礦山電氣自動化控制系統設計中人工智能技術的應用

高麗新，劉金釗，蓋盛源

（新城金礦，山東 濟南 250000）

1 人工智能技術基本情況介紹

人工智能技術是近年來高科技領域的發展熱點之一，其主要指的是通過邏輯芯片使機械具有模仿人的行為、能力以及思維的一種技術。目前常見的人工智能技術有語音識別、人臉識別、智能機器人等。現階段人工智能技術仍處于初級階段，主要以模仿人類動作行為為主，還不具備自主思維。隨著科技的發展，人們對人工智能的研究越來越深入，應用也越來越廣泛。比如在工業生產中應用人工智能技術可以極大的提高生產效率，降低人力成本，實現智能自動化生產。

目前，人工智能技術雖還處于發展的初級階段，但已經取得了非常良好的應用效果，改變了人們的生活。人工智能技術最大的特點是讓物品有了“思維”，也就是有了一定的邏輯能力，提高了物品的反饋能力、協作能力、溝通能力以及自我管理能力。我國的礦山生產目前已經基本實現了電氣自動化發展，隨著人工智能技術的應用，其將向著機電一體化的方向前進。機電一體化指的是通過人工智能技術優化礦山的電氣自動化控制系統，實現機械設備和電氣設備的自動化控制和工作。這將進一步提升礦山的生產效率，降低人工成本，并提高生產質量。

2 人工智能技術在礦山電氣自動化控制系統中的應用優勢

2.1 有一定的自主能力，可以自行進行生產決策

過去礦井電氣自動化控制系統主要依靠已建立的程序來實現自動控制操作，不能根據實際生產情況自動調整，需要人工調整，受外部環境的制約很大。基于人工智能技術的礦井電氣自動化控制系統主要依靠邏輯芯片實現自動控制操作。具有一定的分析處理能力。可根據實際生產情況做出相應的決策，實現智能化自動化生產。它減少了人為參與環境，受外部環境因素影響較小，具有一定的自主能力。

2.2 具有一定的學習能力，能自動設計生產模型

目前，礦井生產已基本實現電氣自動化控制。與傳統的機械控制和手動控制相比，效率有了很大的提高，但與人工智能技術參與的機電一體化智能控制相比，還比較落后。基于人工智能技術的礦井電氣自動化控制系統具有一定的學習能力和較強的適應性。它能根據生產情況下各種參數的變化，自動設計生產模型，調整控制參數，實現自動化生產。

2.3 具有一定的處理能力。可自動排除生產故障

在傳統的礦山生產中，如果機電設備發生故障，需要人工進行故障排除和維護，不僅效率低，而且對礦山生產影響很大，而且故障排除可能不夠徹底，導致隱患依然存在。基于人工智能技術的礦井電氣自動化控制系統可以實時發現生產過程中的隱患，并提前預防。當出現一些小故障時，可以及時排除，并利用備用設備保證生產的銜接，并提示故障定位，從而提高故障的維修效率。大大提高了礦山生產的連續性。

2.4 具有一定的控制能力，能自動控制生產質量

過去，在礦山生產過程中，生產質量和生產效率往往受到外部因素變化的影響，生產質量的一致性得不到保證。人工智能技術在礦井電氣自動化控制系統中的應用，可以處理外部因素的信息數據，及時調整電氣生產設備的工作狀態，保證生產的穩定性和產品質量的標準化，控制生產質量。

3 礦山電氣自動化控制系統功能設計中人工智能技術的運用

3.1 礦山電氣設備的智能控制設計

礦井電氣設備是礦井電氣自動化控制系統的主體，主要采用人工智能技術中的模糊控制技術和神經網絡技術。模糊控制技術是指對指令語言進行模糊分析和處理的技術，主要是通過模糊模型和變量辨識對電氣設備接收到的指令進行處理。其主要原理和基礎是模糊邏輯原理，大大提高了電氣設備對指令的廣泛適應性。神經網絡技術是主要的指令處理技術，它主要是基于模糊模型識別的指令內容和指令的反饋運算。二者的結合實現了電氣設備的智能控制。

3.2 礦井電氣自動化控制系統的智能通信應用

通信是實現電氣自動化控制系統的前提，是電氣自動化控制系統的神經網絡。良好的通信可以保證電氣自動化控制系統的及時性和高效性。通信可分為有線通信和無線通信。目前，有線通信主要用于工業生產。其主要優點是通訊穩定、快速，但缺點是布線、成本高、對線路要求高。隨著5g 通信技術的成熟和應用，未來礦井電氣自動化控制系統將朝著無線通信方向發展，具有成本低、無需布線、實時性好、應用環境廣等優點。智能通信的基礎是采用智能路由，它具有強大的信息處理能力，能夠保持較高的傳輸速率，保證通信的準確性。

3.3 數據傳輸在新城金礦電氣自動化控制系統中的應用

數據傳輸主要由通信系統實現，主要分為終端到控制中心的反饋傳輸和從控制中心到終端的命令傳輸。雙向傳輸是數據傳輸的基本要求，而數據傳輸是實現礦井電氣自動化控制系統的基礎，具有十分重要的意義。礦井電氣自動化控制系統中不同的單元和功能模塊對傳輸的要求不同，所需的傳輸類型和傳輸方式也不同。因此，有必要根據實際情況選擇傳輸方式，以保證數據傳輸到位，避免數據丟失。在數據傳輸中，人工智能技術的應用主要是數據庫應用。數據庫是在大量操作和生產的基礎上形成的大數據系統，它包含了生產的各種數據元素，可以有效地提高數據分析和處理的能力，幫助系統實現獨立的數據傳輸。

3.4 礦山電氣自動化控制系統中智能監督的應用

監督功能對于礦山生產的穩定性至關重要，其主要是對礦山的電氣設備和機械設備的工作狀態進行監督，保證電氣設備和機械設備工作狀態的穩定。主要應用的人工智能技術為電流監測技術，其主要監督的指標是電流，根據電流的穩定性對設備的工作狀態進行評估，如果設備的電流不穩定，其會先對其進行智能調整，如果無法調整則會報警提示維修人員及時維修。

3.5 礦山電氣自動化控制系統中設備保護功能

在礦山生產中，電氣設備和機械設備的價值都比較大，它們都是比較有價值的生產要素，而設備保護是一項非常重要的功能。可有效減少設備損耗，延長設備使用壽命，保證礦山生產的穩定。礦井電氣自動化控制系統的設備保護功能主要依賴于智能反饋調節機制。通過智能監控的應用，礦井電氣自動化控制系統可以實現對各設備工作狀態的實時監控。當接收到異常設備的反饋時，能及時響應并啟動設備保護。另外，對于一些不穩定因素，設備保護可自動調整并轉換為穩定因素。例如，當電氣設備因某些事故導致電壓不穩定時，設備保護功能可以將不穩定的電壓控制到穩定的低壓，使設備在低壓狀態下運行，保護電氣設備內部元件。

3.6 礦井電氣自動化控制系統抗干擾設計

隨著社會的發展進步和人們通信需求的提高，空間中的信號和電磁干擾越來越多。另外，在礦井生產中，會遇到一些特殊的磁性地質，也會產生較大的電磁干擾，影響礦井電氣自動化控制系統。因此，有必要設計抗干擾的電氣控制系統。主要是采用專業的電磁屏蔽設計來實現。如金屬加工柜內配置PLC 控制系統，外殼接地。這樣不僅可以防止空間輻射，而且可以減少電磁脈沖和靜電干擾對整個系統的影響。同時，合理布線，必須區分弱電和強電信號，形成各自的布線系統，而屏蔽電纜模擬信號的方法是采用雙絞線，這樣可以有效避免信號之間的相互干擾。

3.7 礦井電氣自動化控制系統的智能故障診斷與維護

在礦山生產中，設備故障非常普遍，也很難避免。傳統的故障主要依靠人工故障排除。由于故障測距不一定是故障的表現部分，排除效率很低，不僅影響生產，而且不能保護故障到位。應用人工智能技術可以實現智能故障診斷與維護。當故障發生時，能快速鎖定故障位置，為故障診斷和排除提供指導，并在故障開始時發出警告，既能避免故障擴大而形成事故，又能及時排除故障，幫助維修人員排除故障。它主要利用模糊集理論建立的關系矩陣。此外，故障排除后，可以將數據導入數據庫。當以后出現類似癥狀時，可以直接鎖定，這樣更高效、更準確。

3.8 應急救援隊伍救援能力智能化分析

（1）作戰訓練精準化。制定的作戰訓練計劃可以具體到單個應急救援中隊、單個應急救援人員，可以根據作戰培訓情況實時的監督管理。

（2）人員挑選智能化。采用人工智能可以根據技術比武以及現場救援情況挑選具有特殊能力的救援隊員，有針對性的進行培訓。

（3）動態對應急救援能力評估。通過對日常培訓考核項目達標情數據錄入，在管理系統內可以自動畫像，通過數據分析對應急救援能力進行動態評估。

（4）精細化管理。應急救援大隊可以采用手機端及時發布、更新以及調整應急培訓任務、各個應急中隊、小隊根據自身培訓完成情況及時反饋，從而做到應急救援訓練的實時跟蹤、查詢，從而實現對應急救援各級隊伍的整體作戰水平系統性分析，實現應急管理隊伍精細化管理。

4 結論

人工智能技術是近年來高科技領域的熱門技術之一，盡管還處于發展的初級階段，但已經有多種人工智能技術應用在了我們的生產生活之一，深刻的影響了社會的發展和人們的生活習慣。礦山自動化控制系統設計中應用人工智能技術，可以極大的提高生產效率，降低人力成本，提高生產質量的控制和企業的效益。相比于傳統的電氣自動化控制其自動性更強，決策更為科學合理，并且受到外界因素的影響較小，可以保證生產的穩定性和持續性。