計算機技術(shù)在煤炭開采中的應用

摘 要：計算機技術(shù)在煤炭開采當中的應用不僅能夠極大的提升煤炭開采工作的效率，而且也可以保障煤炭開采工人的安全。文章在這種背景下，首先綜合概述了煤礦開采的計算機技術(shù)應用，進而探討了煤礦開采系統(tǒng)的應用內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：計算機技術(shù)；煤炭開采；應用；內(nèi)容

煤炭是我國的主要能源和重要工業(yè)原料。煤炭產(chǎn)業(yè)是我國重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，煤炭產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展關(guān)系國民經(jīng)濟健康發(fā)展和國家能源安全。然而隨著煤炭開采時間延長，部分礦井的地質(zhì)條件變化更加復雜、惡劣，為了提高回采上限，對邊緣地區(qū)的開發(fā)及復采，礦井的開采環(huán)境也變得更加艱難，突發(fā)事件頻頻發(fā)生，煤礦的安全生產(chǎn)及突發(fā)災難的救援也就成了困擾煤礦管理方的一個重大問題。計算機技術(shù)的應用將為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)營管理上臺階、上水平帶來新的契機，將為煤礦的安全生產(chǎn)和事故后的搶險救災發(fā)揮積極作用。

1 煤礦開采的計算機技術(shù)應用概述

近些年，我國在信息化煤礦的建設與安全系統(tǒng)的構(gòu)建方面取得了顯著成績，這為煤礦提供安全可靠的信息系統(tǒng)提供了保證，也確保煤炭能夠在安全監(jiān)控的環(huán)節(jié)下得到開采，這些系統(tǒng)也被應用在煤礦開采流程的各個方面，不僅有事前的控制要項，也包括事后的緊急處理要項。經(jīng)過近幾年的努力，目前物聯(lián)網(wǎng)的各項技術(shù)已經(jīng)能夠被很好的應用在煤礦的開采運營當中，從而在井下工作人員的信息化定位。煤礦工作環(huán)境的有效監(jiān)控及無線通訊方面，都可以借助于具有可視化操作界面的系統(tǒng)來加以實現(xiàn)。這不僅使得煤礦的開采工作能夠得到及時的監(jiān)控，也可以及時的對可能存在的風險因素加以分析，從而為煤礦的安全運行提供有效的信息，進而將由安全隱患帶來的損失降到一個比較低的水平。

煤礦信息化安全系統(tǒng)是信息技術(shù)在煤礦開采運行中的有效應用，也就是基于三維可視的系統(tǒng)框架平臺，將網(wǎng)絡信息傳輸與開采過程的自動化技術(shù)與這一平臺進行很好的融合，借助于在煤礦井上與井下已搭建好的信息化通信網(wǎng)絡，將系統(tǒng)在井下所檢測到的各種信息進行視頻或音頻的轉(zhuǎn)化，從而確保信息可以為各人員所充分運用，提升系統(tǒng)利用的同時，也確保煤礦的運行能夠安全可靠。具體而言，煤礦開采系統(tǒng)的應用目標包括如下兩個方面的內(nèi)容：一是借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對煤礦的總體境況進行系統(tǒng)的分析，并及時將所得到的地感信息加以反饋，從而確保監(jiān)測的有效性，最終提升開采水平；二是應用三維可視化的系統(tǒng)平臺來對所收集到的信息加以分析，采用科學的方式對開采進行監(jiān)控，并根據(jù)這些信息資料來對可能發(fā)生的災害進行推演，進而制定出各種可行的應急方案，在確保日常開采不受很大影響的前提下，做好緊急救援的組織、指揮與協(xié)調(diào)工作。

2 煤礦開采系統(tǒng)的應用內(nèi)容

煤礦開采是一個動態(tài)、復雜、系統(tǒng)的過程，開采的計算機系統(tǒng)建設要充分發(fā)揮整個系統(tǒng)高效、協(xié)同作業(yè)能力，各子系統(tǒng)既能獨立運行，又能協(xié)作運行，保障調(diào)度指揮通暢高速，應急救援及時可行。計算機系統(tǒng)應以煤礦工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)為整個系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡傳輸平臺，以ZIGBEE無線網(wǎng)絡建立覆蓋煤礦井下區(qū)域的新一代煤礦寬帶無線移動通信網(wǎng)，方便地聯(lián)結(jié)井下各種傳感器，尤其適用于煤礦井下窄巷傳輸和無限擴展的采場傳輸。通過構(gòu)建一個井下無線傳感器網(wǎng)絡，實時監(jiān)測監(jiān)控作業(yè)區(qū)域各種變化與重點設備運轉(zhuǎn)情況。開采綜合系統(tǒng)通過人機定位確定礦工和電機車井下具體位置，CO、風速、風量、溫度及開停傳感器監(jiān)測井下作業(yè)環(huán)境與設備運轉(zhuǎn)，利用手機、固定電話和廣播報警及時進行信息傳遞和通知，實現(xiàn)井下作業(yè)管理人員定位跟蹤、工作環(huán)境監(jiān)測、重點設備監(jiān)控。既方便煤礦安全管理，又方便煤礦開采調(diào)度指揮，提高工作效率和工作質(zhì)量，提升管理手段和水平。基本看來，煤礦開采系統(tǒng)的應用內(nèi)容應該主要涵蓋如下幾項內(nèi)容。

第一，井下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)。煤礦的井下采礦工作實在巷道中進行的，并且隨著這種巷道而逐步延伸。在這種延伸的過程中，所鋪設的網(wǎng)絡體系應具有十分穩(wěn)固的特性，從而保障所使用的系統(tǒng)能夠在電力中斷、線路中斷等一系列特殊環(huán)境下仍然可以繼續(xù)保持運行，使得相應信息可以很快的被加以傳輸，從而使得煤礦的運行有所保障。而這在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡環(huán)境下卻無法實現(xiàn)這些特征。煤礦所應用的以太環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡采用的是完全封閉的網(wǎng)絡體系，所有的信息都是在這一封閉的體系下進行傳輸?shù)摹＿@種封閉的狀態(tài)特別適應于情況較為復雜的煤礦環(huán)境，能夠確保信息傳輸能夠在較為穩(wěn)定的網(wǎng)絡環(huán)境下進行高效傳輸。另外，這一體系中，如果發(fā)生某一處的線路斷開的狀況，以太環(huán)網(wǎng)可以充分利用已經(jīng)設計好的冗余備份，來將這一斷點連接到就近的節(jié)點處，為其開通一條新的通路，通過網(wǎng)絡的拓撲展開，保障整個系統(tǒng)的供電正常，使得系統(tǒng)仍可以正常應用。

第二，井下的人機定位技術(shù)及無線通訊技術(shù)均與當前最為先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行對接。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用條件下，能夠?qū)⒕露ㄎ幌到y(tǒng)及無線通訊系統(tǒng)根據(jù)特定的環(huán)境加以布置設計，并對三者進行系統(tǒng)的管理控制，這也即將煤礦開采的整體系統(tǒng)實現(xiàn)在統(tǒng)一網(wǎng)絡中進行信息傳輸及網(wǎng)絡監(jiān)控，保證這三個子系統(tǒng)能夠得到同時的控制，而三者彼此之間也能夠互相提供充分的工作協(xié)助。具體來看，這三大子系統(tǒng)之間的緊密協(xié)作包括如下幾方面的內(nèi)容。一是在對煤礦的具體情況進行充分的考察的基礎(chǔ)上，在煤礦井下的關(guān)鍵地點設置通信基站。通信基站的設置應該保持500m左右一個的方式，從而確保井下通訊的信號較好，實現(xiàn)通信的無阻礙。當然，如果井下通道的自然狀況較好，則也并不需要將基站的設置距離如此之近，可以每隔1000m左右設置一個基站的頻度即可，條件較為不好的通道則需要將這一距離加以縮短。在進行通信基站設置的基礎(chǔ)上，井下的工作人員與工作器械均應當配置特定的定位卡片，以撲捉信號。二是在環(huán)境監(jiān)測的特殊區(qū)域安裝較為敏銳的信號傳感器，這些傳感器在與通信基站進行協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，可以將所有的危險因素及時的傳遞到監(jiān)控系統(tǒng)當中。傳感器應當重點對環(huán)境的有害氣體加以監(jiān)測，并且將監(jiān)測的結(jié)果應用可視化的工具呈現(xiàn)給監(jiān)控人員。

第三，網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)。有別于傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用網(wǎng)絡進行視頻數(shù)據(jù)傳輸，嵌入式視頻采集前端可以方便地布置在有網(wǎng)絡的任何地方，視頻圖像可以靈活地在網(wǎng)絡上的任何地點被接收、查看，主要特點如下：利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡資源，不需要為新建監(jiān)控系統(tǒng)鋪設光纜、增加設備，輕而易舉地實現(xiàn)遠程視頻監(jiān)控；擴展能力強，只要有網(wǎng)絡的地方增加監(jiān)控點設備就可擴展新的監(jiān)控點等。

參考文獻

[1]王佰順，王廣湖.論煤炭管理信息系統(tǒng)的建設與開發(fā)[J].中國煤炭，2000（11）.

[2]王庚，邵強，馮偉.煤礦開采方案的計算機模擬研究[J].煤炭技術(shù)，2013（2）.