劉于嘉

（上海師范大學(xué)信息與機(jī)電工程學(xué)院 上海 201400）

近年科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展使得計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)愈發(fā)成熟、完善，在很大程度上提升了生產(chǎn)作業(yè)效率，越來(lái)越多的傳統(tǒng)企業(yè)在使用計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)以后，取得了新突破、新收獲以及新發(fā)展前景。在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，礦山電氣自動(dòng)化控制也高效使用著計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)，在給企業(yè)節(jié)約成本資金投入的同時(shí)，不斷提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，具備傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)的優(yōu)越性。為了使計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)可以更好應(yīng)用于非煤礦山工作中，本文通過對(duì)人工智能技術(shù)和電氣自動(dòng)化進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，分析總結(jié)得出計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)在非煤礦山中的應(yīng)用途徑和應(yīng)用方式。

1 技術(shù)發(fā)展研究

1.1 人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)作為一項(xiàng)近年興起的新型技術(shù)，其職能控制系統(tǒng)集分析、開發(fā)和模擬功能于一體，通過對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行編輯傳遞操作命令，讓計(jì)算機(jī)可以像人類的大腦一樣去搜集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，最后把得到的結(jié)果傳遞給工作人員?，F(xiàn)今各個(gè)行業(yè)都在積極使用人工職能技術(shù)，特別是在工業(yè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，像在一些企業(yè)必備的自動(dòng)化儀表、機(jī)器人控制、數(shù)據(jù)信息資源庫(kù)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)里等等都有廣泛的應(yīng)用，很大程度的提高了生產(chǎn)效率，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)的發(fā)展理念[1]。

1.2 礦山電氣自動(dòng)化

近年市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，使得非煤礦山生產(chǎn)規(guī)模愈發(fā)擴(kuò)張，這就要求企業(yè)的電力系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)要具備更好的功能性和使用性。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)作業(yè)中，僅僅依靠人力進(jìn)行開發(fā)和監(jiān)督管理的方式，已經(jīng)不能滿足新時(shí)代背景下的礦山生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)發(fā)展需求。在礦山電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，結(jié)合使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)施和機(jī)械自動(dòng)化，可以使相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和管理方式逐步走向集約化、高效化和科技化。

2 計(jì)算機(jī)和人工技能的優(yōu)勢(shì)

計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)在非煤礦山中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在很多方面，例如幫助企業(yè)降低電氣自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)成本、提升電氣自動(dòng)化設(shè)施運(yùn)行效率、給礦山生產(chǎn)提供便利條件等等。具體可以劃分為以下幾點(diǎn)：第一，在整理數(shù)據(jù)信息時(shí)更加方便簡(jiǎn)捷。計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)的生產(chǎn)指令都是用相應(yīng)的編程對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集、整合、調(diào)整，使得運(yùn)營(yíng)管理工作具備科學(xué)性和時(shí)效性。第二，不斷完善健全監(jiān)管系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)是遵循有關(guān)的規(guī)章制度對(duì)電氣系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行管理和監(jiān)控，同時(shí)不受其他外界因素干擾，既節(jié)省人力資源，又具備較好的穩(wěn)定性和抗壓性。第三，具備良好的一致性。計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)管電氣系統(tǒng)中的每一項(xiàng)設(shè)備參數(shù)，在發(fā)現(xiàn)問題的第一時(shí)間會(huì)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)或者發(fā)出警戒信號(hào)，由于二者具備良好的規(guī)范性，其管控系統(tǒng)基本適用于各項(xiàng)設(shè)施設(shè)備中，因此凸顯出良好的一致性[2]。

3 計(jì)算機(jī)與人工智能在非煤礦山中的應(yīng)用

3.1 設(shè)計(jì)礦山電氣設(shè)備

在設(shè)計(jì)礦山的有關(guān)電氣設(shè)施時(shí)，會(huì)涉及到很多方面的技術(shù)和知識(shí)，例如電子、電路、電機(jī)、電磁場(chǎng)等，這是一個(gè)工作量非常龐大且繁瑣的設(shè)計(jì)過程，要求設(shè)計(jì)人員必須具備高水平的專業(yè)技能和工作經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還要投入大量的人力、財(cái)力以及物力，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)科學(xué)、合理應(yīng)用計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)，可以解決一些復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息，在很大程度上節(jié)省了設(shè)計(jì)人員的工作時(shí)間，提高了工作效率和準(zhǔn)確程度[3]。

3.2 礦山電氣控制

在礦山電氣控制系統(tǒng)中結(jié)合使用計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)功能多樣化，例如實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、轉(zhuǎn)機(jī)系統(tǒng)控制和模糊控制。其中模糊控制操作方式簡(jiǎn)單，最符合實(shí)際生產(chǎn)需求，所以使用范圍最廣泛。在直流和交流的傳動(dòng)過程中，結(jié)合使用計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)模糊控制系統(tǒng)的目的和作用。

3.3 礦山電力系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)在礦山電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，體現(xiàn)在專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊及理論、啟發(fā)搜索四個(gè)方面。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具備較強(qiáng)的識(shí)別能力和繁瑣信息歸納能力，所以可以在處理大規(guī)模的信息數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行使用。

3.4 系統(tǒng)應(yīng)急設(shè)計(jì)

3.4.1 設(shè)計(jì)繼電保護(hù)系統(tǒng)

在生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，繼電保護(hù)裝置根據(jù)規(guī)定要求對(duì)整體運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)故障隱患時(shí)，就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并尋找導(dǎo)致故障發(fā)生的重要因素，通常在發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息會(huì)呈現(xiàn)劇烈的起伏，技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行分析研究，就可以找到故障原因，及時(shí)采取解決措施。

3.4.2 漏電保護(hù)

漏電問題一直是生產(chǎn)作業(yè)中面臨的重要難題，發(fā)生漏電故障時(shí)不但會(huì)給企業(yè)造成直接的經(jīng)濟(jì)損失，還嚴(yán)重威脅著工作人員的生命安全，其嚴(yán)重程度不堪設(shè)想。因此，采取科學(xué)、合理的防護(hù)措施，并裝置對(duì)應(yīng)的防護(hù)設(shè)施，有利于避免出現(xiàn)漏電故障，保障系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3.5 數(shù)據(jù)庫(kù)管理信息系統(tǒng)

在礦山中最開始使用的一項(xiàng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就是數(shù)據(jù)庫(kù)管理信息系統(tǒng)，其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)中的龐大數(shù)據(jù)信息進(jìn)行儲(chǔ)存、搜集、分析、更新以及調(diào)整?，F(xiàn)今被普遍使用到了勘察地址、設(shè)計(jì)礦山企劃、運(yùn)營(yíng)管理等生產(chǎn)作業(yè)中。當(dāng)前研發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理信息系統(tǒng)是智能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(IDS)，其在原數(shù)據(jù)庫(kù)中導(dǎo)入新數(shù)據(jù)信息時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)對(duì)全部的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行重新規(guī)劃，進(jìn)一步提升了關(guān)于數(shù)據(jù)信息工作的時(shí)效性和便捷性[4]。

3.6 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

在最開始的時(shí)候，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是用來(lái)繪制工程圖和現(xiàn)實(shí)二維圖像的，現(xiàn)今CAD技術(shù)可以隨時(shí)生產(chǎn)三維圖形，例如三維礦床模型、露天礦邊坡穩(wěn)定性分析三維模型等等。在礦山作業(yè)中，使用頻率最高的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)研發(fā)軟件就是AuotCAD。其次，也有給采礦工業(yè)專項(xiàng)研發(fā)的CAD開發(fā)軟件，例如LYNx、SURpAC、DATAMINE等。在進(jìn)行實(shí)踐工作時(shí)，把AutoCAD和這些軟件鏈接使用，可以強(qiáng)化圖形顯示處理功能。像3DiMen、Mien-ishgt等采礦設(shè)計(jì)軟件，已經(jīng)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)投入使用到采礦設(shè)計(jì)和強(qiáng)化工藝中，利用三維建模呈現(xiàn)整體礦山，然后用計(jì)算機(jī)直接演示完整的生產(chǎn)作業(yè)過程，使計(jì)算、分析和圖形繪制等工作更加快速、精準(zhǔn)。圖像分析技術(shù)又包含了拍攝圖像和計(jì)算機(jī)編輯圖像，通過此項(xiàng)工作獲取有價(jià)值的信息和數(shù)據(jù)，此項(xiàng)技術(shù)具有很好的發(fā)展前景[5]。

3.7 計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)

采取數(shù)值模擬方法為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)立數(shù)學(xué)模型，然后使用計(jì)算機(jī)求解大規(guī)模的代數(shù)聯(lián)立方程組，對(duì)整體反映過程設(shè)立出模擬結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中應(yīng)用了RFPA、UDEC、ANSYS、FLAC等數(shù)值模擬技術(shù)。

計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，使其在非煤礦山開采工作中擁有良好的發(fā)展前景，把傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)有機(jī)整合，有利于把以往很難解決的采礦工程問題進(jìn)行深入研究，然后找到有效的解決方法，其發(fā)展和應(yīng)用在很大程度上推動(dòng)了礦山生產(chǎn)和管理的計(jì)算機(jī)化，有效緩解了工作人員的工作量和工作壓力，不斷推動(dòng)了礦業(yè)使用計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)的深度和寬泛，同時(shí)結(jié)合使用VR技術(shù)和系統(tǒng)工程，有利于為其發(fā)展開拓更多渠道。有朝一日礦山信息會(huì)逐步向虛擬技術(shù)、遠(yuǎn)程技術(shù)研討、礦山安全管理信息化、采、供、銷管理信息化一礦山ERP系統(tǒng)等方向發(fā)展。