在能源需求日益上升的情況下，煤礦開采規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，由此導(dǎo)致煤礦污水排放量暴增。煤礦污水的成分十分復(fù)雜，它含有大量的懸浮物質(zhì)，重金屬以及有機(jī)物之類的污染物。如果這些未經(jīng)任何妥善處置就被任意排放出來，將會給周邊的土壤、水源以及生態(tài)環(huán)境帶來極重的污染后果。智能化憑借數(shù)據(jù)處理、智能調(diào)控、網(wǎng)絡(luò)通信等優(yōu)勢，為煤礦污水治理提供創(chuàng)新解決方案和發(fā)展方向。不過，現(xiàn)階段而言，智能化在煤礦污水處理實際操作過程中的運用還處在較為初級階段，其應(yīng)用的深度以及應(yīng)用面都存在問題。

一、煤礦污水處理技術(shù)的應(yīng)用問題

（一）信息系統(tǒng)集成度低

當(dāng)前，煤礦污水處理流程包含水質(zhì)監(jiān)測、設(shè)備運行監(jiān)控、污水處理工藝控制等諸多環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)通常使用獨立開發(fā)或者采購的信息系統(tǒng)。由于設(shè)計初期缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)接口存在顯著差異，造成各個系統(tǒng)之間無法開展有效的數(shù)據(jù)交流和分享，嚴(yán)重出現(xiàn)信息孤島狀況。從技術(shù)角度來說，不同的系統(tǒng)也許會選用不同的操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以及開發(fā)語言來搭建。水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)采用基于Linux系統(tǒng)的開源數(shù)據(jù)庫和Python語言開發(fā)，設(shè)備運行監(jiān)控系統(tǒng)則以Windows系統(tǒng)態(tài)，對于污水工藝的改善工作、設(shè)備維護(hù)工作未能帶來幫助。

的商業(yè)數(shù)據(jù)庫和C語言開發(fā)，這種技術(shù)架構(gòu)上的差異致使系統(tǒng)融合要執(zhí)行很多兼容性改進(jìn)和接口適應(yīng)作業(yè)。同時，一些老舊系統(tǒng)缺少必要技術(shù)文檔和維護(hù)支撐。在實際運作時，信息孤島狀況給煤礦污水處理造成不少麻煩，工作人員要在這幾個系統(tǒng)之間頻繁切換，手工搜集并整理數(shù)據(jù)，既費時又費力，而且很容易出錯。

（二）數(shù)據(jù)分析能力不足

煤礦污水處理過程中會產(chǎn)出海量數(shù)據(jù)，其中包含很多有用信息，如水質(zhì)變化規(guī)律、設(shè)備運作情況、處理工藝成效等。不過，當(dāng)下大多數(shù)煤礦企業(yè)在這塊數(shù)據(jù)分析上存有明顯不足。一方面，數(shù)據(jù)分析手段比較老舊，不少企業(yè)依舊依靠人工統(tǒng)計、簡單Excel圖表分析等方法，很難對海量、多維度的數(shù)據(jù)做深入處理和挖掘，這樣不僅效率低，而且分析成果的準(zhǔn)確性和可靠性較差，無法契合復(fù)雜污水處理場景下的決策需求。另一方面，是缺少專業(yè)的數(shù)據(jù)分析師，在數(shù)據(jù)分析能力方面也存在一定問題。煤礦企業(yè)的技術(shù)人員都是從事于傳統(tǒng)的采礦、污水處理工作，并沒有專業(yè)的數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)的專業(yè)知識和技能，在面對海量的數(shù)據(jù)時無從下手，并且不能運用數(shù)據(jù)分析的方法和工具來分析出有效價值。煤礦企業(yè)積累的污水處理數(shù)據(jù)因缺乏專業(yè)分析，長期處于閑置狀

（三）自動化控制水平滯后

盡管已經(jīng)有一些自動化的技術(shù)被應(yīng)用在煤礦污水處理中，但其整體自動化控制程度還是較為落后，很難滿足當(dāng)今煤礦污水處理的高效率、高精準(zhǔn)度以及穩(wěn)態(tài)性的需求。從硬件設(shè)施上來說，部分煤礦污水處理廠缺乏自動化設(shè)備，大量環(huán)節(jié)仍依賴人工操作。一些小規(guī)模煤礦污水處理的工廠，像一些加藥裝置、污泥排出裝置等，仍舊采取手動方式，操作員根據(jù)自己的經(jīng)驗以及一些簡單明了的儀表指示來調(diào)節(jié)運行參數(shù)，這種方式不僅耗時耗力，并且很難達(dá)到精確性，很難保證污水處理效果的持續(xù)穩(wěn)定性。在軟件系統(tǒng)上，現(xiàn)存自動化控制系統(tǒng)存在許多問題[1]。

二、智能化在煤礦污水處理技術(shù)中的應(yīng)用策略

（一）實現(xiàn)信息系統(tǒng)整合與數(shù)據(jù)共享

系統(tǒng)集成理論主張形成統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，把分散的、異構(gòu)的信息系統(tǒng)有機(jī)融合成一個整體，達(dá)成數(shù)據(jù)共享與交互，改善系統(tǒng)的協(xié)同工作能力與整體效能。在煤礦污水處理范疇，依據(jù)系統(tǒng)集成理論，制訂統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式、編碼規(guī)則、通信協(xié)議等，可以沖破信息孤島，做到各個環(huán)節(jié)信息系統(tǒng)之間的無縫銜接。而且，借助企業(yè)服務(wù)總線ESB、數(shù)據(jù)中臺等技術(shù)架構(gòu)，搭建數(shù)據(jù)共享平臺，達(dá)成數(shù)據(jù)集中管理和分發(fā)，給污水處理全歷程的監(jiān)督、經(jīng)營和決策提供全面、精確的數(shù)據(jù)支撐。

煤礦企業(yè)在污水處理系統(tǒng)升級改造時，把系統(tǒng)集成理念和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)來，把原有的分散信息系統(tǒng)整合起來，先成立專門的項目小組，對污水處理流程里的各個信息系統(tǒng)展開全面調(diào)研并加以評定，把各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換需求理清楚。隨后，制定出統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，包含數(shù)據(jù)格式、字段定義、編碼規(guī)則內(nèi)容，再利用企業(yè)服務(wù)總線ESB技術(shù)搭建起數(shù)據(jù)集成平臺。在實施時，把水質(zhì)監(jiān)測體系、設(shè)備運作監(jiān)測體系、污水處理流程控制體系等接入ESB平臺，憑借標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口做到體系之間數(shù)據(jù)流傳和共享。而且，創(chuàng)建起統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，把全部與污水處理有關(guān)的數(shù)據(jù)集中起來存儲和管理，工作人員通過統(tǒng)一的操作界面，隨時查閱水質(zhì)數(shù)據(jù)、設(shè)備運作情況、處理工藝參數(shù)等信息，開展綜合分析和決策。

（二）構(gòu)建智能分析平臺以提升數(shù)據(jù)價值

根據(jù)大數(shù)據(jù)分析以及人工智能理論來創(chuàng)建煤礦污水處理智能分析平臺，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以對大量的、多種來源的、不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效存儲、管理以及處理，從而發(fā)掘出數(shù)據(jù)背后隱藏的規(guī)律和價值[2。而人工智能技術(shù)尤其是機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)算法可以自動地學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中的模式和特點，進(jìn)而形成預(yù)測模型和決策規(guī)則，把大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和人工智能技術(shù)結(jié)合起來。針對煤礦污水處理過程所產(chǎn)生的水質(zhì)數(shù)據(jù)、設(shè)備運作數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等展開深入分析時，就可以做到對水質(zhì)變化走向的預(yù)估、設(shè)備故障的警報、處理工藝的改良等功能，給污水處理提供科學(xué)且精確的決策參考。

煤礦企業(yè)創(chuàng)建一套先進(jìn)的煤礦污水處理智能分析平臺，這個平臺包含大數(shù)據(jù)存儲、即時數(shù)據(jù)處理、機(jī)器學(xué)習(xí)算法、數(shù)據(jù)可視化等諸多功能模塊。平臺通過分布式存儲技術(shù)高效管理海量污水處理數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理方面，利用流計算技術(shù)來對實時數(shù)據(jù)實施快速處理和分析，從而保證能及時察覺到數(shù)據(jù)的異常情況以及變動走向。該平臺采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，針對歷史水質(zhì)數(shù)據(jù)、設(shè)備運作數(shù)據(jù)、處理工藝參數(shù)等展開訓(xùn)練與學(xué)習(xí)，創(chuàng)建諸多預(yù)測模型和改良模型。例如，對歷史水質(zhì)數(shù)據(jù)分析建模，建立水質(zhì)預(yù)測模型可以提前24小時預(yù)測未來水質(zhì)變化，并且依據(jù)預(yù)測結(jié)果進(jìn)行工藝調(diào)節(jié)，還可以通過對設(shè)備運行數(shù)據(jù)建立設(shè)備故障預(yù)警模型。

（三）優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)以提升控制精度

依據(jù)自動化控制理論，融合先進(jìn)的傳感器技術(shù)、通信技術(shù)以及智能控制算法，對煤礦污水處理自動化控制系統(tǒng)展開改進(jìn)。傳感器技術(shù)可以做到對污水處理進(jìn)程中各項參數(shù)的即時、精確采集，給自動化控制提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通信技術(shù)，尤其是5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的運用，可達(dá)成數(shù)據(jù)的高速、穩(wěn)定傳送，保證控制系統(tǒng)同設(shè)備之間可隨時通信。智能控制算法，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，能依照復(fù)雜的工況和改變的參數(shù)，自動調(diào)節(jié)控制策略，從而對污水處理設(shè)備執(zhí)行精確控制，提升自動化控制系統(tǒng)的反應(yīng)速度，控制精度和穩(wěn)定度。

煤礦企業(yè)對其污水處理自動化控制系統(tǒng)實施全面升級時，在硬件上替換并增加一定數(shù)量的高精度傳感器，如pH傳感器、濁度傳感器、流量傳感器、壓力傳感器等，從而達(dá)成對污水處理期間水質(zhì)參數(shù)、流量、壓力等關(guān)鍵指標(biāo)的即時，精確采集，而且采用5G通信技術(shù)，構(gòu)建起快速、穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)，保證數(shù)據(jù)可以及時傳送到控制系統(tǒng)。軟件方面，則利用模糊控制算法來控制污水處理設(shè)備[3]。以污水處理里的加藥環(huán)節(jié)為例，傳統(tǒng)的加藥控制方式大多靠經(jīng)驗設(shè)定固定的加藥量，不能應(yīng)對水質(zhì)變化的需求，但引入模糊控制算法以后，系統(tǒng)可以按照即時收集到的水質(zhì)參數(shù)以及流量數(shù)據(jù)，自動調(diào)整加藥量。水質(zhì)一旦發(fā)生變化，模糊控制系統(tǒng)就能迅速作出反應(yīng)，依靠模糊推理和決策，找出最佳的加藥量，做到精準(zhǔn)投加。

三、結(jié)束語

智能化在煤礦污水處理中的應(yīng)用，將成為推動煤礦行業(yè)綠色發(fā)展的重要路徑。目前，智能化在煤礦污水處理領(lǐng)域已有一些應(yīng)用收獲，不過也碰到信息系統(tǒng)集成程度不夠高、分析數(shù)據(jù)的能力有待加強以及自動化控制水平比較落后的狀況。若運用整合信息系統(tǒng)，搭建起智能分析平臺，并且對自動化控制系統(tǒng)加以改進(jìn)，就可以很好地應(yīng)對前面提到的各種問題，從而明顯地改進(jìn)煤礦污水處理的效率及其智能化程度。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈麗菲。智能化在煤礦污水處理技術(shù)中的應(yīng)用研究[J].石化技術(shù)，2020，27（6）：241-242.

[2]孫麗鳳、孫玉林。計算機(jī)模擬和控制技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用[J].凈水技術(shù)，2015，34（1）：71-74.

[3]周睦鄰。污水處理計算機(jī)監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].微型計算機(jī)，2024（1）：118-120.作者單位：山東能源棗礦集團(tuán)七五煤業(yè)有限公司