煤矿智能化系统是融合人工智能、物联网、大数据、机器人等技术的综合体系，通过多层级子系统协同实现全流程无人化、少人化生产。根据行业标准、技术架构和应用场景，可将其子系统分为以下核心类别：
一、智能采掘核心系统
采掘是煤矿生产的关键环节，其智能化子系统包括：
1. 智能综采系统
由采煤机控制系统、液压支架电液控制系统、集成供液控制系统、运输控制系统组成，实现记忆截割、自动调高、支架联动、煤流负荷平衡等功能。
采用“单机控制层→井下集控层→地面分控中心”三级架构，支持远程干预。
2. 智能掘进系统
包含7大子系统：
- 智能超前探测系统(地质构造与瓦斯探测)
- 导航定位截割系统(自适应断面变化)
- 自动化钻锚系统(全断面机械化支护)
- 多机协同控制系统(设备群精确定位)
- 装备状态监测系统(故障自诊断)
- 视频监测系统(人员入侵识别)
- 远程集控平台(数字孪生协同)。
二、智能运输与物流系统
1. 主煤流运输系统
通过皮带集中控制、煤流扫描传感器实现智能调速，降低能耗。
2. 辅助运输系统
包含车辆监控、环境监测、人员定位、智能仓储等模块，支持物料配送、人员通勤和特种作业远程操控。
典型技术：无轨运输装备的无线通信与路径规划。
3. 提升机智能化
集成故障诊断模块，提升运行可靠性。
三、智能安全保障系统
1. 通风智能控制系统
功能：多元数据融合(瓦斯/粉尘/温度)、风网解算、主扇/风门联动控制。
技术：AI算法预测灾害，三屏联动(系统图-网络图-处置方案)实现灾变决策。
2. 排水智能监控系统
具备五级控制模式：就地手动→远程控制→自动轮巡→故障切换→应急电源。
通过传感器网络(水位/流量/压力)优化能耗，典型案例显示能耗降低20%。
3. 安全监控与应急系统
监测参数：有害气体(CH₄/CO)、温度、湿度、顶板压力等。
响应机制：实时报警→自动触发应急通风→疏散指引。
四、智能保障与管理系统
1. 地质保障系统
4D-GIS动态信息系统，融合钻探与物探数据，指导采掘路径规划。
2. 供电与供排水系统
智能供电：负荷预测与故障隔离;
给排水：基于水位数据的泵机联动控制。
3. 洗选与经营系统
智能洗选：通过大数据分析实现精准分选;
智慧园区：集成ERP、物流管理、考勤系统。
五、数据支撑与决策系统
1. 物联网采集平台
架构：
感知层(振动/温度传感器)
网络层(ZigBee/4G传输)
边缘计算层(井下数据预处理)
云平台(大数据分析)。
2. 智能决策支持系统
功能：生产调度优化、故障预测(如设备寿命评估)、应急预案生成。
集成GIS平台实现“煤矿一张图”管理，融合安全与生产数据。
六、标准化子系统分类
根据《智能化煤矿分类、分级评价指标体系》，11大核心子系统为：
| 子系统名称 | 核心功能 |
|---|---|
| 信息基础设施 | 5G通信、精确定位、工业互联网平台 |
| 智能地质保障 | 地质建模与动态更新 |
| 智能综采/掘进 | 采掘设备群协同控制 |
| 智能主煤流运输 | 皮带机智能调速与煤量平衡 |
| 智能辅助运输 | 无轨胶轮车调度与物料跟踪 |
| 智能通风 | 风量自适应调节与灾害预警 |
| 智能供电与排水 | 电网优化与水泵智能启停 |
| 智能安全监控 | 瓦斯/水害/顶板实时监测 |
| 智能洗选 | 煤质分析与分选参数优化 |
| 智慧园区与经营管理 | 资源调度与成本管控 |
七、子系统协同逻辑
智能化系统通过三层架构实现整合：
- 智慧单元层：单设备自动化(如液压支架控制);
- 智慧系统层：跨设备协同(如采-运-通风联动);
- 智慧大系统层：全矿数据融合与决策优化。
案例：当瓦斯浓度超限时，安全监控系统触发通风系统增大风量，同时调度系统暂停采掘作业，形成闭环控制。
煤矿智能化子系统以“全面感知→实时互联→分析决策→协同控制”为技术主线，其成熟度直接决定矿井的智能化等级(初级/中级/高级)。未来将进一步融合AI学习与跨系统数字孪生，向完全自适应控制演进。
