咱们今天来聊聊“智能化矿井建设”。
主要包括三部分：一是智能化矿井建设技术框架，这个好多人应该都知道；二是智能化矿井建设重点难点，三是我的技术构想。
这个方案其实已经形成很久了，但是由于三维动画制作我一直没学会，所以今天就拿我的手稿来讲吧，我相信懂得人自然懂。
技术框架
国内现有的矿山安全生产监控系统大多数釆用离散、分布式现场总线技术，釆用低成本的8位单片机，单片机通过异步串行通信接口RS-485或CAN总线协议通信，近几年采用工业以太网TCP/IP协议的环网也在逐步普及。
其实完整的智能化矿井主要是三个服务器：分别是云端服务器、地面服务器和井下服务器。云端服务器和地面服务器拥有非常成熟的组网方案，但是我还是想“班门弄斧”。
所谓“互联网+”，就是手机、小程序、电脑、浏览器等都可以参与管理矿井生产，即所谓的“办公自动化”，云端服务器因此而存在，他配有一个数据库，专门存储办公用户的管理信息；重点是地面服务器，它才是矿井生产信息的主要协调者，在一些重要场所，比如地面10kV变电所设分站，分站可以拥有一定的自主权，直接参与管理，将结果报给主站。矿井的管理主要靠地面服务器主站。
地面服务器主站现在一般采用光纤入井，在井底监控总站设井下服务器主站，在井下工作面设分站用来管理工作面的现场信息，当然如果距离特别远的在中间还会加分站，但总的来说，井下 无论是总站还是分站，都是起信号转换和传输的作用，最终的决策都在地面，而且很可能就在人机交互界面上。
从分站到作业地点的作业环境就特别恶劣了，一般人可能想象不到，大概就是又黑又窄又热，又有淋水，又有片帮冒顶，又有有毒气体，又有爆炸性气体，又有大功率设备运转，所以这里的传感器和分站一般采用无线信号传输，传感器只能自带电池，其实信号的传输还是很不稳定的，经常因为各种原因断线。
重点难点
除了少数大型矿井实现了勉强的智能化、无人化管理以外，绝大多数矿井还在艰难地推进所谓“智能化开采”和“智能化掘进”，尤其是“智能化掘进”，因为“非智能化”的掘进支护工艺还没有找到最优解，只是由以前的炮掘升级为了综掘，其它支护工艺都还没有配套跟上，所谓“砌墙先打基，吃蛋先养鸡。”智能化掘进就是普通掘进的自动化，其实没那么神秘，也解决不了根本问题。
其次，智能化矿井建设的最大阻碍就是“人”，包括人员数量、人员年龄和人员素质，作为高危行业，矿井 实际上容纳了大量的低学历人员，在保障社会民生的同时，人员素质就不要想了，许多年轻人毕业后根本不考虑矿山，导致从业人员大多还是80年代以前的农民工，接受新事物能力差，经验主义，胆大者上，尤其是，其中的佼佼者还坐上了领导岗位。
安全生产、安全生产，有生产才有安全，智能化矿井解决不了生产问题，它只是从一个侧面解决了安全的问题，既提不了产量，又增不了收入，而且还要额外投入和维护。不过随着人口老龄化的来临，新的血液补充不上，这会倒逼智能化矿井建设的推进。
技术构想
咱们回到智能化矿井建设，既然互联网技术都已经是烂透了的技术，那它为什么就到不了工作面呢？一个重要的原因是没有统一的标准，各路厂家在“摸着石头过河”时，为了保险起见都沿用了所谓成熟的标准，而且我也不认你的、你也不认我的，要不我把你吃掉？其核心原因是没有一个“杀手级”的标准来真正适应井下的恶劣环境，各路厂家只是在各抒己见。
其实统一的标准不一定是非得是一套软件或者一套协议，我觉得更重要的是一个硬件，结合工作面的恶劣条件，我提出“数据电缆”构想，什么是数据电缆呢？就是看起来是电缆，其实是数据线。有橡套电缆的柔软度和机械强度，但是数据线内每隔1米都是一个无线接入点，这种“数据电缆”也有自己的接线盒，也有自己的综合保护装置，可以和其它防爆电缆一样铺设到矿井每一个角落。
这种数据电缆有什么好处呢？那就是“粗中有细”。
矿井工人大多是没什么文化的粗人，所以矿井设备大多数笨重，拥有笨重的外表和强度可以有效地应对埋压、挤压、拉扯以及水、火、瓦斯等极端环境。
数据电缆外部由橡套包裹，内部的核心是无线芯片，无线芯片每隔1米布置，采用穿透力强的无线通讯协议，比如WiFi协议，每个芯片带2根0.3米的天线，天线的材料为柔软的金属，并与无线芯片连接。当然每个芯片都有唯一的编号便于上传信号。无线芯片的体积可以很小，并有金属外壳保护及散热。
无线芯片的两侧分别为电线和信号线。电线当然是多股，以留足备用线，每股电线的断面1平方毫米就够了，供电可以是直流127伏，所有电线由屏蔽层包裹；另一侧信号线也一样，断面也是1平方毫米，由屏蔽层包裹。
有一个需要注意的点是电线和信号线与芯片的连接，最好采用软金属、导电橡胶或者其他特种导电材料，以增加弹性。
最后，橡套的内部还有4根很粗的阻燃尼龙绳，以保证数据电缆的机械强度。整条巷道无需铺设很多数据线，有这一根就够了，可以像管理其他电缆一样管理它。。
看了图，有些人可能已经明白了，这就是一根数据总线，只不过不是计算机领域的，按照《规程》规定，各种探头必须跟进到工作面正头，数据电缆跟随探头敷设到工作面正头附近，而后无线接入点登记上网，后续的设备接入就很简单了，工人甚至可以在井下随时随地视频通话，那工作面的信息化将水到渠成。
一个可以预见的未来是，随着智能化矿井的逐步推进，各大厂商不得不使用数据电缆厂商的通讯标准，一统江湖的速度将加快。
咱们再说说人的障碍吧。一个成熟的方案，是工人可接受、领导可接受、厂家可接受的三赢方案，这种数据总线方案是初期投入大后期省心的方案，更何况当矿井发生重大灾害时，移动电话的效率远比固定电话要高得多，所有的位置信息、温度信息、气体信息、人员信息都可以准确上传。
最后，数据电缆方案虽然解决不了矿井的生产问题，但是用来解决矿井的安全问题，尤其是安全管理顽疾，那是绰绰有余。