关键词： 物联网； 煤矿企业； 安全生产 ；“感知矿山”
0 引 言
煤矿安全生产，关系到人民群众的生命和财产安全。由于煤炭生产系统复杂，工作场所黑暗狭窄、人员集中、采掘工作面随时移动，加之地质条件差，在生产中不断出现新情况和新问题，如不及时采取相应的有效措施，可能会导致重大灾害事故，这些给安全工作带来了极大的困难。近年来，由于政府对煤炭生产技术的重视，铜川市煤矿安全生产形势呈现逐年好转 ，但与其他地方相比仍有一定差距，安全形势亦不容乐观。如何利用先进的信息技术手段，扼杀煤矿事故，提高煤矿的安全生产水平，成为目前摆在我市煤矿监管部门和煤炭生产企业面前的一道难题。
1 物联网技术与“感知矿山”
为了更好地推进铜川市煤炭产业的可持续发展和社会的稳定，信息化将成为其必然选择。目前，由于资金、观念等因素的制约，铜川市煤炭行业数字化进程缓慢，企业数字化装备缺乏，管理手段落后，安全问题尤为突出。为了改善煤炭工业这种落后的安全监测及管理手段，必须引入新的技术进行改造。物联网技术是当前大家公认的首选技术。传统煤矿管理信息系统一直是将物理基础设施和信息基础设施分开，物联网概念的引入打破了传统的思维模式。对煤矿安全生产而言，在物联网时代，人员、设备、矿井基础设施等将借助物联网技术形成一个互相通信、互相协同的整体，从而实现智能高效的矿山安全生产管理。物联网概念为建立煤矿安全生产与预警救援新体系提出了新的思路和方法。物联网就是“物物相连的互联网”，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的网络。其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器及信息传感设备，按约定的协议，把任何物品和互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络称为物联网。将物联网技术应用于煤矿安全生产和管理，俗称“感知矿山”。
“感知矿山”通过全面感知，对煤矿（地面、井下）安全生产、煤炭行业综合信息化、煤炭产量监控、人员定位、无线通信、设备综合自动化、环境安全监控、矿压监控等全面感知，并通过高速网络实现全面覆盖，同时还具有直观形象的应用，通过3D GIS实现全面展示矿区全息，来全面感知矿山。 “感知矿山”不仅提高矿山的安全管理水平，更多的是涉及到生产，如利用信息技术、网络技术以及传感网络对矿区煤运皮带、煤仓、洗煤厂、水仓、变电站等各个生产相关设备系统的感知和控制，实现了煤矿信息系统的一体化、自动化和智能化。
2012年，笔者到徐州夹河煤矿考察物联网，矿方技术人员手持一台平板电脑，熟练地用手指滑动屏幕向我们展示着，瓦斯监控系统、人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统显示出实时的数据，同时，监控视频实时、画面流畅、清晰度高，系统操作也极为简单。看来，无论想看什么情况，都可以足不出户由这台小小的平板电脑代劳，这套系统完全实现了移动监控，真正将煤矿安全装在了“兜”里。也就是说，只要有手机网络信号覆盖，这套监控系统便有用武之地，“千里眼”“顺风耳” 是这样炼成的。这说明它不仅仅是一个将井下监控系统的数据传输到手机上的软件，是移动互联技术在煤矿安全领域的有益尝试，是转变传统工作方式的技术进步，是高新技术在传统行业的示范应用，其移动信息化所能带来的实时便捷的信息获取、处理和传递这一天然优势，突破了企业安全管理的困境，满足了传统信息化管理手段，让实现煤矿企业本质安全管理成为可能。
2 物联网技术的优势
物联网技术赋予物体智能特性，并将物体通过计算机通信网络与信息系统连接起来，实现了人与物体的沟通和对话，甚至实现物体与物体互相间的沟通和对话。它主要表现为：
2.1 一体化
它将复杂的人与物的对象连接到互联信息网络中，实现一体化的信息管理与控制。
2.2 自动化
实现井下电力、通风、排水、提升和运输系统井下无人值守的远程自动化控制，实现生产设备的智能控制、生产流程的优化调度和煤矿安全的智能保护。
2.3 可视化
实现对煤矿地理信息、工作区形态、机械设备的配备与运转状况、井下人员跟踪定位的全景显示。
因此，煤矿的可视化监控、人员设备定位、灾害预警、救灾应急指挥、智能生产调度等方面迫切需要提供一个全方位的信息感知网络、智能化的信息管理系统和支持智能化决策辅助，从而提高煤矿的安全管理水平，减少安全事故发生，降低事故人员伤亡，提高灾后抢险救援的科学性和有效性。
物联网技术还为煤矿安全监督管理引入了新的理念、新的技术和新的方法。把感应器嵌入到煤矿安全监控系统中，感知煤矿人员、机械、环境方面的各种状态信息，将现有分散、独立、单一的网络监管平台提升为系统、开放、多元的综合网络监管平台，实现人与机械、环境等物理系统的整合，物与物、人与物的互联互动，从而保证煤矿的安全生产，实现安全监督管理中“物物互联、智能感知、物物互动、智慧处置”的设想。
2011年5月**煤矿开始扛起建设数字化矿山这面大旗，于**煤矿来讲，与其说这是一副千钧重担，不如说这是一次快速发展的机遇。
----雄关漫道真如铁，而今万事从头越。**煤矿的使命是建设国内第一座数字化智能矿山，当时在同行里没有任何可以值得借鉴的经验，一切都只能从零开始，只能靠自我摸索，自我实践，自我修正，来一步步推进数字化矿山建设。当困难如山般压来时，**煤矿人没有被困难所吓倒，没有退缩，更没有裹足不前，而是拿出横刀立马、敢为人先的勇气，披荆斩棘，克服万难，发扬神东精神，一步一个脚印，集大众智慧，靠科技攻关，历时6年多，硬是把**煤矿打造成了国内知名的数字化矿山典范。
----没有比人更高的山，没有比脚更长的路。数字化矿山建设初期，电控系统参数技术被国外厂商所垄断、把持，不对外开放，使得煤机、支架不能准确定位，更无法形成煤机与支架的联动配合。这时，**煤矿人发挥了他的聪明才智，发扬了艰苦奋斗精神，特别是我们的技术骨干和一线工人，废寝忘食的学习，举一反三的实践，反复对比论证，逐一破解生产过程中遇到的种种难题，清除前进道路上的各种障碍，最终实现了综采工作面的自动化割煤，并总结出属于自己的十二工步割煤法。记得综采一队队长李军曾向记者介绍说：“综采工作面实现自动化割煤对我矿数字矿山建设具有里程碑式的重大意义，标志着我矿在自动化、信息化应用水平上又向前跨出了一大步，向上攀登了一个新高度。”
----“互联网＋”创新模式，为数字化矿山增添活力。在当前中国经济新常态下，“互联网＋”已融入各行各业。**煤矿数字化矿山是基于对综合智能一体化软件平台的应用，该平台是通过生产控制系统的“大脑”和生产执行系统的“双手”，互相配合，依靠分布在井下的5.7万个探头、传感器完成“大数据”采集，经过智能归类汇总，能为矿井组织生产和经营管理提数据支持和决策支持。 现在，依托手机终端e助理，就如同给管理人员加装了一双‘鹰眼’，只要有网络覆盖的地方，就可以随时了解综采、掘进、主运、供电、排水、通风等各大系统安全生产运行状态。同时，e助理还能够随时提供安全监控、人员定位、工业电视等实时状况，一旦出现异常，e助理可以清晰地显示设备故障点，减少井下员工判断故障的时间，做到机电设备维护早提醒、早预防、全覆盖，实现井下与地面各类信息的互通有无。
关键词：智慧矿山；LTE无线专网；数据传输
中图分类号：TN 929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）01-0020-01
智慧矿山是利用信息技术、通信技术、物联网技术、云计算技术等，对矿山开采运行过程中各项关键信息进行采集、分析并对监测、监控、管理、调度等需求做出智能响应，从而实现矿山生产管理的自动化、智能化和无人化，为矿山中的工作人员创造更美好的具有安全保障的工作环境，促进矿山开采与利用和谐、可持续成长。
智慧矿山的实现基础之一是实现信息的网络化传输。传统的矿区信息化程度不高，企业员工办公及沟通效率低下，特别是对于露天矿，传统的有线网络无法适应矿区环境多变的作业环境，而一般无线技术存在覆盖半径小、稳定性可靠性差、带宽小、支持业务单一等问题，导致通信网络不畅、通信手段单一，无法有效支撑矿山开采生产过程的各类信息化应用。利用LTE技术搭建的无线局域专网能够解决上述问题。
1 技术特点
LTE无线局域专网主要采用TD-LTE的关键技术来保证网络语音集群功能的高效性和网络的安全可靠性，如正交频分多址技术、链路自m应技术、MIMO技术、小区间干扰抑制技术。其技术特点如下：
1.1 良好的移动性能
LTE无线局域专网工作频段为1785MHz～1805MHz，带宽达到20MHz，提供50Mbps上行和100Mbps下行的峰值速率，为应用终端在120km/h速率下提供高性能服务，在120～350km/h速率下保持蜂窝网络业务性能。
1.2 支持多业务需求
LTE无线局域专网具备较强的数据吞吐能力，能够提供物联网数据采集、多媒体集群调度、高清视频服务、移动互联网等多种业务，满足客户需求。
1.3 灵活的系统应用
LTE无线局域专网采用时分双工技术（TDD），可根据需要灵活配置上下行时隙资源和系统带宽，实现频带资源、频谱利用率的最佳使用；当发生突发事件时，通过QOS、GOS控制策略可以保证重要客户正常通信；具备系统扩展性好、不同规模组网灵活的特点。
1.4 良好的安全保密性
采用硬件加密、数据加密、端到端语音加密、无线空口加密等措施，保证了系统的安全可靠。
2 建设需求
（1）建设统一的LTE无线局域专网解决矿区数据传输问题，提供宽带无线传输业务，支持智慧矿山各类信息化应用的接入，具备高效可靠的数据传输、专业集群和多媒体调度能力。
（2）矿区无线局域专网的语音、数据、视频业务通过无线方式传回矿区核心机房实现数据交互，解决有线方式无法覆盖区域的数据传输问题。
（3）可通过互联网专线实现Internet接入。
（4）预留与PSTN/PLMN网关的接口，后期可通过PSTN/PLMN网关实现与公网用户语音通话。
3 建设方案
无线局域专网由应用终端、无线基站、核心网平台三部分组成：
（1）应用终端。包括CPE无线路由、车载/手持终端、移动视频摄像机等接入终端，提供语音、数据接入等功能，终端设备通过空口协议与基站进行数据通信。
（2）无线基站。包括eBBU、eRRU、天线等无线基站设备，实现接入控制、移动性控制、用户资源分配、空中接口管理等无线接入和无线资源管理功能。eRRU和天线安装在室外高点进行室外无线覆盖。eBBU通过光纤传输统一接入到核心网。
（3）核心网平台。包括一体化核心网设备、网管平台、网络设备、智慧矿山的各类应用系统。一体化核心网设备主要对网络呼叫信令进行控制并完成对数据、业务的承载，实现用户连接和管理功能。网管平台主要负责对各应用终端、无线基站、核心网平台设备实现配置管理、性能管理、拓扑管理、故障管理以及安全管理等功能。
由于LTE无线局域专网采用特定的工作频段，各应用终端需通过特定的无线频段接入基站系统。各基站通过光纤接入到核心网平台的网络交换机，由网络交换机进行汇聚后再接入一体化核心网设备。考虑到无线局域专网可靠性要求，网络设备配置2套实现设备级冗余，一体化核心网设备主要单板采用1+1主备工作方式。同时部署1套网管实现对核心网、基站的管理。系统通过互联网外部接口访问Internet网络，预留与PSTN/PLMN网关的接口。
4 结语
LTE无线局域专网具有高带宽、高保密性、覆盖范围广、支持高速移动、支持专业集群业务等技术优势，为矿区数据传输问题提供了一种解决方案。本文对LTE无线局域专网技术特点、建设需求进行了分析，提出了建设方案，为该领域类似工程提供一些借鉴和参考。
参考文献
[1]雷高.智慧矿山建设的探讨[J].铜业工程，2013（4）：43-46.
关键词：矿山；信息化；现状；对策
Abstract: China's future informationization is the inevitable trend of the development of mining, minerals is necessary for the reform of modern enterprise. Based on the present situation of the construction of the informatization of mine, and put forward the mineral information construction to go "digital, intelligent, automation" model of development, and to realize the sustainable development of mining industry informatization construction is of great significance.
Keywords: mine; Information; The present situation; countermeasures
中图分类号：TD65文献标识码：A文章编号：
1.前言
我国是矿业大国，拥有大中型矿山8000余座、小型矿山20多万个。建立于丰富矿产资源基础上的矿业是我国国民经济的基础产业，为国民经济的快速发展提供了重要的支持与保障。然而，随着全球经济一体化的迅速发展，我国矿山企业正面临着越来越激烈的市场竞争压力，大力开发矿山信息化建设已经成为矿企适应市场需求、提高自身竞争力的必经之路。2002年11月，党的十六大报告明确提出了“新型工业化道路”的概念，这是党中央为适应现代经济发展需要针对能源、矿业等传统产业所提出来的。新型工业化道路，是坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子。根据国家的战略方针，矿山信息化建设就是指大力引进先进的管理理念，积极采取现代信息技术、数据库技术、传感器网络技术、过程智能控制技术等多元化的科学技术手段，在矿企的生产经营过程中对矿区生产、经营、管理各个环节逐步实现网络化、数字化、可视化、集成化、智能化、自动化的科学管理，有效整合各方资源，达到矿企工作高效、安全、绿色环保的目标。
2.我国矿山信息化建设现状
1970年代中期，计算机开始在国内采矿工业得到应用。1990年代，随着计算机技术的迅猛发展，我国的矿山信息化进程也得到进一步深入，许多大型矿企已普遍运用大中型计算机来解决科研、设计、生产中的一些复杂的实际问题。例如，中铝山西孝义铝矿、永平铜矿等根据国际矿业标准系统进行采矿设计；德兴铜矿率先引进美国DISPLATCH系统实现了露天采矿的计算机调度。
但是，与同时期的国际先进矿业发展相比，我国的矿山信息化建设进展还是相当缓慢、信息化程度普遍较低的。具体表现在计算机软硬件功能差、技术支持不足、劳动生产率低下、人员分配不合理、管理落后、缺乏长期规划、科研滞后、产品附加值小、缺乏统一标准，等等。在经济市场化、经济全球化的浪潮席卷之下，国内多数矿山竞争力弱、亏损日益严重，面临着愈加严峻的挑战[1]。
根据1990年代著名的米歇模型标准，现代企业的信息化建设进程可以分为起步阶段、增长阶段、成熟阶段、更新阶段等四个阶段，以及技术状况、代表性应用和集成程度、数据库和存取能力、信息技术组织机构和文化、全员文化素质和信息技术视野等五个特征。由此观照我国的矿山信息化建设现状，不难发现，我国的矿企信息化建设在相当长的一段时间内还将继续处于增长阶段向成熟阶段的过渡期。所以，在矿山整体进行信息系统规划的基础上进行信息系统的集成开发是当前信息化建设的重要任务，以满足矿山各个阶层的信息需求，方便矿山向成熟阶段的信息管理提供切实有力的技术支持。
3.矿山信息化建设发展的对策和建议
打造信息化的现代矿山不是仅仅停留在用计算机代替手工工作的层面上，而是培养现代意识，最终建立一个信息数字化、管理智能化、设备自动化的时空多维的综合信息系统。具体措施包括以下几个方面。
3.1 引进现代采矿观念，构建“数字化、智能化、自动化”的矿山模式
21世纪是数字时代；21世纪的矿山，也亟需引进一种全新的、科学的采矿观念，多方合力构建一种“数字化、智能化、自动化”的矿山生产管理模式。首先，数字化矿山是一种现代化的矿山形式，它是通过各种信息的数字化为基础平台和数据仓库来实现的。它要求矿山具备相配套的软硬件条件，比如快速准确的信息采集和处理系统；高效的生产经营管理信息系统；与国际互联网有效并接的企业局域网络；能够传递声频和视频信息的、大容量、高速的双向信息通讯网络等[2]。其次，智能化矿山是在数字化矿山基础上的一种智能采矿方式，即通过智能化的采矿设备、高速的采矿工艺数据采集和处理、高度现代化的采矿调度系统三个要素来作出准确、可靠的采矿决策。其中，高度现代化的采矿调动系统尤为关键。再者，数字化和智能化的矿山建设是自动化采矿得以实现的保障。全程自动化、遥控机器人工作，是采矿等高危行业的追求，也是科技高速发展的人类社会未来发展的必然方向[3]。
3.2 加大矿业信息化建设的扶持力度
国家有关部门应根据实际情况制定相关政策制度以鼓励矿企的信息化建设；加大矿山信息化的各项投入，包括资金、设备、咨询、法律、培训、时间等等。政府部门、矿企、科技公司、高校及科研所共同合作，大力开发具有自主知识产权的、适应我国国情的软件项目。所获科研成果可先在示范或实验基地进行调适，以点带面，逐步推广。
3.3 总体规划，统一各项技术标准，保障信息化的快捷实施
矿业各阶层应加强统筹意识和全局观念，通过基础性数据的建设和完善，使矿山的生产、管理、监督、经营各个环节都统一化、标准化，达到指标规范、口径一致，合理规划财力、物力、人力。这样才有利于进一步促进信息共享和管理集成，避免了“信息孤岛”现象的加剧，规范矿企乃至全国矿业系统的信息标准化建设，以期与国际矿业标准相接轨。否则就会陷入矿井、企业、公司各方信息集成时的重叠、混乱与不兼容等问题，降低了生产效率和经济效益。
3.4 加强人才引进，培养一支专业水平高的信息化队伍
一支高素质、高水平的矿山信息化队伍，不仅包括熟练掌握高尖端科学技术的矿学人才，还包括具备现代经济意识和国际意识的金融、管理、法律人才。相关人才的培养可与高校、科研所合作，共同培养一批具有创新精神、科研精神、团队精神、安全保密意识、良好心理素质的新时代复合型人才。这样做，一方面有利于提高人员的专业技能和职业素养，另一方面也保障了校企间及时有效的技术沟通，产学研结合、互惠共赢。同时，矿企也应主动为各阶层的人员提供培训深造、技术交流的机会，努力创造安全、舒适、和谐的工作环境，保证最大程度地发挥人才潜能[4]。
3.5充分利用各种网络手段，与国际接轨
随着我国成功加入WTO，企业借助互联网和局域网等手段与各国间的经济交流日益频繁。同时，电子商务正迅速渗透到社会生活的方方面面，给全球范围内的市场经济、商业交易模式带来了划时代的变革。因此，矿企数字化、智能化、自动化的实施也就越来越依存于各种网络之中，矿企也可以借助电子商务实现跨区域、跨时空的经营管理。
4.结语
我国是一个能源、矿业富饶的大国，同时也是一个人口大国。随着经济不断发展，对不可再生的矿物、能源的需求将越来越大，当前能源资源与社会经济发展构成了尖锐的矛盾。因此，为了又快又好地提升我国矿业生产力水平和实现矿业现代化，必须加快我国的矿山信息化建设的进程，并充分意识到矿山信息化建设的意义和作用。矿山信息化建设，既是当前国内外矿产资源开发研究的热点、难点；也是化解采矿这一高危险行业风险的根本途径，是国家战略资源安全保障体系的重要组成部分，是提升我国矿山国际竞争能力的重要措施；更是提高资源利用率保持生态平衡、保证世界矿业可持续健康发展的有效举措。
当然，矿山的信息化建设是一项长期而艰难的工程，是一个全新而复杂的领域，国内许多基础理论和关键技术尚有待研究攻克。因此，我们不能满足于现有的成就，而应该正视现存问题，积极迎接各类挑战，确保矿山信息化建设稳健、快速推进。
【参考文献】
[1]王正祥,李马,杨莉萍,朱文纲等.矿山信息化建设的探讨[J].矿山机械,2008(20).
[2]赵力强.浅谈煤矿企业信息化及数字矿山建设[J].机械工程与自动化,2011(3).
关键词：数字矿山；应用前景
Abstract: the article expounds the concept of digital mining and its system architecture, with specific mine as an example discusses the process of development of digital mines and the application prospects.
Keywords: digital mine; Application prospect
中图分类号：O741+.2文献标识码：A 文章编号：
0 前言
随着计算机应用的继续普及计算计技术的不断发展，数字化、自动化、智能化已经成为当今工业生产发展的必然趋势，如何及时、正确、有效的实现数字化是当今工矿企业研讨的主要课题和重要任务。“数字矿山”模型综合考虑生产、经营、管理、环境、资源、安全和效益等各种因素，对企业优化资源配置、保障安全发展、提高经济效益、提升竞争能力起着重大作用。故“数字矿山”是当今工矿企业发展的必由之路。
1、数字化矿山原理
数字矿山以矿山系统为原型，以地理坐标为参考系，以矿山科学技术、信息科学、人工智能和计算机科学为理论基础，以高新矿山观测和网络技术为支撑，建立起并集成一系列不同层次的原型、系统场、物质模型、力学模型、数学模型、信息模型和计算机模型，通过多媒体和模拟仿真虚拟技术进行多维的表达，具有高分辨率、海量数据和多种数据的融合以及数字化、网络化、智能化和可视化的特点。它是用信息化与数字化的方法来研究和构建的矿山，是信息化、数字化的虚拟矿山，是由计算机网络来管理全部数字化信息的技术系统。通过它可以了解整个矿山系统所涉及的信息过程，特别是矿山系统多体之间信息的联系和相互作用的规律。
2、数字矿山系统构架
2.1 按结构划分
按结构划分，数字矿山自下而上可分为以下七个主层次:
(1)基础数据层，即数据获取与存储层。数据获取包括利用各种技术手段获取各种形式的数据及其预处理，如通过测量获取水平角、竖直角、斜距等，并预处理得到点的三维地理坐标，点间的水平距离，点的高程，边的方位角等；通过钻探得到的岩芯判断岩层的深度、矿物成分、分布、硬度等各项参数，绘制地质各种图纸、图表。数据存储包括各类数据库、目录库、文档文件库、图形文件库及多媒体文件库等。
(2)模型层，即表述层。如空间和矿体属性的三维和二维块状模型、矿区地质模型、采场模型、地理信息系统模型、虚拟现实动化模型等。该层通过绘图软件将数据加工为直观、形象的表述形式，为优化、模拟与设计提供输入接口。
(3) 模拟与优化层。如工艺流程模拟、采矿模拟、避灾模拟、通风系统模所及参数优化、设计与计划方案优化等。
(4) 设计层，即计算机辅助设计层。该层为把优化解转化为可执行方案或直接进行方案设计提供手段。
(5) 执行与控制层。如自动调度、流程参数自动监测与控制、远程操作等。该层是生产方案的执行者。
(6) 管理层。包括MIS与办公自动化。
(7) 决策支持层。依据各种信息和以上各层提供的数据加工成果，进行相关分析与预测，为决策者提供各个层次的决策支持。
2.2 按功能划分，
数字矿山包括六大类系统：数据获取与处理系统、数字开采系统、矿区地理信息系统、选矿数字监控系统、管理系统、决策支持系统。其中数字开采系统是核心系统，也是效率和效益的主要创造者。
3、我公司矿山数字化的可行性
(1)我公司自二次创业以来，已经在矿山数字化、智能化、自动化上大下功夫。原有公司局域网及网络OA办公系统的广泛应用，公司集控中心、调度监控中心、网真会议室和经营办公区的建成，以及公司上层对矿山数字化的认可及支持，为公司矿山数字化进程扫清了障碍。
(2)公司利润的连年增长，为矿山数字化过程中硬件设施的完备奠定了物质基础；被誉为中国第一个数字化煤矿的刘庄煤矿的建设过程为公司矿山数字化提供了丰富的建设经验。
4、数字矿山实施方案
4.1 构思设计数字矿山模型
根据公司自身的特点，围绕数字矿山建设的具体目标设计包括数据采集、存储、处理，生产过程实时监控，信息共享，内网通讯，综合管理等内容的大型数字矿山模型。该模型主要考虑实现井下安全作业、严格控制生产成本，畅通公司内部交流，提高企业效率和效益。
4.2 构架完成数字矿山雏型
(1)根据公司规模采购匹配数量及配置的计算机，建立并完善以公司信息资源共享为目标的大型局域网络。该网络必须覆盖公司各大小矿井及相关辅助单位，包括公司总部、公司设计院、各生产矿井、准备矿井、楚源公司、设备管理中心，公司两医院、公司保卫部，矿山救援中心、公司培训中心等。且各二级单位内部各部门根据职能分划也必须至少有一台主机，以保证任何一个职工都有条件上公司局域网。
(2)建立职工信息库，并对每一个职工分发一个唯一且固定的网络身份证，即ID号，该号码与职工工号一致。该ID号作为职工有关信息的索引，涵盖职工工资、职称、职位、岗位、通讯联络方式等信息，信息定期更新，ID终生不变。职工可以通过该ID号在任何一台公司局域网内的主机上登录，用于查询自身信息、提供实名举报、合理化建议、查看公司公告要闻、查阅公司文件等、给对方发送信息等。根据不同职工岗位设置不同权限。后期，针对职工ID号分发磁卡，职工可以凭该卡上下班打卡、充值并使用公司内部服务（加油、就餐、就浴、公司班车）。
(3)建立并启用公司CIP系统,档案管理系统、短信发送系统、生产管理系统、人力资源系统、用友财务系统、安全管理系统、物资供应系统、设备管理系统、成本管理系统、销售管理系统、计划管理系统、技术管理系统、安全监测系统、干部管理系统、企业文化系统等。
4.3 构筑完善虚拟数字矿山
(1)通过钻孔、探槽和炮孔取样等数据采集手段，建立矿山实体数字地质模型、用以表征煤、岩的空间分布及相关特征，如煤层走向、地质断层、破碎带、地质构造、岩性、煤质等。
(2)以地质模型为基础，结合其它测量数据、采矿工艺、采掘机械参数、通风系统信息等构造虚拟矿山，进行数字模拟开采，从而完成矿山长、中、短期开采计划编制，井下巷道标准断面、峒室优化设计、开拓设计、采矿方法优化、通风设计调整、灾变应变预案编制等工作。
(3)导入全站仪、GPS等数字化测量设备结合地图软件，自动生成地表建模、深井系统建模；对于AutoCAD，MapGis文件，可以直接导入3DGIS环境（如：3DMine），利用其点线和属性数据构建三维表面直观模型，通过任意两个面或面与实体的的交并布尔运算，计算排土场的体积，计算填方，挖方工程量，计算保护煤柱留设位置及塌陷范围等。
4.4、投入应用
(1)对矿山生产的各环节作实时监测、监控，如井下皮带监控、主副井提升监控、采区变电所监控、工业电视监视、主要扇风机房监测、矿井火灾束管监测、井下瓦斯监测、井下人员定位等；
(2)整合海量、异源数据，实现矿山各种数据永久、安全存储，如：测量地理信息、地质地理信息、输配电地理信息、给排水地理信息、职工人员信息、历史文件、会议记录等；
(3)全面实现全网即时通讯：网络短信会议通知、办公文件传输、公文收发、网络业务审批、网真会议、井下通讯；
(4)实现数字化管理，如档案管理、安全管理、资产管理、生产管理、成本管理、矿山综合管理、综合管线管理、设备管理、销售管理、计划管理、技术管理、干部管理等。
5、结语
【关键词】矿山机械安全技术，现状，体系，对策
l矿山机械的发展现状
随着我国科技水平的提高和发展，目前矿山开采的工作也由传统的人力开采转变为大量使用开采机械进行工作，且我国在矿山开采方面的取得了一定成就，并在机械制造的方面也有很广阔的发展前景。然而相比其他发达国家依然处在发展探索的阶段，并且在开采机械的安全方面存在很多问题，现在人们更加关注矿山机械的安全方面，因为安全对人们来说是至关重要的，所以为了保证矿山开采工作的顺利进行，首先就要对矿山机械的安全问题进行解决
2矿山机械安全技术存在的问题
2.1矿山机械设备的装备水平参差不齐
我国矿山机械设备的装备水平参差不齐，现役煤炭生产矿井大体可以分为四类：老矿及改扩建矿；现代化矿井；大型（超大型）现代矿井；乡镇中小型矿井。
1）老矿及改扩建矿多建于解放初期，有的甚至是解放前期，由于资金和企业观念上的问题，仍然保留着建井初期的装备，设备非常落后，安全设计欠缺，虽然进行过一些技术改造，但仍无法满足安全生产的要求。
2）现代化矿井大多建于 20 世纪 80 年代中、后期，广泛采用了当时较为先进的综采机械，其中国产设备占了主导地位，完全采用国产装备的高产高效工作面不断涌现，机电一体化在矿山机械设备上逐步实现。
3）大型、超大型矿井是近年来出现的，普遍引进了国外先进的综采设备；在我国现有的 2. 5 万个煤矿中有 2. 3 万个是乡镇中、小型矿井，几乎都由个人承包经营，生产条件简陋，生产方式原始，普遍没有综采机械。
2.2矿山机械应用人员技术水平较低
如今国内的大多数矿山、 矿井采用的是国产的机械设备及安全监测设备， 由于我国该类机械设备制造技术的限制， 矿山机械设备的自动化、 智能化水平还较低，多数机械设备的运行稳定性、 可靠性还处在一个较低的水平， 如矿用绞车、提升机、窄轨运输车辆以及地下铲运车、矿用炮孔钻机、液压防爆提升机等设备， 其应用安全性离保证矿业的安全生产、高效运行中还存在较大的差距。造成了在实际生产过程中，一旦遇到极为复杂的环境、 突发事件等不可预知状况， 这些设备往往不具备有效地防护和解决能力， 从而造成了灾难的发生和国家资源的浪费。由于我国先进的矿山机械设备普及率较低， 有些矿井尽管采用了较为先进的设备，但由于操作技能、对设备的管理和维护水平存在较大的不足， 从而造成实际生产中，这些先进设备的先进功能无法充分发挥，造成了设备的极大浪费和生产效率的下降；同时，由于人员对设备不熟悉，不当操作而引起的生产事故也层出不穷，影响了生产的正常运行，造成了人员的伤亡。
3、加强矿山机械安全技术的建议
3.1建立矿山机械安全设计体系。矿山机械和大多数现代机械的发展方向一样，趋向于大型、重载和高速化、智能化与微型化。 由于涉及安全的问题很多，单一学科的理论与方法已经不能解决问题，要尽快建立一个适应我国国情的矿山机械安全设计体系，包括理论、原理和方法，为矿山机械安全设计提供方法论的指导；对矿山机械安全设计的共性、基础性问题进行研究，特别是针对井下可燃性气体的矿山机械本质安全性设计方面加大研究力度，并建立矿山机械安全行业数据库；建立低成本、适用性强的矿山机械安全设计体系，通过设计消除已判定的危害或减少有关的风险，提高本质安全水平。
3.2加大科技投入。远程采矿， 采矿装备的大型化、 智能信息化是未来采矿装备发展趋势， 都需要强大的软件支持。 我国矿山装备一直存在过分重视硬件的开发， 而忽视矿山装备的自动化、 维修、 智能化等软领域的创造。 应该积极地应用现代科技的最新成果， 并切实与矿山实际应用相结合，发展智能化、 自动化、 高技术含量的矿山装备。
3.3提高从业人员的专业素质。根据统计资料表明，一半以上的矿山安全事故是人为因素导致的。 因为矿山工作环境的特殊性，环境恶劣，工作量大，从业人员比较复杂，许多机械设备操作人员素质低，对安全方面认识不足，缺乏自我保护意识。 另外，煤矿企业为了一味地追求利益，忽视了对矿山从业人员的技术培训，使有些机械设备无法发挥最大效能。 而随着我国矿山机械设备的不断进步，对从业人员的要求也越来越高。 所以，为了保证高效率又安全地生产，只有对从业人员进行专业方面的培训，全面提高从业人员的技术水平，降低事故的发生率。
3.4完善矿山机械安全的法规及标准。我国矿山机械行业的标准化工作者应密切关注国际机械安全标准的发展动向，及时跟踪各先进工业化国家的重型矿山机械及相关行业的安全技术法规与安全标准情况，加大安全标准的制定力度，积极制定与国际接轨的安全标准，使安全标准能覆盖绝大多数矿山机械产品，监察机关也应加大执法力度，保证法规和标准的严格执行。
3.5转变企业观念。由于矿山机械安全问题的依附性 、隐性和安全事故致因的复杂性 ，需要企业技术和管理人员转变企业观念， 共同承担安全责任，增强安全意识 。
4结语
随着社会的进步和科学技术的不断发展，机械安全作为一门独立的学科，已经得到了社会的认同。本文分析了矿山机械设备的使用问题、 形成因素， 并提出了对于矿山机械设备安全的问题的概括性的整改和解决办法， 确保操作者的安全，加快矿山机械行业的发展。
参考文献：
[1]禹金云，机械安全技术趋向分析[J].中国安全科学学
关键词： 网络 调度 通信
1.概述：
山西煤炭运销集团沁水鑫基煤业有限公司是根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋煤重组办发[2009]38号文件《关于晋城市沁水县煤矿企业兼并重组整合方案（部分）的批复》，由山西沁水丰源煤业有限公司、山西沁水盈盛煤业有限公司、沁水县保昌煤业有限责任公司金合城煤矿和山西沁水恒利煤业有限公司四矿整合而成，批准开采2号、15号煤层，井田面积为34.5128km2，开采深度由1264.97m至479.96m标高，生产规模1.2Mt/a。现山西沁水丰源煤业有限公司、山西沁水盈盛煤业有限公司、沁水县保昌煤业有限责任公司金合城煤矿均已关闭，山西沁水恒利煤业有限公司作为风井被利用。主、副井设在中村镇东沟村为新建井筒，距风井直线距离5公里，绕公路约15公里，2011年开始建设，三个井筒同时施工，为了解决三个筒、两地点五个单位通讯联络问题，兼顾今后矿井的长远发展，对此，我矿经过认真必选，采用了KTJ4I网络调度指挥系统。
2.煤矿通信联络选择原则
先进性原则——采用的系统应该是先进的、开放的体系结构，充分考虑系统使用中的科学性。
可靠性原则——煤矿生产属于高危作业，通讯系统起着至关重要的“生命线”作用，系统设备选型必须保证在长时间工作时的稳定、可靠。井上提供两台核心调度平台，实现冗余热备及切换；井下所有设备均符合煤安要求。
实用性原则——能够最大限度的满足实际工作的需要，把满足矿里的业务管理作为第一要素进行考虑，采用集中管理控制的模式。
可扩充性、可维护性原则——要为系统以后的升级预留空间，系统维护是整个系统生命周期中所占比例最大的，要充分考虑结构设计的合理性和规范性，对系统的维护可以在很短时间内完成。
经济型原则——在保证系统先进、可靠和高性能价格比的前提下，本着积极合作的态度，通过优化设计达到最经济性的目的。
3.通信联络建设目标
为煤矿企业建立完整高效的通信联络一体化调度系统：以煤矿“数字化矿井”整体建设构架为指导原则，完整意义上的实现煤矿安全生产的井上井下集有线和无线通讯于一体，日常生产指挥调度和应急救援通讯于一体，用户状态显示和位置显示于一体，矿井综合自动化测控系统和智能通讯系统联动报警于一体，音视频调度和应急预案于一体的综合解决方案。
4.系统特点
4.1.系统稳定可靠
硬件平台采用电信级稳定性的嵌入式操作系统能够充分保证各个功能组件协调稳定的运行，主控程序采用固化方式不会受任何网络病毒的感染，即使CTI等服务器模块中断也能保证基本的电话业务。
4.2.三网智能合一
系统灵活地融合固话网、IP网和无线网络，支持集中部署、分散部署的组网方式，支持远程接入、远程调度模式，节点及分机可随时随地任意增减，网络内所有分机只需要拨短号即可快速地实现分机通话，不会产生任何通信费用，可非常轻松地形成一个跨区域的、统一的智能化调度指挥系统。
4.3.统一指挥调度
系统统一编号功能也彻底打破了传统固话分机编号方式，灵活的将远程的无线分机和IP电话都纳入了系统内部分机编号中，对固话分机、远程IP分机以及无线分机进行统一编制短号、统一指挥调度、统一维护管理，并可完美地将调度指挥功能从本地延伸到远端的每一个角落。
4.4.一体化硬件平台
集传统PBX、IP-PBX、服务器于一体，无需购买任何第三方设备（如：录音卡）即可实现全套的调度指挥功能、电话录音功能等。同时也解决了不同网络之间、多套系统之间存在兼容性差、共享性差、重复投资、操作复杂等诸多缺陷。
4.5.丰富的信令接口
系统同时支持多种信令协议/多种中继的接入方式，传统信令协议方式包括NO.7信令、NO.1信令、ISDN-PRI、 FXO（环路中继），VOIP 信令协议包括SIP、H.323等。不用增加、更换任何硬件设备和任何配件即可灵活地实现与类型的办公电话系统的互通。
4.6.灵活化系统组网
灵活地融合了VoIP功能，支持集中部署、分散部署的组网方式；支持远端座席、远程话务接入模式；节点及座席数可随时随地任意增减，网络内所有座席只需要拨短号即可快速实现通话，不会产生任何通信费用，可非常轻松地形成一个跨区域的、统一的调度指挥系统。
4.7.开放的可编程接口
可一站式向集成商或用户交互使用，也可提供标准的二次开发接口（JTAPI接口和TSAPI接口）、定制各类型私有协议的数据库接口，非常灵活地实现调度指挥系统与后台应用系统无缝整合。
4.8.强大的调度功能
可实现单键直呼、强插、强拆、监听、广播、点名、轮询、预案、重播、回呼、强接、转接、会议、保持、夜服等功能。
4.9.智能预案功能
系统增加了先进的智能预案处理功能，各小组成员遇到紧急情况时，可快速地以最高级别方式呼叫调度指挥中心，系统可根据报警者上报紧急级别自动启动预先设置好的预案，以电话、短信、会议等多种方式通知相关人员，同时调度员也可通过调度指挥台启动预案。
4.10.系统安装扩容简单
只需要部署一台硬件设备即可，后续扩容就更加方便了，系统最大容量可达12条数字中继E1/T1、96条模拟中继FXO、624门模拟分机、2000门IP分机，用户只需要根据情况增加相应的接入框硬件或LICENSE即可。
4.11.维护管理方便
基于Web方式的全中文操作界面，无需专业人员网管人员，操作人员不仅可以在局域网内任何一台电脑上对设备进行管理和维护，也可以通过Internet对设备进行远程管理和维护，更重要的是让用户从以往繁琐的维护工作中彻底解脱出来。
4.12.以环网为传输平台
可以以环网为传输通道，可省去昂贵的多芯主干电缆，节省费用。并且借助于环网使通信距离延伸到电缆传输达不到的地方，覆盖范围更广、距离更远。
5.前期基本规划
根据通讯联络选择原则，鑫基煤矿建设一套调度通信系统，满足基本的语音通信和调度指挥需求，系统容量600门、具有环路中继及数字中继接口、1台触摸屏调度软键盘（2部调度电话）、功能必须满足常用的调度功能（单键直呼、强插、强拆、监听等）；具备电话录音存储、播放功能；并且以后的电话门数和功能好扩展，现在井下电话初步设计20部，地面办公楼电话设计30门地面电话，通风井电话设计32门地面电话，两个井之间通过工业广场至回风井的10KV供电线路架设一条24芯的单模光缆进行传输，同时为以后的信号传输做好准备。
6.系统组成
根据鑫基煤矿调度通信系统的要求，本系统设有调度交换机、副机柜（配线柜）、多媒体触摸屏调度台等，通信电缆、电话分线盒、电话机等。
6.1. IP调度交换机
IP调度交换机是系统的交换中心，采用IP语音通信，同时支持模拟用户、SIP用户、H.323用户间的通信，实现在一个网络上传递语音和数据。集成全套的语音、数据等多种通信功能，满足矿方的调度通信要求，并能适应未来的发展。
主机支持多种信令，包括：七号、PRI、一号；IP协议支持SIP协议和H.323协议，并具备多种接口，包括：FXS模拟用户线接口、FXO模拟外线接口、IP电话接口、E1数字中继等。
6.2.副机柜（配线柜）
副机柜是将IP调度交换机的用户线缆及外线线缆对接起来，方便于日常检测及维护。主要包括测试接线排、保安接线排、保安器、安全耦合器等。
6.3.调度台
调度台为一体化多媒体触摸屏调度台，该调度台通过调度键盘软件实现对所有用户的调度管理。本系统配置1台一体化多媒体触摸屏调度键盘。
6.4.网管终端
网管终端：基于Web方式的全中文操作界面，操作维护人员不仅可以在局域网内任何一台电脑上对设备进行管理和维护，也可以通过Internet对设备进行远程管理和维护。此终端选用品牌机，通过人机对话方式实现局数据的配置、修改、备份，另外实现系统用户、中继及软件模块运行状态监视等。
6.5.电话录音
电话录音采用专业的语音处理软件，可实现系统全部调度用户的在线录音或部分重要用户的录音，另外可对通话用户实现可选录音。通过调度软键盘或者网管进行录音查询、播放。比传统的录音卡实现8路或16路的录音更加全面、灵活，且投资更节省。
6.6. DTE6型电话网络接入器
DTE6型电话网络接入器：该设备实现以太网接口和电话机用户接口之间的转换功能。和IP调度交换机相连，实现对电话机的所有调度功能。该设备每台DTE6设备可连接32台电话机。接入器和接入器可复接使用，可满足井下电话相对密集的场合使用。DTE6本身具有交换功能。根据鑫基矿的要求配置一台DTE6放置到风井用于接风井区域的电话。
7.结语
KTJ4I网络调度通信指挥系统就是以煤矿“数字化矿井”整体建设构架为指导原则，完整意义上的实现煤矿安全生产的井上井下集有线和无线通讯于一体，日常生产指挥调度和应急救援通讯于一体，用户信息状态显示和位置信息显示于一体，语音和视频信息为一体，矿井综合自动化测控系统和智能通讯系统联动报警于一体的综合通信联络系统。矿井安装该系统后，可大大提高矿井生产辅助环节的运作效率，提高矿井的自动化装备水平，提高工效，进而提高矿井的生产能力。
【关键词】矿井；自动化；数字化；智能化；发展
1 矿井的自动化与数字化
（1）矿井的生产系统。一个矿井的生产运行系统包括两部分：一是生产系统，这一系统按所处的位置不同又可以分为井下生产系统和地面生产系统。按工艺流程可以分为掘进系统、开采系统、运输系统和辅助系统。其中辅助系统主要包括通风系统、排水系统、提升系统、供电系统、保温系统、和洒水系统等。二是管理系统，一般是指维持生产系统正常运行的纵向控制和管理系统，以矿井的地面调度中心为枢纽进行纵向管理。
（2）矿井生产系统的自动化数字化。随着科学技术的不断进步，无论矿井的生产系统还是辅助系统都配置了各自的自动化系统。这些自动化系统的设置都是为了满足各自生产系统的功能实现和生产要求。所以大部分自动化系统都是一个纵向的管理系统，并且有各自的纵向管理方式。目前有些矿井正在研究各个自动化系统之间的横向联系问题。
数字化是指利用现代计算机多媒体技术把各种非电类的信号转化成数字信号，然后用于信息的传输和处理以及应用于生产生活实际。数字矿井的提法源自“数字地球”，我国的科技工作者类似于“数字中国”、“数字城市”、等相应的提出了“数字化矿井”的概念。
数字矿井有两层意思：一是将与矿井中有关的信息，例如矿井所处的地面地形，矿井下的地质情况、矿井的开采方案、井下工程进展等数字化，全面、详尽地刻画矿井情况；二是在矿井数字化的基础上再融入所有相关生产要素信息如储量、安全、机电、人员、生产、技术、营销等，组成一个更有使用价值的多维的数字矿井。
数字化矿井的实质是“信息化”。首先，要实现矿井的数字化，必须要对矿井地理位置、生产运营、安全条件、设备与管理等各方面的信息进行搜集、传输、处理和应用，其次，搜集到的生产、安全、地理和设备等方面的信息通过通信线路实时传送到矿井的地面调度中心，调度中心利用这些数据进行矿井的生产管理决策，才能实现了数字化生产。
矿井的 “数字化”其实是信息的表现形式。 “数字化”是信息的表现形式，而且是信息最高、最先进的表达形式。随着计算机技术和网络技术的快速发展，许多矿井的地理位置信息、生产情况的信息、矿井安全情况信息、设备状况信息等各种信息从采集、传输都实现了数字化。在现代科学技术支持下的传感器在采集信息的同时就可以对这些信息进行初步的处理和校正，这可以使信息更准确。同时还可以做到一根总线上挂多个传感器，使得信息传输系统更高效和便捷。由于信息表现为数字的形式，因此搜集到的各种不同种类的信息可以在一个统一的平台上进行传输和交流，这样可以充分发挥信息的作用，使信息得到更大的增值。“自动化”是数字化基础与目的。首先，与矿井有关的各种数字化的信息基本上来自于各种综合自动化系统的传感器，这些是矿井数字化的基础。而综合自动化的各种网络和数据库是数字化矿山的主要组成部分。其次，利用先进的人工智能控制理论建立的煤矿所需的决策支持系统，实现矿井安全、生产和效益的多目标优化。矿井的自动化是指矿井的机械设备或生产过程和管理过程在没有人的直接参与的情况下，经过自动检测、信息传输、信息处理、分析判断、操纵控制，实现所要达到的目标。而数字化的目的正是为了实现这一自动化，最终目的是实现无人值守矿井。
2 矿井的智能化
2.1 矿井智能化的涵义
我国截至目前，矿井智能化对大家来说还停留在名词层面。但是建筑智能化已经在我国普遍发展起来。我们在这里以建筑的智能化来探讨矿井的智能化。首先建筑智能化是指随着计算机技术、现代通信技术和自动控制技术的发展，建筑系统中的智能化系统越来越多，而建筑系统作为一个整体，必须要实现各个子系统之间的信息传输、交换和共享只有这样各个系统之间才能相互协调相互联动，从而将各个分系统有机组合在一起形成一个有机整体，解决这一问题的有效方法就是系统集成，这样可以解决各个子系统之间的相互联系和相互操作的问题。这就需要解决各个子系统之间的接口、协议和应用软件问题。同样，在建设矿井智能化过程中，生产系统、辅助系统、环境监测等各个子系统的自动化建设内容很多，同时，这些子系统之间的接口、协议、和与之匹配的应用软件都要集成在矿井的智能系统之中。各个子系统之间的互联性是关键。只有将矿井在生产运营中所有涉及到的自动化系统组成一个有机的整体能够有效地互联互通，才能称之为智能化矿井。
2.2 矿井智能化的形成与发展前景
矿井智能化是在矿井自动化和数字化基础上结合，是现代计算机技术和人工智能理论而形成的矿井生产运营的最为先进的模式。在一个大型智能矿井中将所有自动化系统都整合到一个大系统之中是不现实的。因此，在这种情况下往往会按照一定的原则，细化为几个集成系统，常用的方法是将涉及矿井生产的掘进、开采、运输和辅助等系统整合到一个综合系统之中。将涉及环境监测和人员管理的整合成另外一个综合系统。当矿井实现智能化以后，首先各个子系可以互连互控，同时又能够自动运行。这样可以减少矿井工作人员数量提高矿井的生产效率，其次，由于智能化系统操控简单方便，从而降低了对操作人员的技术要求，不仅省时省力而且还在很大程度上减少了误操作的几率。对于管理者来说能够得到的信息更全面、准确和及时有利于管理者迅速做出正确的决策。所以，自动化和信息化是智能化的基础，而智能化是自动化和数字化的目标。要想实现矿井的智能化前提是必须要有各个子系统的成熟、先进、和可靠的自动化否则就不可能实现矿井的智能化，更谈不上安全可靠的运行了。所以自动化数字化和智能化的区别是十分明显的，自动化是指矿井的各个系统的独立自动化。而智能化是指按照一定的要求对这些系统进行整合，使其互联互控，组成一个有机的整体。
3 结论
随着经济和科技的不断发展，各种新型技术不断在采矿业中得到应用。以自动化、数字化并在此基础上实现矿井生产运营的智能化，是科学技术和经济发展的必然要求，是使我国采矿业实现高效安全生产的必要途径。所以我国采矿行业特别是煤炭行业应该大力推行智能化矿井建设，不断进行技术革新，建设高效、环保、安全的矿井。
参考文献：
[1]滑怀田，郭冠龙，张德成.浅谈数字化矿井建设[J].山东煤炭科技，2011（01）.
[2]霍骥川.数字化矿井的建设与实施[J].河北煤炭，2011（02）.
[3]耿铭，卢国斌，王朕.数字化矿井的三维仿真研究[J].现代矿业，2009（08）.
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