煤礦信息化智能化要求與關鍵技術探析

鄧平

【摘要】信息技術的發展使得信息化與智能化技術逐漸普及。煤礦生產行業是一個高危行業，其工作環境惡劣，沒有足夠的安全保障，并且人工工作的效率相對低下，網絡通信也由于受到環境的影響難以正常進行。信息化與智能化技術在煤礦行業中的應用能夠有效改善人工工作效率低下，網絡通信難以正常進行的難題。文章主要就這兩方面對煤礦信息化智能化與關鍵技術進行探析。

【關鍵詞】煤礦信息化；煤礦智能化；關鍵技術

煤礦礦井下的工作環境存在的著明顯的特殊性，其中含有大量的甲烷、一氧化碳等易燃易爆氣體。同時還伴有礦塵、淋水等情況。工作環境潮濕而狹小，電磁波無法正常使用，電網電壓十分容易出現波動等情況。由于煤礦礦井具有特殊性，嚴重制約著地面自動化、信息化、智能化技術的使用。

1.煤礦信息化智能化要求

（1）由于煤礦礦井下有大量的甲烷、一氧化碳等易燃易爆型氣體，因此在煤礦礦井下所使用的機械電氣設備必須要滿足防爆的需求。煤礦礦井所使用的監控、通信等小功率設備應該更加偏向選擇安全型，電纜上傳輸的信號必須要是本質安全信號[1]。所使用的無線通信設備的發射功率應該要地域6W，以防止礦井下瓦斯與電雷管出現爆炸的情況。

（2）由于煤礦礦井下空間范圍較小，電磁波的傳輸情況與地面存在明顯差異。電磁波收到巷道橫截面大小、橫截面形狀、分支、傾斜、支護等情況，從而導致電磁波的傳輸效果大大降低。

（3）煤礦礦井的空間狹窄，機械設備、電子設備的擺放相對集中，機電設備的功率較大，有的單一臺設備的功率就達到上千瓦。并且，煤礦井下的電磁環境十分復雜，大量的大功率變頻設計、電氣設備啟停等嚴重影響著礦井監控、通信等設備的正常使用。

（4）煤礦礦井的采掘工作面始終處于不斷推進的過程中，需要使用移動監控設備、通信設備與監控終端設備來對其進行控制。然而煤礦井下工作場所比較分散，距離比較遠，因此礦井無中繼無線傳輸距離難以滿足10km的使用需求[2]。

因此，總的來說，煤礦礦井需要使用更加符合環境需求的設備與技術。

2.煤礦信息化智能化關鍵技術

2.1煤礦采煤設備信息智能化關鍵技術

（1）采煤機信息智能化技術

在通過10余年的自主創新后我國大功率采煤機的已經達到了國際先進水平。我國自主研發的采煤機能夠實現礦井下年開采千萬噸煤炭，并且其自動化技術水平與國外旗鼓相當。在2011煤礦井下采掘設備遠程遙控關鍵技術投入使用，融合了采煤機智能化的先進技術，其能夠實現以下功能：1）能夠在線感知采煤機運行參數、機器故障參數、機器姿態參數等數據，能夠識別多項目多內容的采煤機故障預報；2）擁有采煤機截割滾筒記憶截割能力，并且能夠自動根據煤巖來對參數進行記錄與識別，并且自動修正截割路徑；3）可以實現無線收發信號的功能，同時還可以在液壓支架上安裝本安型無線交換機以及防爆網關等各種傳輸系統，如圖1所示。；4）擁有基于3DVR數字化平臺的遠程監督控制功能。上述采煤機的功能已經實現了與國外先進采煤機智能化功能的一致性。

圖1 采煤機遠程監控系統結構示意

2.2帶式輸送機智能化技術

我國煤礦帶式輸送機經過了長時間的發展已經形成了長運距、高帶速、運量大以及功率大等特點。當前國產固定帶式輸送機的主參數能夠實現運量4500t/h，運距可以達到8000m，帶速能夠實現5.6m/s，帶寬達到2200mm，驅動總功率為5550kw。可伸縮型帶式輸送機的主參數已經實現了運量4000t/h，運距可以達到6000m，帶速能夠實現4.9m/s，帶寬達到1600mm，驅動總功率為3360kw。不論是固定帶式輸送機還是可伸縮型帶式輸送機其技術已經達到了國際領先水平[3]。在大型帶式輸送機中其關鍵的智能技術就是軟啟動以及自適應張緊控制。雙電動機差動軟啟動停動系統能夠對大功率帶式輸送機實現軟啟動、軟停車、過載保護等多項智能化控制功能，并且其優勢也十分明顯，主要表現在使用年限長、后續使用維護成本低、傳動效率高等。我國國內研發的絞車與油缸組合的液壓絞車的自動張緊裝置能夠實現150m拉緊形成以及200kN的最大張緊力，滿足了當前大運距輸送帶制動防滑的共組哦需求，并且輸送帶的張緊程度可以針對運行的實際情況與張緊狀態來進行自適應的調整。

2.2煤礦通信監控信息智能化關鍵技術

（1）煤礦礦井傳輸網絡信息智能化技術

煤礦礦井的有線寬帶傳輸網絡要滿足各種要求，包括帶寬較大、傳輸距離遠、可靠性強以及安全性高等。煤礦礦井有線傳輸網絡可以采用雙樹或者雙環冗余機構。使用擁有冗余功能的煤礦專用以太網[4]。煤礦礦井無線帶寬應該足夠大，以便接入有線寬帶網絡，相關中繼設備要盡可能減少，選擇小體積的設備以及小功率的設備，以實現高防護性能，低故障率。辦公室網絡與工業控制網絡需要相互接通，中間可以使用網閘等技術來進行安全防護，當辦公室網絡連接互聯網時，應該配置路由器、防火墻等網絡安全防護設備與技術來保障網絡的安全使用。

（2）煤礦礦井監控系統信息智能化技術

煤礦礦井必須安裝煤礦專用有線調度阻焊用設備、礦井移動通信與廣播系統。切忌使用礦井移動通信系統與礦用IP電話通信系統來替代有線調度通信系統的使用。在煤礦礦井下所使用的電話機必須要具備防爆功能[5]。煤礦礦井應裝設圖像監控系統，最好能夠具備圖像識別功能以及盡量使用光纜或無線技術。

3.結束語

伴隨著經濟的發展與科技技術的進步，我國煤礦開采技術與設備已經達到了國際領先水平。煤礦采煤設備的信息智能化技術大大提升了煤礦采煤的工作效率，節約了采煤時間，有效提升了煤礦企業的經濟效益。然而另一方面，由于煤礦礦井環境的特殊性導致煤礦礦井中無線傳輸功能受限，使得地面信息化與智能化無法在煤礦礦井下正常使用，因此信息化與智能化技術需要被應用在實現遠程控制、礦井通信以及監控等功能上。不論信息化與智能化技術應用在煤礦生產中的哪一方面，其都將會給煤礦生產帶來積極作用。

參考文獻

[1]孫繼平.煤礦信息化與智能化要求與關鍵技術[J].煤炭科學技術， 2014， （09）：22-25+71.

[2]黃成玉 ， 張全柱 ， 鄧永紅.物聯網技術在煤礦綜合信息化建設中的應用研究[J].中國礦業， 2013， （12）：136-140.

[3]唐健.全面推進煤礦開采機械智能信息化建設的研究[J].煤礦機械， 2013， （07）：235-237.

[4]李俊霞 ， 孫江峰.B/S架構的煤礦智能化信息管理平臺的設計和實現[J].河南師范大學學報（自然科學版）， 2014， （01）：170-174.

[5]宣建興.煤礦供電系統智能化管理實施對策探析[J].科技與企業， 2013， （23）：35-36.