于鵬 梅東

摘 要：隨著科學技術的飛速發(fā)展，信息化智能化技術不斷得到創(chuàng)新與發(fā)展。在各個領域的用途不斷擴大。煤礦產業(yè)作為我國的支柱產業(yè)，實現技術的智能化與信息化，是相關學者共同探討的問題。下文，我們對煤礦信息化、智能化的關鍵性技術進行分析。對實現煤礦技術的智能化進行探討。

關鍵詞：煤礦；信息化；智能化；關鍵技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.130

0 前言

煤礦是我國的主要能源，煤礦總產量將近50t。隨著煤礦需求量不斷增大，各大企業(yè)更是加強了煤礦的采集力度。但隨著煤礦產業(yè)的不斷發(fā)展，煤礦采集引發(fā)的安全問題也越來越受到人們的重視。每年全國性危險事故導致數千人死亡，相比與其他國家，我國的煤礦危險發(fā)生率較高。我國的煤礦企業(yè)大多以機械化，人力為主要操作形式。由于井下環(huán)境的不確定性因素，導致煤礦安全性事故頻發(fā)不斷。如何有效降低煤礦產業(yè)的高危事故頻發(fā)率，通過智能化信息化的遠程控制，保證了煤礦產業(yè)的正常發(fā)展。

1 我國煤礦產業(yè)存在的發(fā)展問題

（1）由于井下環(huán)境的不可控性，導致煤礦安全問題時有發(fā)生。

（2）從業(yè)一線操作人員普遍知識文化水平低，對于突發(fā)事件的處理不恰當導致引發(fā)更大的危險。

（3）井下工作環(huán)境差，很多潛在性危險無法控制。

（4）高科技水平在煤礦產業(yè)中的運用得不到充分的發(fā)揮，導致高水平技術人才不愿意留在煤礦產業(yè)。這些是煤礦發(fā)展中存在的問題，也是今后煤礦產業(yè)向信息化、智能化方向轉變必須解決的問題。將智能化、信息化產業(yè)技術運用于煤礦發(fā)展過程中，有助于解決減少煤礦產業(yè)發(fā)生危害的可能性。與此同時，煤礦產業(yè)與現代化信息技術的結合，有助于推動煤礦產業(yè)的發(fā)展。

2 智能化煤礦產業(yè)介紹

由于煤礦產業(yè)的工作環(huán)境難以控制，煤礦企業(yè)在工作的開展中存在各種危險因素。例如：煤礦開采過程中存在很多易燃易爆物質。由于作業(yè)的環(huán)境潮濕，空間狹小，電磁波的傳輸泄露問題也十分嚴重。

2.1 智能化煤礦產業(yè)的特點

（1）煤礦產業(yè)的工作環(huán)境有很多易燃易爆氣體，煤礦采集技術必須保證作業(yè)的安全性。使用小功率工具有助于減少與氣體的接觸，防止氣體的爆炸。

（2）由于煤礦井下作業(yè)環(huán)境空間狹小，墻壁的彎曲情況受限，導體傳輸存在一定的障礙。導致電磁波傳輸泄露情況較為嚴重，使煤礦井下作業(yè)效率低下。設備的傳輸問題導致工作進度趕不上計劃。

（3）隨著煤礦采集工作的不斷深入，需要一定技術的勘測支持。移動設備和監(jiān)控措施與井下對接裝備的連接問題仍有待提高。

（4）煤礦工作環(huán)境的潮濕，導致通信監(jiān)控設備需具有較強的抗潮抗腐蝕能力。對通信設備的質量要求較高。

（5）煤礦井下大多以工作人員步行勘測為主，這就需要工作人員的身體素質較高。攜帶的隨身補給品必須小而輕便。

（6）由于井下作業(yè)環(huán)境的不缺定性強，導致電壓輸送要控制在一定的范圍之內。一旦電壓輸送達不到作業(yè)要求，對備用電壓的要求很高。要保證備用電源支持井下工作長達2至3小時。

（7）由于煤礦作業(yè)環(huán)境的特殊性，要求構建遠程監(jiān)控系統(tǒng)和遠程勘測系統(tǒng)。同時系統(tǒng)要確保其安全性能，保證工作時間長達12小時之久。來滿足煤礦勘測和采集的全面要求。

2.2 煤礦智能化產業(yè)的現狀以及發(fā)展階段

由于煤礦井下工作環(huán)境的不可預測性，以及智能化產業(yè)發(fā)展的局限性。導致煤礦產業(yè)的智能化發(fā)展進程遲遲得不到推進。因此我們要針對煤礦產業(yè)的特殊性，結合智能化技術的優(yōu)勢，重視在煤礦信息化產業(yè)的智能技術完善。提升煤礦智能化技術的應用實效性。滿足市場大量的煤礦需求。將現代化的技術與煤礦產業(yè)多年的勘采經驗相結合，促進煤礦產業(yè)的進一步發(fā)展。

2.3 煤礦產業(yè)智能化、信息化結構設計

將煤礦產業(yè)的智能化運用分為三個階段：監(jiān)控層，安全保障層，決策層。

（1）監(jiān)控層。由于煤礦產業(yè)井下工作存在的潛在性危險很多。需要在開采前提前勘測。其中包括礦井的通信、監(jiān)視，以及特殊情況的緊急措施。對采礦人員體能反映的及時反饋，對挖掘工作的監(jiān)測，對電子系統(tǒng)的檢測，對電機電動裝備的及時審核。同時還有對壓力壓強的監(jiān)測預警，對天氣水防系統(tǒng)的勘測等等。

（2）安全保障層。以實現三防為保障方法。保證井下工作的全面有序開展，保證井下施工人員的人身安全。對潛在的危險進行有效的防范，以及對水電勘測等進行必要的安全措施。同時在進行三防時，要建立一套完整的應急措施。以免發(fā)生意外時能有效的應對，同時減少人員傷亡和不必要的損失。

（3）決策層。決策層是包括對設施施工的時間，工期，施工費用等各個方面進行合理的預估和安排。同時也是與市場對接，客戶聯絡的溝通渠道。決策層雖然不用在一線工作地點進行實際性操作，但是對整個煤礦產業(yè)的統(tǒng)籌。決策層對不同實施方案進行有效的甄別，合理的判斷。將潛在的危險系數降到最小，同時保證煤礦采集的正常有效進行。在煤礦安全問題得到充分保障的情況下，將各個方面的結果進行整合，實行一套最有效的工作方案。將煤礦開采的多年經驗與智能化技術進行有效整合。推動整個煤礦產業(yè)的積極健康發(fā)展。

2.4 煤礦信息化、智能化技術的基本要求

（1）以避免煤礦井下工作的一線人員人身安全為指導思想，以實現煤礦高效生產為目的。采用盡量減少井下人員的人數為安全手段。實現地面智能化技術的遠程控制，以及煤塵、水、火等方面的安全監(jiān)控措施。

（2）采用統(tǒng)一的數據監(jiān)控系統(tǒng)，統(tǒng)一的信息處理方式，將智能化技術融入煤礦采集的數據分析步驟。避免大量的數據分析過度，一個小數據的漏洞，導致整個勘測采集煤礦信息的錯誤。

（3）建立具有可調控性的檢測系統(tǒng)，便于煤礦采集的過程中依據實際情況隨機應變，解決突發(fā)狀況。

（4）將遠程監(jiān)控系統(tǒng)與遠程調控系統(tǒng)相結合。同時，輸入遠程監(jiān)控系統(tǒng)的圖像畫面，以便分析人員操控和實時掌握最新井下狀況。

（5）建立有線與無線網絡系統(tǒng)。由于煤礦井下工作的不確定性高，存在著危險的不可預測性。電力的供應是其中必不可少的設備。建立有線與無線網絡的實時結合，在一般情況下使用有線電力設備與網絡相結合。提高設備輸出的穩(wěn)定性。

（6）注意礦下交換機的安裝。交換機要安裝于供電所井下，網絡交換機安裝在煤礦數據中心庫內。與此同時，要注意系統(tǒng)光纜和電纜的保護。

（7）供電電源在波動范圍之內，安全系統(tǒng)指標要達到最高。與此同時，對應的系統(tǒng)數據分析指標要在一定的范圍之內正常運行。

（8）煤礦井下安全系統(tǒng)要具備防爆監(jiān)控功能。在輸電過程中，要保證電纜和光纜的信號輸送必須在安全信號防范系統(tǒng)之內。防爆電氣設備同時要具備便攜式功能，方便在井下工作人員的攜帶。 要保證用于煤礦井下工作的安全措施必須經過嚴格的審核和測驗。

2.5 煤礦信息化，智能化的關鍵技術操作

（1）煤礦監(jiān)測網絡。煤礦井下監(jiān)控網絡因具備輸出流量大，傳入數據容納量多，傳送距離長的特點。同時電源電壓的防護適應能力要強，傳輸網絡有限系統(tǒng)要采用雙層保護結構。以冗狀結構來穩(wěn)定有線電源。

（2）煤礦無線輸送。在煤礦井下工作環(huán)境中，實現井下環(huán)境與地面信息的實時數據交流。無線傳輸與地面信息溝通的過程中，要保證數據交流的準確性和及時性。同時要嚴禁在電視、廣播、無線電系統(tǒng)附近實施煤礦井下信息傳輸。避免信息傳送時的數據干擾。

（3）煤礦井下監(jiān)視圖像與畫面的處理。為保證井下圖像傳輸的迅速性與準確性，要對煤礦畫面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)進行實時的更新。如采用4G網絡系統(tǒng)，采用衛(wèi)星實時定位系統(tǒng)，保證煤礦井下信息畫面?zhèn)鬏數臅r效性。

（4）煤礦信息監(jiān)測功能。為保證煤礦井下監(jiān)測功能的順利實行，煤礦企業(yè)要開展信息監(jiān)測培訓主題講座。保證信息操作人員將傳輸的數據進行積極的整合和分析后，為之后制定下一步工作方案做準備。此外，還要安裝井下工作的移動數據網絡和及時廣播電臺操作。除此之外，要安裝實時電話通訊設備，保證井下工作人員與地面人員的及時溝通。在煤礦數據分析采集過程中，要結合多方面的信息進行分析。同時，要保證礦下工作操作的獨立性，使用有效統(tǒng)一的數據庫網絡，便于數據的即時更新和分析。對于煤礦檢測系統(tǒng)要顯示安全、時間、數據等多種調控功能。

（5）精準定位。煤礦井下環(huán)境的特殊性，導致煤礦安全性能的不可預測性增高。要十分注意煤礦井下人員、電動車等設備的位置移動。在下井前要做好充分的規(guī)劃，每個下井人員的步行路線，電動車的運行軌跡都需要經過緊密的計算和配合。將井下一切動向及時匯報給地上分析人員，有助于地上分析人員制定出精準的運行措施。

（6）煤礦調度中心。煤礦企業(yè)要建立統(tǒng)一的調度控制中心。要滿足以下要求：具有生產工作計劃的一線操作人調度統(tǒng)一的指令的要求。信息反饋的及時溝通需要一線操作人員之間建立統(tǒng)一的溝通傳輸信號。具有安全性能的警報系統(tǒng)要進行隨時的抽查檢測。

（7）采煤機的操控。采煤機滾筒自主控制功能主要依靠滾筒算法原理，結合圓筒壓力，圓筒電動流，以及采煤機運轉速度等各個方面的調控，實現采煤機的自主操控。采煤機引用切割技術，實現基礎運行和實際操作。

（8）煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的自主性試驗效果研究。工作面煤礦主要以亮煤為主。依次是軟硬交叉締結，夾雜著暗煤。全長約5000米，煤質均一，容易區(qū)別，煤層結構簡單?？梢詢Σ卮蠹s30噸。配套的采煤機在監(jiān)控的過程中，表現出橫行運送的方式。采煤效率高，區(qū)煤速度快，可以實現快速的煤礦采集與區(qū)別。

（9）煤礦專用組織。煤礦產業(yè)與智能化技術的結合，需要打造符合煤礦產業(yè)的專業(yè)系統(tǒng)。開發(fā)煤礦專用軟件系統(tǒng)，實現機器的合理性操控與管理。運用物聯網，大數據分析技術。研究煤礦產業(yè)危險源頭以及煤礦井下工作可能存在的潛在性危險。分析支持煤礦開采的大數據系統(tǒng)，實現井下一線操作人員與企業(yè)決策人員的有效溝通。充分發(fā)揮行業(yè)各個領域人才的積極性。利用互聯網分析數據的便利，整合礦區(qū)內開采對周圍環(huán)境的影響。以及對附近大氣污染，土壤礦物質的破壞等各個方面的影響。研究礦井上下以及礦井與礦井之間水文感受器的調控。

（10）對地監(jiān)控系統(tǒng)的管理。實現數據化，圖像化以及計算機模擬等各項功能。需要對地勘測的有效進行。實行分布式采礦功能，將同一個復雜的對象進行有效的分布處理。

3 結語

本文分析了目前煤礦產業(yè)采集的現狀，智能化、信息化技術在煤礦產業(yè)運用的特點以及需要注意的事項。結合煤礦井下工作環(huán)境的特殊性，制定符合礦井工作的智能化技術方案。在保障煤礦安全運行作業(yè)的情況下，實現煤礦技術智能化。提高煤礦產業(yè)的工作效率。隨著現代化、信息化技術的不斷發(fā)展與完善。煤礦產業(yè)與智能化技術的結合是歷史發(fā)展的趨勢。與此同時，煤礦作業(yè)的特殊性導致與信息化結合有一定的難度。從煤礦本身的作業(yè)難度，以及井下一線操作人員的技術層面要求都大大提高。在未來的發(fā)展中，實現煤礦產業(yè)真正迸發(fā)式發(fā)展，以及滿足市場巨大的需求量方面，還有很多路需要我們去探索。未來的腳步任重而道遠。

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作者簡介：于鵬（1988-），男，河南西平人，本科，助理工程師，研究方向：煤礦自動化信息化。