高亞超

【關(guān)鍵詞】煤礦;電氣工程;自動化;智能技術(shù)

【中圖分類號】F406.3 【文獻(xiàn)標(biāo)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(jī)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(jié)構(gòu)，易增大開采安全風(fēng)險。伴隨著智能化技術(shù)、自動化技術(shù)的更新與應(yīng)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(jī)制的導(dǎo)向作用下，“四化”建設(shè)和發(fā)展機(jī)制的落實，更是加強(qiáng)機(jī)械化、自動化、信息化、智能化之間的聯(lián)動質(zhì)量，進(jìn)而打造出基于基礎(chǔ)層面、主導(dǎo)層面、支撐層面、目標(biāo)層面的一體化發(fā)展格局。從煤礦工程的運(yùn)營模式來看，在現(xiàn)代化技術(shù)的支持下，可構(gòu)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(wù)系統(tǒng)—數(shù)據(jù)監(jiān)管中心為平臺的智慧化運(yùn)營體系，進(jìn)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(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 智能技術(shù)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(jī)械設(shè)備的集成化操控，確保各項指令下達(dá)與執(zhí)行的對接性，保證每一項機(jī)械化運(yùn)作模式符合系統(tǒng)程序邏輯。煤礦電氣工程體系的建設(shè)和應(yīng)用，則是通過自動化操控體系實現(xiàn)對整個煤礦開采與運(yùn)營過程中機(jī)械化設(shè)備進(jìn)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(shè)備中，保證信息傳輸?shù)膶崟r性與對稱性，強(qiáng)化對接效率[1]。煤礦電氣工程自動化系統(tǒng)中應(yīng)用智能化技術(shù)，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(jié)合智能操控機(jī)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(yùn)行質(zhì)量，降低煤礦工作人員的投入，增強(qiáng)煤礦開采的安全性。

1.1 提高工作效率

智能化技術(shù)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(jié)構(gòu)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(qiáng)化數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，能深化操作系統(tǒng)運(yùn)行的精準(zhǔn)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(dá)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(yùn)行過程中可能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)指令行為進(jìn)行預(yù)測，此數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)運(yùn)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(shù)的支撐下，煤礦電氣工程自動化運(yùn)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(yùn)作模式實現(xiàn)智能化操控，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

1.2 優(yōu)化工程設(shè)計

煤礦電氣工程自動化控制體系的建設(shè)是以整個煤礦開采和運(yùn)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(zhǔn)的數(shù)據(jù)運(yùn)行模式，強(qiáng)化系統(tǒng)的整體操控質(zhì)量。在此過程，要想電氣工程的運(yùn)作緊密貼合自動化運(yùn)行體系，則需要進(jìn)行前期的規(guī)劃設(shè)計，針對電子操控模式、終端顯示部件，制定相應(yīng)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(zhǔn)闡釋數(shù)據(jù)傳輸、指令下達(dá)應(yīng)當(dāng)遵循的工序條件[2]。只有這樣，才能確保相關(guān)工作原理和工作機(jī)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(shù)的支撐下，可為整個工程設(shè)計體系提供相對應(yīng)的數(shù)據(jù)操控指標(biāo)，保證后續(xù)工程設(shè)計符合數(shù)據(jù)本體運(yùn)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(dāng)前設(shè)計中存儲的參數(shù)誤差，進(jìn)而提高整體設(shè)計的準(zhǔn)確性，簡化運(yùn)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(yīng)，強(qiáng)化整體操控質(zhì)量。

1.3 增強(qiáng)控制精準(zhǔn)度

從電氣設(shè)備的運(yùn)行模式來看，受到電子結(jié)構(gòu)、操控模式等因素的影響，增大了設(shè)備運(yùn)行的復(fù)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(fēng)險，降低電氣工程設(shè)備的運(yùn)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(dāng)前操控視域下電氣設(shè)備運(yùn)行中存在的各項質(zhì)量問題。在此過程中，智能化技術(shù)的應(yīng)用可為整個電氣自動化控制體系提供基準(zhǔn)參數(shù)，保證各項控制指標(biāo)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(jìn)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(zhǔn)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(shù)的運(yùn)用路徑

2.1 通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)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(shè)備的運(yùn)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(jìn)行及時處理，將對內(nèi)部礦井人員健康和設(shè)備造成嚴(yán)重的損害。通風(fēng)系統(tǒng)可以保證礦采空間內(nèi)的通風(fēng)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(shù)的支持下，通風(fēng)系統(tǒng)的構(gòu)建可以通過主集成操控機(jī)構(gòu)下達(dá)指令，實現(xiàn)復(fù)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(shè)備將整個地下開采空間內(nèi)的各個信息檢測點設(shè)定相應(yīng)的檢測系統(tǒng)，例如通風(fēng)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(shè)備的精準(zhǔn)運(yùn)行，還可以通過相關(guān)指令的調(diào)控與識別，查證通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行是否符合當(dāng)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(zhǔn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出較大差異時，則通風(fēng)系統(tǒng)自動將此類信息界定為危險標(biāo)識，并觸發(fā)警報系統(tǒng)，幫助工作人員及時了解當(dāng)前地下開采空間中出現(xiàn)的各類問題。當(dāng)然，此類數(shù)據(jù)檢測可以通過設(shè)定閾值界定整個空間內(nèi)反映出的危險狀況是否達(dá)到一定的程度，如果未能達(dá)到報警指標(biāo)，則智能化系統(tǒng)將自動對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行指令操控，例如提升風(fēng)機(jī)設(shè)備的運(yùn)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(jī)設(shè)備

煤礦開采工作是一種復(fù)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(yīng)用機(jī)械設(shè)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(shù)的支撐下，依托自動化控制機(jī)械化設(shè)備等，可以實現(xiàn)基于整個驅(qū)動系統(tǒng)的各類精準(zhǔn)化控制，保證煤礦開采設(shè)備在運(yùn)行過程中可以針對各類驅(qū)動結(jié)構(gòu)制定相應(yīng)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(shè)備，主要通過動力驅(qū)動實現(xiàn)對整個設(shè)備的操控，此過程中，智能化技術(shù)的應(yīng)用是針對系統(tǒng)本身運(yùn)行中呈現(xiàn)出的各類屬性界定出相應(yīng)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(jìn)行逐一審判與標(biāo)定處理，通過故障診斷和基準(zhǔn)核定，實現(xiàn)操控體系的智能化運(yùn)行，保證操控設(shè)備的每一項運(yùn)行工序符合整體規(guī)劃設(shè)計的訴求。此外，搭載智能技術(shù)實現(xiàn)的人工智能操控平臺，可以實現(xiàn)對設(shè)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(dāng)前設(shè)備在運(yùn)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(yuǎn)程控制設(shè)備運(yùn)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(jìn)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(shù)實現(xiàn)的安全監(jiān)測功能主要針對整個煤礦開采和運(yùn)營環(huán)境進(jìn)行全過程的監(jiān)控，其本身是以信息技術(shù)、智能技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合測量工具，對整個開采空間環(huán)境和內(nèi)部運(yùn)營信息等進(jìn)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(jìn)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(yīng)用的煤礦開采運(yùn)營模式來看，大多數(shù)是依據(jù)機(jī)械化設(shè)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(yùn)行是依靠主體系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌化的控制，只有這樣，才能保證各個獨立的操控機(jī)構(gòu)可以在主系統(tǒng)指令的協(xié)調(diào)下實現(xiàn)邏輯性運(yùn)轉(zhuǎn)，降低各類設(shè)備在運(yùn)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(yīng)用智能技術(shù)對煤礦開采工作進(jìn)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(zhǔn)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(shè)計

電氣工程自動化設(shè)計，是通過主系統(tǒng)下達(dá)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(jī)設(shè)備為載體替代人工操作，可以有效提高控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率，同時可避免設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生誤差。在智能化技術(shù)的支撐下，可以進(jìn)一步提升整體設(shè)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(shè)計提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支撐。例如，在設(shè)計挖礦機(jī)械設(shè)備時，該設(shè)備在整個操控體系中應(yīng)用的指令運(yùn)行模式是以現(xiàn)階段采礦工程設(shè)定的指標(biāo)為約束點，而應(yīng)用人工智能技術(shù)可以優(yōu)化整個操控模式，提供當(dāng)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(zhǔn)進(jìn)行最佳運(yùn)行路徑的解析，可以精準(zhǔn)地闡述設(shè)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(shè)計體系與國外相比，仍然存在一定的差距，特別是在部分復(fù)雜程度較高的運(yùn)行體系中，人工智能技術(shù)的可實現(xiàn)性較低，這就需要承接相關(guān)設(shè)計和技術(shù)的人員具備扎實的理論基礎(chǔ)與實踐技能，以煤礦自動化工程大環(huán)境為主體，結(jié)合技術(shù)的實際效用，確保每一類自動化操控程序的設(shè)計與實現(xiàn)是符合現(xiàn)階段整體煤礦開采工程建設(shè)需求的。

2.5 光互聯(lián)系統(tǒng)

基于人工智能技術(shù)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(jī)電設(shè)備自動化系統(tǒng)運(yùn)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(shù)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(yùn)行過程中會受到機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾而對信號傳輸造成一定的影響，導(dǎo)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(shù)可進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)木珳?zhǔn)性，使地下開采環(huán)境信息可以通過數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)映射，進(jìn)而為自動化、智能化工作的開展提供基礎(chǔ)保障。

2.6 故障智能診斷

煤礦電氣工程自動化系統(tǒng)運(yùn)行具有持續(xù)性、負(fù)荷性的特點，在長時間的運(yùn)作中，內(nèi)部機(jī)械部件、聯(lián)動機(jī)構(gòu)等面臨嚴(yán)重的破損問題，當(dāng)故障產(chǎn)生的損耗值超出設(shè)備固有的承受極限值時，會產(chǎn)生機(jī)械自動化設(shè)備損毀的風(fēng)險?；谥悄芗夹g(shù)實現(xiàn)的故障智能診斷功能，是將智能監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用到整個煤礦電氣工程中，結(jié)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(jī)構(gòu)對整個電氣運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)化監(jiān)控。在電氣設(shè)備運(yùn)行期間，通過實時監(jiān)測功能可以進(jìn)行當(dāng)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(luò)算法等，深度挖掘系統(tǒng)運(yùn)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(zhǔn)值時，則可將此運(yùn)行模式界定為故障類型，然后結(jié)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(shè)備存在的問題并針對性地予以解決，提高電氣系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

3 結(jié)語

綜上所述，基于智能技術(shù)的煤礦電氣工程自動化體系，可以提高信息技術(shù)與煤礦自動化控制體系之間的對接度，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的精準(zhǔn)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(shù)可以實現(xiàn)精細(xì)化層面的發(fā)展，不斷強(qiáng)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(xiàn)

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