段利軍 何山

河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司承德柏泉鐵礦 河北承德 067500

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的越來(lái)越快，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)也在不斷地發(fā)展，從而導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，這也加大了各個(gè)企業(yè)的壓力。因此，對(duì)于現(xiàn)在的采礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，只有不斷地提高競(jìng)爭(zhēng)力才可以更好地生存下來(lái)。隨著自動(dòng)化和智能化技術(shù)在采礦工作面的逐漸應(yīng)用，工作人員的工作環(huán)境將得到進(jìn)一步改善，工作量顯著下降，為無(wú)人開采奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。如果機(jī)械智能化可以更好的發(fā)展，那么就可以促進(jìn)采礦行業(yè)更好的進(jìn)步，可以給它們的企業(yè)帶來(lái)更多的利潤(rùn)，同時(shí)也可以反過(guò)來(lái)促進(jìn)自動(dòng)化行業(yè)的進(jìn)步。

1 礦山機(jī)械智能化分析

1.1 實(shí)現(xiàn)采掘智能化需求的關(guān)鍵技術(shù)

①視頻監(jiān)控技術(shù)。在進(jìn)行礦山視頻監(jiān)視技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，需要與指揮中心相連接獲得高清的圖像效果，確保操作人員通過(guò)顯示屏就可以對(duì)礦井的實(shí)際情況進(jìn)行了解，在提升安全的條件下進(jìn)一步分析生產(chǎn)問(wèn)題，在視頻操作技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中可以對(duì)井下作業(yè)人員進(jìn)行引導(dǎo)，利用傳感器智能化地跟蹤設(shè)備的位置，通過(guò)攝像頭采集畫面，了解當(dāng)前運(yùn)行的情況，有針對(duì)性的進(jìn)行特異性的開采，以提升開采的安全性和質(zhì)量。②智能記憶截取技術(shù)。智能記憶截取技術(shù)，即自動(dòng)化融合學(xué)習(xí)系統(tǒng)和記憶人工操作，借助采煤機(jī)示范刀能夠順利實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化割煤。在采煤機(jī)的控制系統(tǒng)中，可將采高編碼器和位移利用起來(lái)自動(dòng)進(jìn)行定位，使采煤機(jī)的位置更加精準(zhǔn)。除此之外，自動(dòng)定位也可借助結(jié)合位置傳感器來(lái)展開，進(jìn)而更加高效地開展開采工作。

1.2 無(wú)人駕駛技術(shù)系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著導(dǎo)航系統(tǒng)、傳感技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)及機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人駕駛技術(shù)也在不斷地突破革新。無(wú)人駕駛系統(tǒng)能幫助礦山企業(yè)優(yōu)化業(yè)務(wù)管理流程，提升整體生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理和決策水平；形成集中管控，對(duì)汽車運(yùn)輸、協(xié)同生產(chǎn)、應(yīng)急處理等過(guò)程進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)和集中控制；優(yōu)化剝離、采裝、運(yùn)輸和地面生產(chǎn)過(guò)程，提高資源利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、綠色開采。無(wú)人駕駛技術(shù)在礦山的應(yīng)用將解決設(shè)備作業(yè)效率低、運(yùn)輸成本高、安全事故頻發(fā)等難題[1]。

1.3 礦井提升機(jī)中的應(yīng)用

礦井提升機(jī)是煤礦開采的重要設(shè)備，其主要負(fù)責(zé)向井下輸送材料和設(shè)備。通常情況下，礦井提升系統(tǒng)的慣性大、控制程序復(fù)雜且對(duì)速度控制比較嚴(yán)格。提升機(jī)在工作時(shí)，需要頻繁地啟動(dòng)和停止。若采用普通的機(jī)械式開關(guān)來(lái)進(jìn)行控制，則對(duì)提升機(jī)的控制系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊。因此，很多礦井的提升機(jī)都進(jìn)行了智能化改造。將變頻技術(shù)應(yīng)用于提升機(jī)的啟?？刂?，可實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的平穩(wěn)啟停，從而提升了提升機(jī)使用的安全性。

1.4 礦井采掘中的應(yīng)用

井下礦石的空間信息是需要隨著開采的進(jìn)行時(shí)間的推移隨時(shí)修正動(dòng)態(tài)發(fā)展變化的四維空間，而精確的地質(zhì)信息的探測(cè)及更新技術(shù)，是井下智能采掘的先決條件。理想的狀態(tài)是通過(guò)工作面采掘設(shè)備融合安裝探測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)隨掘隨采隨探測(cè)，并同時(shí)處理、解譯和建模修正地質(zhì)模型的參數(shù)。以此建立符合自動(dòng)智能化開采條件的四維動(dòng)態(tài)地質(zhì)-巷道模型。通過(guò)構(gòu)建多元信息的4DGIS云平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)煤巖狀態(tài)及采煤機(jī)械狀態(tài)的動(dòng)態(tài)集成。目前我國(guó)先進(jìn)礦井采用的3D地測(cè)采煤“一張圖”技術(shù)可以達(dá)到井田地質(zhì)數(shù)據(jù)的共享，并且可以實(shí)現(xiàn)報(bào)表、甚至是專業(yè)圖紙的自動(dòng)截割繪制，大大解放了礦山生產(chǎn)管理人員，科學(xué)有效的為礦井安全生產(chǎn)提供技術(shù)保障。目前工作面的探測(cè)設(shè)備還不能達(dá)到同采掘設(shè)備融合，達(dá)到隨采隨探測(cè)的程度。

1.5 礦井通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

礦井通風(fēng)機(jī)是礦井通風(fēng)的主要?jiǎng)恿υ?，不僅要保證其運(yùn)行的可靠性，還應(yīng)保證其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。一般情況下，礦井通風(fēng)機(jī)消耗的電能占礦井總消耗的50%左右。因此，必須保證礦井通風(fēng)機(jī)處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，否則會(huì)有大量的電能浪費(fèi)。在過(guò)去，礦井通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)是通過(guò)風(fēng)機(jī)的葉片安裝角來(lái)調(diào)節(jié)的，調(diào)節(jié)所用時(shí)間較長(zhǎng)，十分不方便。很多時(shí)候，礦井通風(fēng)阻力的測(cè)定幾個(gè)月甚至半年進(jìn)行1次，而在這個(gè)周期內(nèi)大量電能會(huì)被白白浪費(fèi)。而礦井通風(fēng)機(jī)經(jīng)過(guò)智能化改造后，通過(guò)煤礦井下安裝的傳感器可實(shí)時(shí)測(cè)得礦井局部通風(fēng)阻力，根據(jù)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)就可確定礦井的實(shí)時(shí)通風(fēng)阻力[2]。

2 礦山機(jī)械智能化發(fā)展趨勢(shì)

2.1 智能導(dǎo)航技術(shù)

為了能夠讓導(dǎo)航技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，在實(shí)踐中需要注意加強(qiáng)采掘設(shè)備的實(shí)時(shí)定位，對(duì)工作面的地質(zhì)勘測(cè)和空間定位問(wèn)題進(jìn)行完善，讓智能化水平提升，以便做到安全監(jiān)控和高精度開采。

2.2 智能機(jī)器人

利用遙控智能機(jī)器人完成工作面的維護(hù)和管理，具有較好的效果，需要注意加強(qiáng)先進(jìn)傳感器的匹配，并且完成改裝，以提升礦井智能化工作面的自主開采效果。需要對(duì)智能化掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行有效的應(yīng)用，讓掘進(jìn)設(shè)備的智能化和整體性提高，對(duì)掘進(jìn)工作面進(jìn)行有效的控制，保證無(wú)人化開采的實(shí)現(xiàn)。

2.3 使用人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行故障診斷

人工智能技術(shù)的不斷成熟和投入使用，人工智能技術(shù)主要是將計(jì)算機(jī)技術(shù)和生物學(xué)技術(shù)相結(jié)合，現(xiàn)在科學(xué)研發(fā)出來(lái)的人工智能技術(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法是虛擬人類的大腦特點(diǎn)。它完美的將人類的大腦最基本特點(diǎn)應(yīng)用在技術(shù)中，并且投入使用之后也取得了很好的效果，將大腦內(nèi)部組織性和適應(yīng)性形成了技術(shù)中的記憶功能和學(xué)習(xí)功能，這兩個(gè)功能也是技術(shù)最核心的功能，它的顯著特點(diǎn)是能更精準(zhǔn)的診斷出設(shè)備所出現(xiàn)的故障問(wèn)題，或者是設(shè)備存在隱藏性問(wèn)題，應(yīng)用這個(gè)技術(shù)在故障檢測(cè)中非常簡(jiǎn)便。同時(shí)人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備還可以具備容錯(cuò)的特色功能，它將會(huì)用最客觀最基礎(chǔ)的狀態(tài)去進(jìn)行整體機(jī)械的評(píng)價(jià)，即使是檢測(cè)設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)了問(wèn)題，這些技術(shù)也能保障最終的診斷結(jié)果不受影響，這項(xiàng)卓越的研發(fā)技術(shù)將為整個(gè)機(jī)械設(shè)備診斷技術(shù)提高了進(jìn)步空間[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，中國(guó)礦山開采行業(yè)正處在從機(jī)械化開采向智能化開采及智能化開采轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵階段。實(shí)際工作中，要和施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況相結(jié)合，合理選擇智能開采技術(shù)，相關(guān)工作人員應(yīng)借助科學(xué)、合理的解決手段，順利開展礦山開采，推動(dòng)我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)良好發(fā)展。