一、项目简介
在国家大力推行智慧矿山的时代背景下，安全保障是构建智慧矿山的前提保障。但节约资源也是相应国家号召的重中之重。利用新型的5G技术打造定量开采的开采系统，既能节约资源，又能高效的完成工作需要。
二、项目实施的目的、意义
目的：
据国家矿山安全监察局通报2020年全国矿山安全生产工作情况统计：2020年，全国共发生煤矿事故122起、死亡225人，同比下降28.2%和28.8%，百万吨死亡率0.058，下降30.1%。其中在遇难的225人中有百分之90以上的员工均为矿井工人。通过2020年山西特大煤矿安全事故案例可看出今年1月至11月，发生较大事故4起，致15人死亡，其中，瓦斯事故、水害事故、顶板事故和其它事故各1起。这冰冷的数字和令人感到惋惜的事故报告警醒这人们安全生产的重要性。这也促使推动了安全生产系统的脱胎换骨和改革。随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，为了响应煤矿无人化开采，我国在研究安全高效无人综合开采技术与装备上取得重大成果，推动煤炭行业机械化、自动化程度的进展，也使得安全系数大幅提高。根据采煤机智能化的的要求主要从以下几个方面技术进行研究采煤机的智能感知、控制、截割，远程可视化监控，综采物联网技术等方面进行研究，为实现无人化综采工作提供有利保障。
意义：
煤矿产业是一个国家经济发展重点，但煤矿开采却是一个高危企业。目前大部分煤矿开采工作仍为人工开采，受瓦斯爆炸，煤矿坍塌，地下水喷发等潜在威胁影响，工人的生命安全受到了巨大威胁。因此，将5G技术和智能无人采煤机结合，构建无人化综采工作面，实现煤矿无人开采的前景十分广阔。
目前我国对于煤的开采方式主要是深井开采，煤矿中还含有很多的化学元素，在地下深处经常会有含量不等的瓦斯存在。瓦斯在深井这种相对密闭的空间中如果遇到明火或者高温热源，很容易发生爆炸，造成人员伤亡，同时还需要进行事后处理，严重影响开采进度。工人在井下作业也会因为长期待在不好的环境中，对其身心造成不良影响。尽管现在我国采煤的设备是采煤机，但是在实际开采过程中，还是需要人工操作，为了避免开采时可能造成人员伤亡，研发人员已经在积极开发高端技术。目前采煤机智能化技术的发展方向在于利用预设程序和指令让系统能够对井下环境进行感知，并且通过互联网技术将信息传递给地面控制端，这样工作人员就能在不深入的情况下也能快速得知井下的具体情况，并根据实际情况设计出最佳的开采方案。随着我国经济不断发展与经济模式的转变，煤炭行业也面临着巨大转型，由粗放型向集约化、精细化方向转变，由于我国现阶段多数煤矿仍以井下工人开采为主的采煤模式，井下环境恶劣，危险性高，每年都有数百的矿工失去生命，所以互联网+智能化开采成为煤炭安全高效开采的发展方向与必然趋势。煤炭作为重要的战略资源，一直存在着很高的经济价值。我国资源禀赋的特点是富煤、贫油、少气，已探明的储量占世界煤炭储量的13.3%，可采量位居第二，产量位居世界第一位，出口量仅次于澳大利亚而居于第二位，在2018年，我国生产煤炭38.46亿吨，约占世界总产量的47.3%。因此煤炭行业在我国能源消费中占据主导地位，在过去40年的经济发展过程中，煤炭占据能源消耗的70%。近几年，原煤的产量呈波动态势，2013年原煤产量为39.74亿吨，而到2016年跌至34.11亿吨，下跌了14.17%，但是到了2019年，原煤产量上涨到了38.5亿吨。随着我国当前工业的持续性发展，露天煤矿开采工作逐渐显得尤为重要，为了从整体上提高露天煤矿开采工艺的水平，应当从当前露天煤矿开采工艺的现状以及设备的应用情况进行有效的优化以及更新，从而使得露天煤矿开采可以符合我国当前工业的发展方向以及发展要求，有效地提高露天煤矿开采量，推动我国工业的再一次发展。要开发出煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术。能够大幅度提高采煤工作效率，而且在生产过程中能够科学的监控各种集成设备，科学的调配各种资源。
三、项目研究现状与分析
研究现状：
（1）实验设备
目前我院实验室具备采煤机牵引机械传动系统、液压系统、牵引传动系统等设备，为了项目研究和设计，只需购买与实验相关的喷雾冷却系统的部件和无人驾驶系统的电路元件，以及电动螺丝刀、综合工具箱等实验工具。
（2）实验条件
我院各级领导大力支持黑龙江省大学生创新创业训练大赛，为课外科技小组提供了200m2以上的免费实验用房，提供全时水电支持。
创新点分析：
（1）利用5G网络技术来代替人为的采煤机操作。减少了人员非必要伤亡以及改善了我国煤矿企业的进一步改革，进而节约煤炭资源。
（2）当采煤机在作业时，能够对采煤量有严格的把控，做到不浪费不流失。严格把控我国非可再生资源的用量。
该作品主要结合5G技术实现矿井下人工零操作的改革，在国家大力推行发展“智慧矿山”的背景下，在作品既响应了国家的号召也对矿井人员的工作安全做了进一步的提高和改善。减少了非必要的人员伤亡。
在对采煤量进行统计与控制，能够更好的节约资源，也对运输系统上的一线工作人员的工作量有了减缓作用。
四、项目研究内容和目标
（1）项目研究的内容
采煤机是采煤的必要条件之一，安全系统对矿井生产的安全性起着至关重要的作用。无人采煤机是在采煤机基础上用以智能化使在矿井安全生产和人生安全的必要保障，从而对其进行一定程度的预防。只有研究出一下内容，才能更好的保障设备的安全性，使其充分的发挥作用
（1) 研究采煤机开采系统的内部结构。
（2) 研究量产定产的工作原理
（3) 将智慧矿井与采煤机相结合
（4) 研究该系统的可靠性，为该系统的研究提供可靠性
(2)项目研究的目标
能够帮助传统矿业在生产从供应链到监控安全等方方面面得以提升，以优化管理、提升工作效率、节省企业成本，然后推动整个行业的可持续性发展。此外，自动化开采技术可以把员工从艰苦的工作环境和高强度的体力劳动中解放出来，最大程度实现“无人则安、人少则安”，使整个矿山都在智慧无人系统和智慧设备下操作完成。
一是设计出无人采煤机缩小比例模型，以便在智慧矿山使用过程中的能够快捷，更加减少了人员的伤亡和提高安全系数。
二是设计出定量系统，做到资源不浪费。能够对产煤量进行实时监控
（1） 让该采煤机系统能够与上市公司进行合作，完成大学生自主创新创业
（2） 使该系统出现在大众视野内，应用与大众
（3） 减少人员伤亡，增强矿井人员的安全
（4） 节约资源，降低污染，号召国家的政策
（5） 这项技术能够结合自动驾驶，方便于未来自动驾驶的运营
五、经营风险与对策
（1）竞争风险：
先阶段贵州省首先打开局面，2018年底，贵州省提出打造十大千亿级“产业航母”，入列的基础能源产业，到2022年产值将达到2200亿元，其中煤炭产业产值将达到2000亿元。贵州将在2022年左右实现煤炭开采100%机械化，2030年左右实现“井下无人地面无煤”。不过，仅仅从装备层面，显然不能完全实现无人化开采，必须从方法论上进行革新，从工法、规程上进行改进，以技术创新和制度创新“双轮驱动”推动产业变革。
（2）市场预测能力风险：
目前，我国对于无人采煤机技术的实施还停留在技术方面，但技术方面已经成熟，对与市场预测还无较大风险把控。
（3）人员管理风险：
虽然技术已经成熟，但对于管理人员和人员管理来说，如何管理还是有一定的风险，还是基于如何正确的去运行管理。 （4）经营风险：
技术成熟后，经营是会存在着对于技术无法切实掌握而导致的效益问题
（5）财务风险：
此设备的进货价格会高于人工采煤机，若无法正确和规范且全面的运行，会导致高投资低收入的风险
（6）退出策略：
无
（7）其他风险：
无
