高亞超

【關鍵詞】煤礦;電氣工程;自動化;智能技術

【中圖分類號】F406.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）10-0058-03

0 引言

煤礦作為重要的戰(zhàn)略資源，隨著市場需求的不斷增大，對煤礦資源的開采效率與質(zhì)量提出了更高的需求。傳統(tǒng)煤礦開采體系中采用的機械化挖掘模式，極易因為信息不對稱而產(chǎn)生開采能源過度耗用的問題，同時地下半密閉式的開采結構，易增大開采安全風險。伴隨著智能化技術、自動化技術的更新與應用，煤礦開采體系逐漸向自動化方向轉(zhuǎn)變，特別是在國家政策機制的導向作用下，“四化”建設和發(fā)展機制的落實，更是加強機械化、自動化、信息化、智能化之間的聯(lián)動質(zhì)量，進而打造出基于基礎層面、主導層面、支撐層面、目標層面的一體化發(fā)展格局。從煤礦工程的運營模式來看，在現(xiàn)代化技術的支持下，可構建以集成操控平臺為核心，企業(yè)管理網(wǎng)—工業(yè)網(wǎng)—通信網(wǎng)為輔助，云端服務系統(tǒng)—數(shù)據(jù)監(jiān)管中心為平臺的智慧化運營體系，進一步提升煤礦事業(yè)的發(fā)展效率，推動煤礦產(chǎn)業(yè)鏈條的革新。本文針對煤礦電氣工程自動化中智能技術的應用進行探討。

1 智能技術在煤礦電氣工程自動化中的價值體現(xiàn)

電氣工程是指通過信息化手段實現(xiàn)對內(nèi)部機械設備的集成化操控，確保各項指令下達與執(zhí)行的對接性，保證每一項機械化運作模式符合系統(tǒng)程序邏輯。煤礦電氣工程體系的建設和應用，則是通過自動化操控體系實現(xiàn)對整個煤礦開采與運營過程中機械化設備進行統(tǒng)籌與操控，確保地下半封閉的空間信息可同步反饋到地上接收設備中，保證信息傳輸?shù)膶崟r性與對稱性，強化對接效率[1]。煤礦電氣工程自動化系統(tǒng)中應用智能化技術，可保證系統(tǒng)功能性的實現(xiàn)是建立在智能控制系統(tǒng)之上的，結合智能操控機制所具備的屬性，實現(xiàn)固有信息傳輸下的多元操控模式，提高電氣工程的運行質(zhì)量，降低煤礦工作人員的投入，增強煤礦開采的安全性。

1.1 提高工作效率

智能化技術與煤礦電氣工程自動化控制的整合，可實現(xiàn)對不同數(shù)據(jù)結構的處理，保證在固有的信息傳輸渠道下，數(shù)據(jù)信息可以通過雙向反饋的模式強化數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，能深化操作系統(tǒng)運行的精準性，避免數(shù)據(jù)信息在傳輸過程中產(chǎn)生差異問題。搭載智能系統(tǒng)可以直接下達指令，不用再將數(shù)據(jù)信息局限在整個自動化程序之內(nèi)，而是通過人工智能優(yōu)化的模式，針對系統(tǒng)在運行過程中可能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)指令行為進行預測，此數(shù)據(jù)信息精準運算的過程可有效緩解崗位人員的工作壓力。此外，在智能技術的支撐下，煤礦電氣工程自動化運作模式不需要人員操作便可實現(xiàn)針對化處理，實現(xiàn)了真正意義上的智能化、自動化操控平臺，規(guī)避了因為人工操作產(chǎn)生的誤差問題。智能化操作模式可有效降低人力成本，通過智能平臺可對整個電氣工程的運作模式實現(xiàn)智能化操控，提高了系統(tǒng)的運行效率。

1.2 優(yōu)化工程設計

煤礦電氣工程自動化控制體系的建設是以整個煤礦開采和運營體系下呈現(xiàn)出的自動控制模式為切入點，保證聯(lián)動工序的實現(xiàn)，可以通過數(shù)據(jù)搭載模式界定更為精準的數(shù)據(jù)運行模式，強化系統(tǒng)的整體操控質(zhì)量。在此過程，要想電氣工程的運作緊密貼合自動化運行體系，則需要進行前期的規(guī)劃設計，針對電子操控模式、終端顯示部件，制定相應的控制措施，使電子控制系統(tǒng)實現(xiàn)多程序指令的操控，利用模式精準闡釋數(shù)據(jù)傳輸、指令下達應當遵循的工序條件[2]。只有這樣，才能確保相關工作原理和工作機制是建立在系統(tǒng)且完善的工序之上實現(xiàn)的操作，提高自動化處理效果。在智能技術的支撐下，可為整個工程設計體系提供相對應的數(shù)據(jù)操控指標，保證后續(xù)工程設計符合數(shù)據(jù)本體運行參數(shù)且可通過內(nèi)部系統(tǒng)的自動優(yōu)化處理，智能地調(diào)節(jié)當前設計中存儲的參數(shù)誤差，進而提高整體設計的準確性，簡化運作程序，提高系統(tǒng)整體控制性能，使各項操控工序可更為迅速地反應，強化整體操控質(zhì)量。

1.3 增強控制精準度

從電氣設備的運行模式來看，受到電子結構、操控模式等因素的影響，增大了設備運行的復雜性，而傳統(tǒng)的自動化處理模式已經(jīng)呈現(xiàn)出滯后性，甚至在實際操控過程中可能產(chǎn)生冗余風險，降低電氣工程設備的運行質(zhì)量。為此，電氣工程中必須做好數(shù)據(jù)監(jiān)測工作，分析每一項操控視域下數(shù)據(jù)信息在實際對接過程中可能存在的一系列問題，通過對數(shù)據(jù)信息的實時化、動態(tài)化監(jiān)測，查證當前操控視域下電氣設備運行中存在的各項質(zhì)量問題。在此過程中，智能化技術的應用可為整個電氣自動化控制體系提供基準參數(shù)，保證各項控制指標與實際操控功能之間的對接性，避免出現(xiàn)控制誤差問題。與此同時，在智能化框架下，整個操控模式可以進行虛擬化操控，擺脫傳統(tǒng)實體類操作的局限性，保證各項指令操控精準地落實到個體中，提高實際操控性能[3]。

2 煤礦電氣工程自動化中智能技術的運用路徑

2.1 通風系統(tǒng)

通風系統(tǒng)作為煤礦電氣工程的重要組成部分，因為整個煤礦資源的開采環(huán)境近乎密閉狀態(tài)，并且在開采過程中設備的運行和煤礦本身會產(chǎn)生一定的污染問題，還會在礦采空間內(nèi)呈現(xiàn)出持續(xù)積累的現(xiàn)象，如果不能進行及時處理，將對內(nèi)部礦井人員健康和設備造成嚴重的損害。通風系統(tǒng)可以保證礦采空間內(nèi)的通風質(zhì)量，為工作人員提供一個更為安全的工作環(huán)境。在智能技術的支持下，通風系統(tǒng)的構建可以通過主集成操控機構下達指令，實現(xiàn)復合型的操控，其本身是立足于各個信息傳輸終端之上的，利用傳感器設備將整個地下開采空間內(nèi)的各個信息檢測點設定相應的檢測系統(tǒng)，例如通風速率、瓦斯氣體濃度及溫度值、濕度值等，通過傳感器將采集到的信息實時反饋到主系統(tǒng)中，可以確保整個系統(tǒng)中各類電子設備的精準運行，還可以通過相關指令的調(diào)控與識別，查證通風系統(tǒng)運行是否符合當前主系統(tǒng)的操控需求[4]。如果經(jīng)由傳感器采集到的信息與數(shù)據(jù)庫內(nèi)的基準數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出較大差異時，則通風系統(tǒng)自動將此類信息界定為危險標識，并觸發(fā)警報系統(tǒng)，幫助工作人員及時了解當前地下開采空間中出現(xiàn)的各類問題。當然，此類數(shù)據(jù)檢測可以通過設定閾值界定整個空間內(nèi)反映出的危險狀況是否達到一定的程度，如果未能達到報警指標，則智能化系統(tǒng)將自動對相關設備進行指令操控，例如提升風機設備的運行效率，提高地下空間的空氣置換率，以此保證整體工作環(huán)境的安全性和穩(wěn)定性。

2.2 采掘機設備

煤礦開采工作是一種復雜的開采體系，單純依靠人力無法實現(xiàn)對整個煤礦資源的有效挖掘，這就需要有效應用機械設備和智能操控系統(tǒng)，實現(xiàn)在固有空間下的自動化挖掘。在智能化技術的支撐下，依托自動化控制機械化設備等，可以實現(xiàn)基于整個驅(qū)動系統(tǒng)的各類精準化控制，保證煤礦開采設備在運行過程中可以針對各類驅(qū)動結構制定相應的指令，令每一項開采工序貼合整個開采環(huán)境。例如，以電牽引為驅(qū)動主體的煤礦開采設備，主要通過動力驅(qū)動實現(xiàn)對整個設備的操控，此過程中，智能化技術的應用是針對系統(tǒng)本身運行中呈現(xiàn)出的各類屬性界定出相應的操作模型，然后以數(shù)字信息、數(shù)字信號等形式在整個系統(tǒng)的傳遞模式中進行逐一審判與標定處理，通過故障診斷和基準核定，實現(xiàn)操控體系的智能化運行，保證操控設備的每一項運行工序符合整體規(guī)劃設計的訴求。此外，搭載智能技術實現(xiàn)的人工智能操控平臺，可以實現(xiàn)對設備和開采工藝的智能化管理，而在此過程中則不需要人員在現(xiàn)場操作，只需通過終端顯示界面了解當前設備在運行過程中產(chǎn)生的驅(qū)動路徑，引用主系統(tǒng)的操控功能便可遠程控制設備運行，并且智能操控軟件本身具備自主優(yōu)化屬性，可有效避免因為誤操作而產(chǎn)生的開采事故，保證整體開采工程的順利進行。

2.3 安全監(jiān)測

煤礦電氣工程自動化系統(tǒng)中，基于智能技術實現(xiàn)的安全監(jiān)測功能主要針對整個煤礦開采和運營環(huán)境進行全過程的監(jiān)控，其本身是以信息技術、智能技術為基礎，結合測量工具，對整個開采空間環(huán)境和內(nèi)部運營信息等進行全過程的采集、存儲、分析及處理。通過對數(shù)據(jù)庫中的基本信息進行比對，可以提升整體監(jiān)控系統(tǒng)的安全系數(shù)。從現(xiàn)階段應用的煤礦開采運營模式來看，大多數(shù)是依據(jù)機械化設備實現(xiàn)對整體采礦傳輸?shù)囊惑w化加工，而在此過程中，整個自動化體系的運行是依靠主體系統(tǒng)進行統(tǒng)籌化的控制，只有這樣，才能保證各個獨立的操控機構可以在主系統(tǒng)指令的協(xié)調(diào)下實現(xiàn)邏輯性運轉(zhuǎn)，降低各類設備在運行過程中產(chǎn)生的冗余性問題，提高生產(chǎn)過程的安全性[5]。此外，應用智能技術對煤礦開采工作進行監(jiān)督的過程中采集的信息，可以為工作人員提供更為精準的數(shù)據(jù)支持，保證后續(xù)管理工作質(zhì)量，提高整體開采質(zhì)量。

2.4 電氣工程自動設計

電氣工程自動化設計，是通過主系統(tǒng)下達的指令和編程程序等，實現(xiàn)對現(xiàn)有人工操作模式的轉(zhuǎn)變，以計算機設備為載體替代人工操作，可以有效提高控制系統(tǒng)的運行效率，同時可避免設備在運行過程中產(chǎn)生誤差。在智能化技術的支撐下，可以進一步提升整體設計質(zhì)量。依托內(nèi)部人工智能體系、精密算法及控制理論等，對前期自動化設計提供相應的數(shù)據(jù)支撐。例如，在設計挖礦機械設備時，該設備在整個操控體系中應用的指令運行模式是以現(xiàn)階段采礦工程設定的指標為約束點，而應用人工智能技術可以優(yōu)化整個操控模式，提供當前時間段、空間點的最佳挖掘點，然后以內(nèi)部數(shù)據(jù)信息數(shù)字信號傳輸模式為基準進行最佳運行路徑的解析，可以精準地闡述設備在現(xiàn)階段的挖掘路徑，提高整體挖掘質(zhì)量。但是，目前我國電氣工程自動化設計體系與國外相比，仍然存在一定的差距，特別是在部分復雜程度較高的運行體系中，人工智能技術的可實現(xiàn)性較低，這就需要承接相關設計和技術的人員具備扎實的理論基礎與實踐技能，以煤礦自動化工程大環(huán)境為主體，結合技術的實際效用，確保每一類自動化操控程序的設計與實現(xiàn)是符合現(xiàn)階段整體煤礦開采工程建設需求的。

2.5 光互聯(lián)系統(tǒng)

基于人工智能技術實現(xiàn)的光互聯(lián)平臺在整個煤礦電氣工程體系中可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息點對點的同步傳輸，能將機電設備自動化系統(tǒng)運行過程中呈現(xiàn)出的缺陷予以及時查證。與此同時，以光互聯(lián)技術為路徑的信息傳輸模式，可以有效規(guī)避外界因素的干擾，例如傳統(tǒng)通信模式在運行過程中會受到機械設備產(chǎn)生的電磁干擾而對信號傳輸造成一定的影響，導致地上接收器與地下環(huán)境信息的不對稱性。通過光互聯(lián)技術可進一步提高數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)木珳市?，使地下開采環(huán)境信息可以通過數(shù)據(jù)進行精準映射，進而為自動化、智能化工作的開展提供基礎保障。

2.6 故障智能診斷

煤礦電氣工程自動化系統(tǒng)運行具有持續(xù)性、負荷性的特點，在長時間的運作中，內(nèi)部機械部件、聯(lián)動機構等面臨嚴重的破損問題，當故障產(chǎn)生的損耗值超出設備固有的承受極限值時，會產(chǎn)生機械自動化設備損毀的風險?；谥悄芗夹g實現(xiàn)的故障智能診斷功能，是將智能監(jiān)測系統(tǒng)應用到整個煤礦電氣工程中，結合主系統(tǒng)的集成功能、專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫功能等，依據(jù)傳感器機構對整個電氣運行系統(tǒng)進行動態(tài)化監(jiān)控。在電氣設備運行期間，通過實時監(jiān)測功能可以進行當前操控視域下的各類數(shù)據(jù)信息的采集、識別與存儲，按照遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡算法等，深度挖掘系統(tǒng)運行期間存在的數(shù)據(jù)異常問題，一旦數(shù)據(jù)檢測值超出系統(tǒng)基準值時，則可將此運行模式界定為故障類型，然后結合自動化處理系統(tǒng)和報警系統(tǒng)等，幫助操作人員明確電氣設備存在的問題并針對性地予以解決，提高電氣系統(tǒng)運行的可靠性。

3 結語

綜上所述，基于智能技術的煤礦電氣工程自動化體系，可以提高信息技術與煤礦自動化控制體系之間的對接度，增強系統(tǒng)運行的精準性，為工作人員創(chuàng)建一個更為安全的施工環(huán)境。期待在未來發(fā)展過程中，智能技術可以實現(xiàn)精細化層面的發(fā)展，不斷強化智能控制的操控屬性，降低人員投入，真正令煤礦企業(yè)實現(xiàn)降損增益。

參 考 文 獻

[1]牛麗.基于智能技術的電氣自動化控制系統(tǒng)設計與分析[J].黑龍江科學，2021，12（6）：112-113.

[2]童文.電氣工程及自動化智能化技術在建筑電氣中的應用[J].中國設備工程，2021（4）：183-184.

[3]汪精浩.探索煤礦電氣工程自動化中智能技術的應用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2020（9）：160.

[4]白艷明.煤礦電氣工程自動化中智能技術的應用分析[J].石化技術，2020，27（2）：237，239.

[5]李騰.煤礦電氣工程自動化中智能技術的應用研究[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018（24）：21.