全保障軟件 126 4.3.1真三維監(jiān)測(cè)監(jiān)控組態(tài)平臺(tái) 126 4.3.2礦山安全預(yù)警與閉環(huán)管理系統(tǒng) 126 4.3.3礦山重大災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng) 130 4.3.4礦山重大設(shè)備故障系統(tǒng) 132 4.3.5礦山重大災(zāi)害防治與風(fēng)險(xiǎn)防控系統(tǒng) 133 4.4 礦山企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理軟件 133 4.4.1定額管理系統(tǒng) 134 4.4.2計(jì)劃管理系統(tǒng) 134 4.4.3全面預(yù)算系統(tǒng) 134 4.4.4項(xiàng)目管理系統(tǒng) 134 4.4.5人力資源管理系統(tǒng) 134 4.4.6設(shè)備管理系統(tǒng) 134 4.4.7物資管理系統(tǒng) 135 4.4.8運(yùn)銷管理系統(tǒng) 135 4.4.9企業(yè)成本控制系統(tǒng) 135 4.4.10黨政工團(tuán)管理系統(tǒng) 135 4.4.11財(cái)務(wù)管理系統(tǒng) 135 4.4.12決策支持系統(tǒng) 135 4.4.13門戶網(wǎng)站系統(tǒng) 136 思考題 136 5. 智能金屬礦山的信息安全 137 本章導(dǎo)讀 137 5.1 信息安全概念 138 5.1.1信息及信息安全的定義 138 5.1.2信息安全的內(nèi)涵 138 5.1.3礦山信息安全的體系結(jié)構(gòu) 139 5.2 智能礦山信息安全的挑戰(zhàn) 142 5.2.1智能礦山信息安全風(fēng)險(xiǎn)與威脅 142 5.2.2智能礦山系統(tǒng)可能遭受的典型攻擊場(chǎng)景 144 5.2.3智能礦山信息安全的關(guān)鍵技術(shù) 145 5.3 數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)技術(shù) 147 5.3.1備份的定義 147 5.3.2數(shù)據(jù)失效與備份的意義 148 5.3.3備份技術(shù)與方法 148 5.3.4恢復(fù)技術(shù)概述 149 5.3.5數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù) 150 5.3.6誤刪除、誤格式化的數(shù)據(jù)恢復(fù) 151 5.4 防病毒技術(shù) 151 5.4.1計(jì)算機(jī)病毒概述 151 5.4.2常見病毒的種類 152 5.4.3對(duì)防病毒程序的要求 152 5.4.4反病毒技術(shù) 152 5.5 防火墻技術(shù) 152 5.5.1防火墻構(gòu)成和原理 153 5.5.2防火墻的優(yōu)缺點(diǎn) 153 5.6 入侵檢測(cè)技術(shù) 154 5.6.1入侵檢測(cè)技術(shù)種類 154 5.6.2檢測(cè)依據(jù)及方法 154 5.7 安全新技術(shù) 155 5.7.1無線網(wǎng)絡(luò)通信安全技術(shù) 155 5.7.2智能卡的安全控制 155 5.7.3云安全 156 5.7.4數(shù)字水�。〝�(shù)據(jù)指紋） 157 5.7.5數(shù)據(jù)脫敏 157 5.7.6區(qū)塊鏈 157 5.8 智能礦山信息安全防護(hù)策略 158 5.8.1可靠的物理冗余 158 5.8.2網(wǎng)絡(luò)安全 159 8.8.3礦山系統(tǒng)安全 159 5.8.4主機(jī)安全 160 5.8.5應(yīng)用和數(shù)據(jù)安全 160 5.8.6智能礦山信息安全防護(hù)策略 161 思考題 162 6. 智能礦山設(shè)計(jì)理論與技術(shù) 163 本章導(dǎo)讀 163 6.1 智能礦山設(shè)計(jì)的目標(biāo) 164 （1）安全生產(chǎn) 164 （2）降本增效 164 6.2 智能礦山設(shè)計(jì)的原則 165 6.3 智能礦山設(shè)計(jì)的內(nèi)容與范疇 166 6.3.1智能礦山設(shè)計(jì)的內(nèi)容 166 6.3.2智能礦山設(shè)計(jì)的難點(diǎn) 168 6.4 智能礦山的設(shè)計(jì)系統(tǒng)及演進(jìn) 169 6.4.1智能礦山研發(fā)設(shè)計(jì)信息化的現(xiàn)狀和問題 169 6.4.2智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo) 170 6.4.3研發(fā)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的演進(jìn)過程 171 6.5 智能礦山的設(shè)計(jì)技術(shù) 172 6.5.1優(yōu)化設(shè)計(jì) 172 6.5.2基于VR、AR、MR的虛擬設(shè)計(jì) 176 6.5.3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 178 6.5.4生命周期設(shè)計(jì) 181 6.5.5并行設(shè)計(jì) 182 6.5.6可靠性設(shè)計(jì) 183 6.5.7基于專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 185 6.5.8數(shù)值法設(shè)計(jì) 189 6.5.9相似設(shè)計(jì) 191 6.5.10模塊化設(shè)計(jì) 195 6.5.11綠色設(shè)計(jì) 196 思考題 197 7. 智能礦山的設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng) 198 本章導(dǎo)讀 198 7.1 智能礦山設(shè)計(jì)通用軟件系統(tǒng) 199 7.1.1AutoCAD 199 7.1.2BIM 199 7.1.3施工進(jìn)度管理 200 7.1.4Gis類軟件 200 7.1.5Unity3D 201 7.1.6基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語言的定制軟件系統(tǒng) 202 7.2 智能礦山設(shè)計(jì)專用軟件系統(tǒng) 203 7.2.13Dmine 203 7.2.2DIMINE 205 7.2.3Datamine 206 7.2.4Vulcan 207 7.2.5Surpac 211 7.2.6Ventsim 212 7.2.7MicroMine 213 思考題 216 8. 智能礦山軟件系統(tǒng)開發(fā) 217 本章導(dǎo)讀 217 8.1 智能礦山軟件系統(tǒng)開發(fā)概述 218 8.1.1軟件的定義 218 8.1.2軟件危機(jī)、原因及解決途徑 219 8.1.3軟件開發(fā)的發(fā)展過程 221 8.1.4軟件工程項(xiàng)目來源 223 8.1.5軟件生命周期 223 8.2 智能礦山軟件系統(tǒng)開發(fā)模型 225 8.2.1軟件過程 225 8.2.2瀑布模型 227 8.2.3快速原型法 227 8.2.4增量模型 229 8.2.5螺旋模型 229 8.2.6敏捷軟件開發(fā) 231 8.2.7V模型 231 8.3 智能礦山軟件系統(tǒng)開發(fā)流程 233 8.3.1可行性研究 233 8.3.2需求分析 236 8.3.3總體設(shè)計(jì) 240 8.3.4人機(jī)交互 242 8.3.5軟件詳細(xì)設(shè)計(jì) 244 8.3.6軟件編碼 245 8.3.7測(cè)試 249 8.3.8維護(hù)與再工程 250 8.4 智能礦山軟件系統(tǒng)開發(fā)方法 251 8.4.1結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法 251 8.4.2面向?qū)ο箝_發(fā)方法 254 8.4.3統(tǒng)一軟件開發(fā)過程 256 8.4.4敏捷軟件開發(fā) 258 8.4.5積木式開發(fā)構(gòu)件、組件、中間件 259 8.4.6軟件生產(chǎn)線 262 8.5AutoCAD應(yīng)用軟件的集成化及二次開發(fā)與案例 263 8.5.1AutoCAD對(duì)礦山適應(yīng)性開發(fā)方案 263 8.5.2VisualLisp開發(fā)語言 263 8.5.3ObjectARX開發(fā)軟件包 264 8.5.4利用ObjectARX.NET進(jìn)行開發(fā) 264 8.5.5開發(fā)案例學(xué)習(xí)與編程 265 8.6 基于人工智能設(shè)計(jì)語言Python的深度學(xué)習(xí)開發(fā)與案例 267 8.6.1Python語言簡(jiǎn)介與在智能礦山的應(yīng)用 267 8.6.2Python語言快速入門 268 8.6.3深度學(xué)習(xí)框架 270 8.6.4爆破振動(dòng)波波形智能識(shí)別案例 280 思考題 282 參考文獻(xiàn) 283
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