17/03/2014

1. GIỚI THIỆU CHUNG
Cùng với sự phát triển của ngành khoa học máy tính và các công nghệ thông tin trong không gian, các nhà công nghệ và hoạch định chính sách đã thiết lập mô hình mỏ số hóa (Digital Mine) trong ngành khai thác than. Khái niệm khai thác số hóa đề cập đến hệ thống thông tin bằng số về địa chất, được mô tả bằng các mô hình thực tế ảo đa giải pháp và đa phương tiện (multi-resolution and multi-media virtual reality models) dựa trên công nghệ khai thác, khoa học thông tin, trí tuệ nhân tạo (artificial intelligence) và khoa học tính toán. Từ quan điểm ứng dụng, việc thực hiện khai thác số hóa sẽ hoàn thiện công tác quản lý sản xuất an toàn và áp dụng công nghệ mới đảm bảo năng suất cao, sản xuất an toàn tại các mỏ than. Hiện nay, đầu tư quốc gia trong sản xuất an toàn bằng phương pháp khai thác số hóa tại Trung Quốc ngày một tăng. Năm 2011, Cơ quan An toàn Lao động Nhà nước đã yêu cầu hầu hết các đơn vị sản xuất than hầm lò phải tuân thủ thực hiện Hệ thống Sáu (Six system) trong vòng một năm. Hệ thống Sáu bao gồm hệ thống quan trắc an toàn tích hợp, hệ thống định vị con người, hệ thống báo động khẩn cấp, hệ thống tự đo áp suất không khí, hệ thống cảnh báo nước và hệ thống thông tin liên lạc. Nhờ vậy, việc xây dựng phương pháp khai thác số hóa đã được nâng lên đáng kể. Hệ thống có ảnh hưởng trực tiếp đến công tác quản lý an toàn mỏ, dự báo và ngăn ngừa tai nạn, sử dụng các số liệu địa chất, số liệu an toàn và thông gió, số liệu quan trắc thời gian thực cũng như các số liệu đa phương tiện . . . Sự chia sẻ các số liệu thông tin về không gian, dịch vụ mạng và truyền tải tự động hóa hiện đang là vấn đề cơ bản trong phương pháp khai thác số hóa.
So sánh với phương pháp khai thác số hóa, phương pháp khai thác mỏ thông minh (Smarter Mining) không chỉ có các chức năng thu thập dữ liệu, xử lý và tích hợp hệ thống, mà còn có thể đáp ứng những thay đổi và yêu cầu trong quá trình sản xuất an toàn nhằm hỗ trợ đưa ra các quyết định thông minh cho sản xuất sạch và an toàn. Phương pháp khai thác mỏ thông minh hướng tới việc thực hiện các quyết định khai thác và quản lý mỏ thông minh bằng cách sử dụng điện toán đám mây (cloud computing), liên mạng đối tượng – IOT (Internet of things), thực tế ảo (virtual reality), hỗ trợ quyết định (dynamic decision support), các hệ chuyên gia ….  
2. PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC SỐ HÓA TẠI TRUNG QUỐC 
Hiện nay, than là nguồn năng lượng chính trong nền kinh tế Trung Quốc. Trong những năm gần đây, Chính phủ nước này đã khuyến khích và ủng hộ việc phát triển và sử dụng các nguồn năng lượng sạch như năng lượng mặt trời, năng lượng gió và năng lượng nước. Tuy nhiên, sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng than tại Trung Quốc vẫn rất cao do mô hình công nghiệp tốc độ cao. Trong năm 2010, sản lượng than của nước này đạt 3,24 tỉ tấn, tỷ lệ năng lượng than trong sản xuất và tiêu thụ năng lượng sơ cấp của Trung Quốc lần lượt là 76,8% và 70,9%, còn trong sản xuất và tiêu thụ than trên thế giới, con số này lần lượt là 48,3% và 48,6%. Ước tính rằng, đến năm 2015, sản lượng than của Trung Quốc sẽ đạt 4,1 tỷ tấn/năm. Vì vậy, than vẫn sẽ là nguồn năng lượng chính tại Trung Quốc trong thời gian dài.
Trong những năm gần đây, phương pháp khai thác số hóa đã dần chiếm được vị trí quan trọng và thay thế dần phương pháp khai thác than truyền thống. Một số tập đoàn khai thác than quy mô lớn, đa ngành, như Shenhua Group, China National Coal Group Corporation và Datong Coal Mining Group đã được thành lập. Hiện nay, công tác thông tin hóa mỏ đã được áp dụng tại trên 90% doanh nghiệp mỏ và hàng trăm sản phẩm phần mềm chuyên nghiệp thông qua mạng số hóa đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực như thăm dò địa chất, sản xuất an toàn, tự động hóa, vận tải, thương mại và quản lý sản xuất. Những thành tựu chính của phương pháp khai thác số hóa được tổng hợp và liệt kê trong những phần sau.  
Quản lý tài nguyên số và thăm dò địa chất độ phân giải cao
Công tác địa chất được coi là nhiệm vụ quan trọng trong khai thác mỏ. sự thiếu hiểu biết về điều kiện địa chất hoặc thiếu tích hợp thông tin về địa chất có thể dẫn đến lãng phí tài nguyên, nâng cao chi phí và khả năng xảy ra tai nạn trong khai thác mỏ. Công nghệ số hóa và thăm dò địa chất độ phân giải cao đã phát triển mạnh trong những năm gần đây, nhất là trong lĩnh vực khảo sát mỏ, thăm dò địa chấn 3D, carota, khoan thăm dò … Bằng cách sử dụng các công nghệ đo kỹ thuật, các nhà địa chất có thể phát hiện ra những đứt gãy, vùng đất yếu, không gian đã khai thác và những rủi ro về địa chất khác. Dựa trên các số liệu địa chất hiện có, thu thập qua các mẫu khoan thăm dò, bản đồ khu vực, bản đồ địa chất. địa hình và các số liệu địa vật lý, phần mềm khai thác GIS có thể giúp xây dựng lên các mô hình địa chất 3D để xác định rõ hơn các cấu trúc địa chất. Ngoài ra, phần mềm GIS còn có thể áp dụng trong việc quản lý tài nguyên và trữ lượng than với các chức năng cho phép tính toán nhanh trữ lượng than, phân tích và quản lý các dữ liệu động, phân tích sự phân bố trữ lượng khai thác. Việc quản lý tài nguyên khoáng sản bao gồm việc thăm dò, đánh giá tài nguyên khoáng sản, quan trắc môi trường khai thác, phát triển mỏ, buôn bán sản phẩm khoáng sản và mô hình hóa môi trường khu vực.   
Phân chia dữ liệu và quản lý thông tin sản xuất an toàn dựa trên phần mềm GIS
Thông tin hóa quản lý sản xuất an toàn đề cập đến việc xử lý các thông tin sản xuất an toàn đã được số hóa và hiển thị hóa liên quan đến công tác thăm dò, thiết kế, xây dựng, khai thác và một số lĩnh vực khác. Với sự phát triển của công nghệ máy tính, hiện có rất nhiều phần mềm chuyên ngành mỏ đã được phát triển tùy theo nhu cầu thực tiễn. Các hệ thống đã được thực hiện như “Hệ thống thông tin quản lý trắc địa và địa chất”, “Hệ thống thông tin quản lý thông gió”, “Hệ thống CAD thiết kế mỏ ”, “Hệ thống CAD thiết kế điện và cơ điện”, “Hệ thống ngăn ngừa bục nước và phụt khí” và hàng loạt các hệ thống GIS chuyên ngành, hệ thống quản lý, hệ thống thi công chế tạo khác. Đồng thời, tất cả các hệ thống này cũng có giao diện liên quan với hệ thống quan trắc và quản lý khí mỏ, hệ thống quan trắc và quản lý mức nước và hệ thống thông tin quản lý nhân sự. Tại Trung Quốc, mặc dù lý thuyết và công nghệ của hệ thống thông tin về không gian trong lĩnh vực khai thác mỏ đã đạt được nhiều thành tựu trong những năm gần đây nhưng vẫn còn tồn tại nhiều vấn đề như nhu cầu lặp trong xây dựng dữ liệu, khó khăn phân chia dữ liệu, cô lập thông tin, không tương hợp hệ thống . . . Do vậy, cần thiết phải sử dụng một Nền tảng Phân chia Thông tin Phân tán – DISP (Distributed Information Sharing Platform) nhằm tích hợp thông tin về không gian và thuộc tính về thông gió kết hợp với sự quản lý về chống cháy mỏ, chống bụi và nổ khí, kế hoạch hóa và thiết kế mỏ, quản lý an toàn, cơ sở dữ liệu về không gian, có khả năng nội bộ hóa, số hóa, tiêu chuẩn hóa và hiển thị hóa. 
Giám sát thời gian thực và điều khiển từ xa các quá trình khai thác mỏ
Việc giám sát các thông tin sản xuất mỏ đòi hỏi việc giám sát thời gian thực, môi trường, thiết bị và các quá trình khai thác. Một hệ thống thông tin quản lý, hệ thống điều khiển tự động và hệ thống giám sát an toàn được tích hợp trên một nền tảng vận chuyển thông tin tốc độ cao, nó được dựa trên một Ethernet công nghiệp hầm lò (Tan, 2006).
Sự khác biệt giữa thông tin hóa và tự động hóa ngày càng trở lên không rõ ràng. Theo yêu cầu của Hệ thống Sáu (Six System), trên 90% doanh nghiệp mỏ đã tiến hành xây dựng một nền tảng mạnh về kiểm soát tự động hóa, quan trắc và điều độ. Một nền tảng giám sát an toàn liên quan đến một hệ thống giám sát khí mỏ, hệ thống quản lý vị trí nhân sự, hệ thống giám sát cháy mỏ, hệ thống quan trắc vách lò, hệ thống quan trắc nước ngầm. Một nền tảng tự động hóa liên quan đến một hệ thống tự động hóa đào lò liên tục, hệ thống cung cấp điện trong hầm lò và trên mặt đất, hệ thống vận chuyển than và thiết bị, hệ thông cung cấp nước, hệ thống quạt hút … Hầu hết các mỏ than đều đã lắp đặt các hệ thống giám sát vô tuyến và xây dựng các trung tâm quan trắc và điều khiển được trang bị những màn hình lớn.
Công nghệ thông tin liên lạc không dây tại các mỏ than hiện cũng đang được phát triển nhanh chóng. Một số dạng thông tin liên lạc không dây đang được triển khai như mạng LAN, Intercom, PHS, SCDMA và NPG. NPG, tuân theo các tiêu chuẩn của Hiệp hội Viễn thông Quốc tế. Viện Nghiên cứu Khoa học Than, Viện Nghiên cứu Tự động hóa Changzhou (CCRI), Trường Đại học Mỏ và Công nghệ Trung Quốc và nhiều doanh nghiệp khác đã ứng dụng công nghệ NPG trong thông tin liên lạc không dây tại các mỏ than của Trung Quốc (Sun, 2010).       
Nhận biết, phát hiện và dự báo những rủi ro chính
Trong những năm gần đây, ngày càng nhiều mỏ than buộc phải khai thác ở độ sâu lớn. Dưới ảnh hưởng của ứng suất lớn, áp suất khí cao, áp lực nước rò rỉ mạnh, các tai nạn như va đập đất đá, phụt khí – than, bục nước có xu hướng tăng mạnh, việc chống giữ an toàn các đường lò trở lên khó khăn. Môi trường khai thác mỏ ngày càng phức tạp và các vấn đề về an toàn ngày càng trở nên dễ nhận biết. Hiện nay, số lượng các vụ tai nạn tại mỏ than  ở Trung Quốc đang tăng mạnh. Cơ sở dữ liệu của các trung tâm thông tin mỏ than đã tạo ra một khối lượng lớn các số liệu về thời gian thực, không gian và lịch sử, đòi hỏi những phân tích và ứng dụng tổng hợp, đặc biệt là đối với những phân tích và dự báo về phụt khí và than, khu vực có tiềm ẩn về khí mỏ, sự cố về nước và áp lực mỏ. Hiện nay, trong lĩnh vực nghiên cứu, Trung Quốc đã có những tiến bộ đáng kể.  
Kết nối mạng đa mức độ trong việc quản lý sản xuất mỏ than
Kể từ khi Chính phủ nhấn mạnh tầm quan trọng của sản xuất an toàn, các công ty khai thác than và các mỏ đã quan tâm nhiều đến công nghệ thông tin. Kết quả là, họ đã xây dựng mạng LAN riêng biệt và sử dụng nó để thâm nhập các hệ thống giám sát an toàn. Tuy nhiên, do lợi ích và việc giám sát an toàn không thường xuyên, các mỏ than đã giấu giếm và bỏ qua các số liệu quan trắc quá tầm cũng như các tai nạn xảy ra thường xuyên. Bằng cách sử dụng các tiện ích của những hệ thống kết nối mạng đa mức độ tại mỏ than, công tác giám sát an toàn mỏ than được tiến hành thông qua việc kiểm tra lực lượng lao động, thiết bị khai thác, điều kiện làm việc và những thông tin khác tại các vị trí trong hầm lò. 
Kết nối mạng quan trắc an toàn mỏ than đã thực hiện được việc liên kết các hệ thống quan trắc và phân chia nguồn. Hệ thống cũng xây dựng các báo cáo về sức khỏe nghề nghiệp tại các mỏ than, nhận biết cấp độ khí mỏ, tiêu chuẩn hóa chất lượng an toàn, khảo sát rủi ro, tai nạn và xử lý. Thông qua việc sử dụng các tính năng của mạng kết nối này, các cơ quan điều hành trong Chính phủ và các tập đoàn khai thác than có thể tiếp nhận các thông tin về sản xuất an toàn từ các mỏ hầm lò; có thể quan trắc khí CO và một số khí độc khác; có thể theo dõi hoạt động của công nhân hầm lò; có thể đánh giá được mức độ rủi ro và có thể chủ động phân tích các thông tin quan trắc một cách hệ thống, từ đó, đề xuất hướng giải quyết.
Thông tin sản xuất an toàn từ 2D đến 3D        
Với sự phát triển của công nghệ 3D, công nghệ thực tế ảo và hiển thị hóa và ứng dụng nó hiện đang giành được vị trí quan trọng. Một hệ thống hiển thị hóa 3D là một phần quan trọng trong việc xây dựng một mỏ số hóa. Một hệ thống hiển thị hóa 3D, được xây dựng dựa trên sự kết hợp của thực tế ảo, hiển thị hóa và công nghệ GIS, đã đạt được sự hiển thị tích hợp và mô hình hóa nhanh về các mô hình địa chất hầm lò, đặc điểm địa hình, mô hình thiết bị … dưới dạng 3D. Nó mô tả bề mặt địa hình mỏ và thực địa trong lò với độ phân giải khác nhau, tại thời điểm và vị trí khác nhau, sử dụng màn hình thông tin thời gian thực 3D. Đồng thời, nó cũng tích hợp được các số liệu về địa chất, khảo sát, thiết kế, khai thác, thông gió, an toàn, điều khiển, phân phối điện tại các mỏ than và nhận biết các chức năng xử lý, chia sẻ, phân bố và quản lý dữ liệu, quyết định thông minh và phối hợp hành động trong một môi trường ba chiều.  
Cùng với việc ứng dụng hiển thị hóa, thông tin từ các hệ thống chuyên ngành khác nhau sẽ tiếp cận các hệ thống quản lý thông tin hiển thị hóa 3D để đưa ra quyết định. Một hệ thống hiển thị hóa sẽ giúp dễ dàng thực hiện mục tiêu quản lý số hóa và thông minh hóa mỏ than, loại bỏ tư duy về quản lý và sản xuất mỏ than truyền thống, nâng cao hiệu quả trong quản lý doanh nghiệp, cải tiến và đổi mới công nghệ. Kết quả là, giúp nâng cao tính cạnh tranh của các doanh nghiệp. 

Tiêu chuẩn hóa thông tin mỏ số hóa
Trong việc xây dựng mỏ số hóa tại Trung Quốc, việc xây dựng tiêu chuẩn hóa thông tin là vấn đề quan trọng. Đối với mỗi tập đoàn khai thác mỏ, viện nghiên cứu hay cơ quan tương ứng, đều đã xây dựng thông tin riêng, quy hoạch tổng quan và thiết kế cao cấp, sao cho sự tương kết giữa các dạng của hệ thống đều có thể có. Các dạng dữ liệu khác nhau, sai lệch về sự tương kết dữ liệu và chất lượng dữ liệu, những khác biệt trong phân loại dữ liệu không gian và dữ liệu khác và sự không phù hợp của cấu trúc bảng cơ sở dữ liệu và các tiêu chuẩn mã hóa đều ảnh hưởng các hiệu ứng ứng dụng và truyền bá của hệ thống. Do các tiêu chuẩn thông tin sản xuất an toàn không theo kịp nên thật khó để thực hiện việc chia sẻ thông tin và hợp tác giữa các doanh nghiệp. Tiêu chuẩn TC211, T.120 và OGC và các tiêu chuẩn thông tin quốc tế có thể lựa chọn đối với việc áp dụng thông tin mỏ than. Tuy nhiên, các định mức và tiêu chuẩn này vẫn không thể đáp ứng các yêu cầu thực tế của một mỏ số hóa. Trên cơ sở tiêu chuẩn hóa thông tin quốc gia hiện có, việc nghiên cứu các tiêu chuẩn đối với việc ứng dụng mỏ than số hóa đã được tiến hành có tính đến các tính chất mỏ than thông dụng và đặc thù, chủ yếu bao gồm các thông tin về kỹ thuật sản xuất an toàn, tiêu chuẩn tiếp nhận thông tin, tiêu chuẩn hệ thống quan trắc và các tiêu chuẩn siêu dữ liệu tương ứng. Hiện nay, Trung Quốc đã ban hành một loạt các tiêu chuẩn đối với ngành than. Trong năm 2011, đã đặt ra một yêu cầu về công nghệ kết nối mạng đối với hệ thống giám sát an toàn mỏ than với các tiêu chuẩn dữ liệu thống nhất về giám sát an toàn, định vị nhân sự và sản lượng than. Ngoài ra, Hiệp hội Công nghiệp Than Trung Quốc cũng đã ban hành một tiêu chuẩn công nghệ về xây dựng các mỏ than an toàn và hiệu quả cao, trong đó có đề cập đến các đặc tính kỹ thuật về vấn đề thông tin hóa. Tập đoàn khai thác mỏ Shenhua và một số tập đoàn khai thác mỏ quy mô trung bình khác cũng sẽ triển khai các tiêu chuẩn phù hợp khác.           
3. TỪ KHAI THÁC SỐ HÓA ĐẾN KHAI THÁC MỎ THÔNG MINH
Khái niệm “Hành tinh thông minh” (Smarter Planet) lần đầu tiên được Sam Palmisano, Tổng Giám đốc kiêm CEO của IBM nêu ra vào năm 2008. Tháng Giêng năm 2010, trong bài phát biểu của mình tại hãng Chatham, Sam Palmisano đã chú trọng đến những sáng kiến mà theo đó, các nhà lãnh đạo đã tạo ra các hệ thống thông minh để giải quyết các vấn đề nổi cộm nhất của hành tinh. Trái đất số hóa (Digital Earth) kết hợp công nghệ cảm biến từ xa, các hệ thống thông tin địa lý và kết nối mạng với sự phát triển bền vững, tạo ra một kết cấu cơ bản đối với công nghệ thông tin hóa toàn cầu. Kết hợp Trái đất số hóa (Digital Earth) với IOT và điện toán đám mây tạo nên Hành tinh thông minh (Smarter Planet). Ngày nay, Trái đất số hóa đang được chuyển đổi thành Hành tinh thông minh. Dựa trên kết cấu xây dựng lên Trái đất số hóa, Hành tinh thông minh tích hợp thế giới thực với thế giới số hóa thông qua liên mạng. Thực tế là, nó phát hiện ra các trạng thái và mức độ thay đổi khác nhau của con người và đối tượng trong thế giới thực, tiến hành những tính toán và kiểm soát phức hợp nhờ Điện toán đám mây và cung cấp những dịch vụ thông minh cho sự phát triển xã hội và cuộc sống cộng đồng.           
Liên mạng đối tượng
Liên mạng đối tượng IOT (Internet of Things) đòi hỏi các đối tượng có thể nhận dạng được và hiển thị ảo của chúng trong một cấu trúc tương tự liên mạng. Thuật ngữ IOT lần đầu tiên được Adam Baumgarten sử dụng vào năm 1999. Khái niệm này đã phá bỏ suy nghĩ truyền thống, trong đó, cấu trúc hạ tầng vật lý được sử dụng tách biệt với cấu trúc hạ tầng công nghệ thông tin (IT). Nền tảng của Trái đất số hóa là việc xây dựng Cấu trúc hạ tầng Thông tin Quốc gia và Cấu trúc hạ tầng Dữ liệu Không gian Quốc gia. Trong IOT, bê tông cốt thép, cáp, chíp và mạng băng thông rộng được tích hợp như một cấu trúc hạ tầng thống nhất. Theo nghĩa này, cấu trúc hạ tầng dường như giống với một trái đất mới, trong đó, thế giới tồn tại với những hoạt động như quản lý kinh tế, hoạt động sản xuất, quản lý xã hội hay thậm chí, cả cuộc sống riêng tư. Cũng giống như  nước, điện và khí đốt, IOT sẽ trở thành một dạng cấu trúc hạ tầng mới. IOT là tiến bộ thứ ba trong ngành công nghiệp thông tin trên thế giới sau máy tính, Internet và mạng thông tin liên lạc di động. Một mặt, nó sẽ giúp nâng cao hiệu quả kinh tế và giảm chi phí, mặt khác, nó có thể tạo ra những hỗ trợ kỹ thuật trong việc hồi phục nền kinh tế toàn cầu.
Điện toán đám mây
Điện toán đám mây là việc sử dụng tài nguyên tính toán (phần cứng, phần mềm) được chuyển giao như một dịch vụ trên một mạng (điển hình là Internet). Người sử dụng có thể nhận được lợi thế để truy cập các chương trình ứng dụng thông qua các thiết bị kết nối tại bất kỳ vị trí nào. Điện toán đám mây là sự triển khai tính toán phân tán, tính toán song song và tính toán mạng lưới. Hiện có nhiều dạng điện toán đám mây, như Dịch vụ Cơ sở dữ liệu (DBaaS), Dịch vụ Phần mềm (SaaS), Dịch vụ Nền tảng (PaaS) và Dịch vụ Cấu trúc hạ tầng (IaaS).      
Mỏ thông minh
Chiến lược của IBM về Hành tinh thông minh đòi hỏi sự hình thành một công nghệ IT mới có thể được sử dụng trong mọi bước tiến của cuộc sống. Các cảm biến cần được gắn chặt vào các đối tượng như mạng lưới truyền tải điện năng, đường sắt, cầu cống, đường hầm, nhà xưởng, hệ thống cung cấp nước và các đường ống dẫn dầu và khí đốt và được kết nối để tạo ra IOT. Cùng với sự phát triển liên tục công nghệ thông tin, mỏ số hóa hiện đang hướng tới mục tiêu mở rộng thông tin, tích hợp cao, ứng dụng tổng hợp, điều khiển tự động, lập báo cáo dự báo, và đưa ra quyết định thông minh. Công nghệ IOT và Điện toán đám mây đã mang lại những cơ hội lớn đối với mỏ số hóa. Mỏ thông minh sử dụng Điện toán đám mây, IOT, thực tế ảo, các hệ chuyên gia và hỗ trợ quyết định nhằm đạt được quyết định thông minh và quản lý sản xuất than.    
Mỏ thông minh có thể được chia làm ba phần chính: trang thiết bị, kết nối và thông tin. Trang thiết bị là toàn bộ đối tượng trong quá trình sản xuất mỏ, bao gồm hàng loạt thiết bị điện và cơ, những thông tin về quan trắc và kiểm soát các rủi ro chính trong hầm lò như nước ngầm, cháy mỏ, khí mỏ, độ ổn định nền lò. Kết nối là sự tương kết tổng hợp, trong đó, có sự tương kết giữa con người và đối tượng và giữa các đối tượng với nhau. Nó bao gồm sự tương kết các hệ thống tự động hóa tích hợp mỏ than và phát hiện trực tuyến, hệ thống truyền thông tốc độ cao, hệ thống định vị nhân sự, hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu, hệ thống xử lý dữ liệu chuyên ngành (trắc địa, thông gió, khai thác, vận tải, điều độ cơ – điện, cảnh báo tai nạn, cấp cứu, quan trắc và kiểm soát, tự động hóa văn phòng ….), hệ thống hỗ trợ quyết định …, nhằm đạt được sản xuất an toàn, năng suất cao và hiệu quả (SUN, 2011).
4. MÔ HÌNH VÀ KẾT CẤU KHAI THÁC MỎ THÔNG MINH  
Mô hình và kết cấu khai thác mỏ thông minh gồm ba lớp, lớp dưới cùng là lớp các thiết bị cảm biến và truyền dữ liệu, liên kết các dữ liệu của thiết bị trên mặt đất và dưới hầm lò trong một mạng công nghiệp và truyền các dữ liệu về quan trắc và kiểm soát an toàn và tự động tích hợp tới các trung tâm quản lý dữ liệu. Lớp giữa là lớp tích hợp và phân tích dữ liệu, thực hiện việc phân chia tối đa các dữ liệu chuyên dụng, dữ liệu quan trắc và dữ liệu kiểm soát dựa trên GIS 3D, lưu giữ các dữ liệu trong một nền tảng dịch vụ đám mây dựa trên GIS 2D và VGIS và cung cấp dịch vụ cho các quá trình khai thác, quản lý và đưa ra quyết định tại một mỏ than. Trên cùng là lớp ứng dụng, với chức năng đương đầu với mọi đặc tính tại một mỏ than và đưa ra quyết định.          
Các công nghệ chính của khai thác mỏ thông minh được thể hiện chi tiết trong các phần sau đây:
Kết cấu nền tảng dịch vụ khai thác mỏ thông minh dựa trên IOT
Dựa trên ý tưởng “Dịch vụ theo yêu cầu, tính toán theo yêu cầu”, nền tảng dịch vụ khai thác mỏ thông minh hướng tới việc thực hiện toàn bộ quá trình khai thác mỏ “tìm kiếm, mô tả, khởi động, thực hiện, giải quyết”, hệ thống kỹ thuật nghiên cứu và các phương pháp thực hiện lớp tài nguyên, lớp nguồn, lớp tri thức, lớp dịch vụ và lớp người sử dụng.
Hệ thống tích hợp phát hiện dữ liệu trực tuyến và công nghệ nhận biết nguồn rủi ro 
Dựa trên các mạng cảm biến công nghiệp và các mô hình địa chất 3D, một hệ thống tích hợp mạng cảm biến chẩn đoán trực tuyến có thể được tạo ra nhằm phát hiện các nguồn nguy hiểm và các đối tượng không gian (như khu vực có chứa nước ngầm, rủi ro cháy mỏ, nổ khí, sụt lún nền, nhân sự …) trong thời gian thực nhằm nhập dữ liệu cơ bản cho điện toán đám mây. Các nguồn rủi ro trong hầm lò có thể được định vị và nhận biết, ví dụ như các khu vực tích tụ khí cao, khu vực có nguy cơ bục nước, sập lở đất đá ….bằng việc sử dụng các công nghệ địa vật lý và cảm biến từ xa.
Nền tảng 2D GIS/VGIS cho mỏ than dựa trên Điện toán đám mây
Dựa trên cơ sở các yêu cầu của Điện toán đám mây,  các dịch vụ tiện ích và  thời gian thực và đối với kỹ sư, kỹ thuật viên và các nhà quản lý các mỏ than được cung cấp, thực hiện Dịch vụ Phần mềm (SaaS). Việc quản lý thông tin trong sản xuất an toàn mỏ than không chỉ bao hàm những lĩnh vực và phòng ban chuyên môn hóa mà còn có những yêu cầu về mức độ ứng dụng khác nhau. Về tổng thể, ngăn chứa các dữ liệu không gian mỏ than liên tục được cập nhật những thay đổi trong thông tin về khai thác trong suốt quá trình đào lò và khai thác, những ứng dụng khác nhau cũng được chủ động cập nhật nhằm khai thác mỏ khoa học và an toàn. Công nghệ mỏ thông minh không chỉ xử lý các dữ liệu hai chiều mà còn sử dụng thực tế ảo để trình diễn các dữ liệu mỏ 3D, chia sẻ và thay đổi các dữ liệu 2D và 3D.
Xử lý thời gian thực và công nghệ phân tích thông minh trong khai thác than
Các mô hình địa chất than 2D và 3D độ phân giải cao hay các mô hình đường lò được tự động chỉnh sửa. Cũng tương tự như vậy đối với các mô hình đặc biệt về “khai thác, đào lò, cơ điện, vận tải, thông gió” và các mô hình thuộc tính không gian về các nguồn rủi ro như khí mỏ, nước ngầm ….      
Phân tích tổng hợp, công nghệ đánh giá và tiền cảnh báo đối với các rủi ro chính
Các dữ liệu phát hiện trực tuyến đa nguồn của mạng cảm biến được bổ sung vào các mô hình địa chất. Các hệ thống mô phỏng và tính toán số kết hợp, các hệ thống trắc địa và địa chất, hệ thống thông gió, hệ thống thoát nước, hệ thống vận tải, hệ thống cung cấp điện và hệ thống thông tin liên lạc với sự phân tích không gian GIS cần thiết được áp dụng để chẩn đoán lỗi của thiết bị, đường và mạng thông gió và cảnh báo trong khai thác tại các khu vực có nguy cơ về khí mỏ và nước ngầm. Dựa trên các kết quả phân tích không gian GIS, có thể tự động thực hiện các kế hoạch phòng ngừa và cấp cứu mỏ./.
Quốc Trung (biên dịch)
Nguồn: Báo cáo khoa học tại
Hội nghị Khoa học Kỹ thuật Mỏ quốc tế lần thứ 23,
Montreal, Canada – 2013