基于智能礦山的煤礦機電技術(shù)管理創(chuàng)新

（山西西山晉興能源有限責(zé)任公司 山西 030053）

引言

智能礦山煤礦機電技術(shù)管理機制的改革與創(chuàng)新，是確保煤炭資源開采工作安全順利進(jìn)行的關(guān)鍵。煤礦企業(yè)在運用智能礦山煤礦機管理技術(shù)時，必須充分發(fā)揮PLC、DCS、FCS、大數(shù)據(jù)、智能化、計算機自動化以及云計算等相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢，提高煤炭資源開采的自動化水平，通過構(gòu)建智能礦山自動化監(jiān)控平臺的方式，推動煤炭資源開采的安全有序進(jìn)行。

1.智能礦山定義分析

智能礦山實際上就是利用數(shù)字技術(shù)模擬礦山的一種技術(shù)，這種礦山模擬形態(tài)與真實的礦山結(jié)構(gòu)與開采狀態(tài)兩者有著很大的相似之處。隨著我國礦山智能化技術(shù)的迅速發(fā)展，智能化管理技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于煤礦智能礦山管理平臺的構(gòu)建中，借助智能礦山豐管路平臺，煤礦企業(yè)不僅實現(xiàn)了全方位安全控制煤炭開采作業(yè)的目的。而且就該平臺的整體架構(gòu)而言，由生產(chǎn)與感知、數(shù)據(jù)接入交換、數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用與決策、多維展示等結(jié)構(gòu)體系組成的智能礦山管理平臺中，數(shù)據(jù)接入交換主要包括了結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等三個結(jié)構(gòu)類型。首先，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)作為實時數(shù)據(jù)，也就是人們所說的熱數(shù)據(jù)。其次，半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，指的就是增量數(shù)據(jù)。最后，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，指的是離線數(shù)據(jù)，也就是冷數(shù)據(jù)。智能礦山管理平臺中的數(shù)據(jù)處理，則主要涉及到了數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、指標(biāo)計算、合并寬測等幾方面內(nèi)容。

2.智能礦山建設(shè)現(xiàn)狀

(1)采掘設(shè)備智能化

隨著越來越多的煤礦企業(yè)加入到智能礦山的建設(shè)中，煤礦企業(yè)在運用智能礦山管理平臺時，應(yīng)該充分發(fā)揮智能化技術(shù)的優(yōu)勢，減少企業(yè)在煤礦開采生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)中的人力資源投入，從根本上促進(jìn)煤礦開采安全性的有效提升。由于智能礦山減少的最終目的就是希望通過遠(yuǎn)程控制無人化采煤的方式，確保煤炭開采的安全高效進(jìn)行。所以煤礦企業(yè)在建設(shè)智能礦山管理平臺時，應(yīng)該合理運用現(xiàn)代電子信息技術(shù)、計算機科學(xué)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，提高煤礦開采生產(chǎn)過程中各個生產(chǎn)流程的模糊化控制效果，才能在保證智能設(shè)備遠(yuǎn)程控制目標(biāo)順利實現(xiàn)的前提下，確保煤礦開采設(shè)備始終處在最佳的運行狀態(tài)。此外，由于煤礦開采作業(yè)過程中，采煤設(shè)備處在同一個智能化控制系統(tǒng)中，該系統(tǒng)的運行過程中，促進(jìn)了煤礦開采設(shè)備信息共享水平的提高，為煤炭資源開采工作的安全高效進(jìn)行提供了強有力的技術(shù)支持。

(2)監(jiān)測檢測設(shè)備智能化

由于煤礦開采生產(chǎn)過程中使用的機電設(shè)備不僅復(fù)雜程度高而且數(shù)量較多。所以煤礦企業(yè)在煤礦開采生產(chǎn)過程中，必須采取積極有效的措施加強機電設(shè)備、生產(chǎn)環(huán)境等各方面的監(jiān)測工作，確保煤礦開采作業(yè)的安全有序進(jìn)行。煤礦企業(yè)在運用智能化監(jiān)測設(shè)備檢查煤礦生產(chǎn)過程時，應(yīng)該將光感傳感器、激光矩陣定位傳感器、壓力流量傳感器等融合在一起，全過程監(jiān)測煤礦生產(chǎn)，通過對煤礦生產(chǎn)過程中相關(guān)參數(shù)的采集和分析，為后續(xù)煤礦企業(yè)生產(chǎn)決策的制定提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.智能礦山下的煤礦機電技術(shù)創(chuàng)新模式

(1)自動化技術(shù)的應(yīng)用

以智能礦山為基礎(chǔ)的煤礦機電技術(shù)作為一種高度集成的技術(shù)，融合了各種先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢。如果從整體結(jié)構(gòu)分析的話，煤礦企業(yè)在煤礦開采過程中常用的自動化技術(shù)主要包括了以下幾種：①PLC技術(shù)，PLC技術(shù)主要是借助嵌入式控制模式、回路調(diào)節(jié)模式、順序控制模式等方式完善數(shù)據(jù)信存儲、傳輸、計算、時間等限定功能。②DCS技術(shù)，DCS技術(shù)在煤炭開采設(shè)備連續(xù)工作中的推廣和應(yīng)用，不僅實現(xiàn)了全過程監(jiān)控煤礦開采設(shè)備運行狀態(tài)，優(yōu)化和完善動態(tài)數(shù)據(jù)交互功能，收集煤炭設(shè)備運行的數(shù)據(jù)信息，確保煤礦開采生產(chǎn)的安全有序進(jìn)行。③FCS技術(shù)，F(xiàn)CS技術(shù)在煤礦開采設(shè)備智能儀表設(shè)置中的應(yīng)用，不僅具有良好的調(diào)制作用，而且該技術(shù)與其他技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，促進(jìn)了煤礦開采設(shè)備開采運行效率控制水平的有效提升。④大數(shù)據(jù)技術(shù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)在煤炭開采設(shè)備中的推廣和應(yīng)用，促進(jìn)了煤礦開采設(shè)備運行數(shù)據(jù)采集效率和水平的有效提升，煤礦企業(yè)通過構(gòu)建數(shù)據(jù)庫的方式，深入的進(jìn)行煤礦開采設(shè)備運行數(shù)據(jù)的分類整合與管理，提高了數(shù)據(jù)記錄工作的質(zhì)量。此外，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)在煤礦企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，管理人員科研運用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析煤礦開采設(shè)備的運行狀態(tài)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，優(yōu)化和完善煤炭設(shè)備的機電自動化技術(shù)。

(2)煤炭資源安全開采

為了確保煤炭資源開采工作的安全順利進(jìn)行，煤礦企業(yè)必須充分發(fā)揮自動化開采技術(shù)在煤炭開采設(shè)備中應(yīng)用的價值，根據(jù)煤礦安全生產(chǎn)的要求，配備安全采煤自動化技術(shù)、電控自動化技術(shù)、安全自動化技術(shù)等相關(guān)技術(shù)和設(shè)備。首先，借助安全采煤自動化技術(shù)遠(yuǎn)程啟動采煤設(shè)備，提高煤炭資源開采的效率。其次，電控自動化技術(shù)作為一種重要的輔助技術(shù)，該技術(shù)主要是通過電控方式確保煤礦開采設(shè)備的安全運行。最后，安全自動化技術(shù)的應(yīng)用，主要是通過為煤礦開采設(shè)備營造安全開采環(huán)境的方式，在煤炭開采區(qū)構(gòu)建安全支撐體系，提高煤礦開采生產(chǎn)的安全性。

(3)事故提前預(yù)防以及規(guī)范化管理

煤礦企業(yè)生產(chǎn)過程中存在的各種安全隱患，既有可能來自于機電設(shè)備與人為操作，也有可能來自于設(shè)備作業(yè)環(huán)境。所以，煤礦企業(yè)應(yīng)該在推動智能礦山平臺建設(shè)工作時，必須從安全預(yù)防和管理等幾方面著手推動煤礦企業(yè)機電技術(shù)的管理與創(chuàng)新。充分發(fā)揮智能煤礦機電設(shè)備管理平臺的優(yōu)勢，全過程監(jiān)控煤礦機電設(shè)備的運行狀態(tài)，如果機電設(shè)備在運行過程中數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常情況后，監(jiān)控系統(tǒng)會立即啟動預(yù)警機制，以便于后臺管理人員在獲得機電設(shè)備故障信號后，立即采取相應(yīng)措施，為機電設(shè)備的運行提供安全防護(hù)。另外，由于受到煤礦機電設(shè)備自身存在的安全隱患、安裝質(zhì)量不佳、使用不規(guī)范等因素的影響，機電設(shè)備在使用過程中難免會發(fā)生各種安全事故。所以，煤礦企業(yè)必須根據(jù)煤礦開采生產(chǎn)的要求，定期進(jìn)行機電設(shè)備的檢查工作，確保機電設(shè)備始終處在最佳的運行狀態(tài)。

(4)構(gòu)建自動化監(jiān)控平臺

安全自動化開采技術(shù)的應(yīng)用對于煤礦資源開采作業(yè)效率的提升有著極大的促進(jìn)作用。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)在煤礦資源開采作業(yè)中的推廣和應(yīng)用，煤礦企業(yè)應(yīng)該合理運用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析和挖掘海量數(shù)據(jù)優(yōu)化煤礦開采作業(yè)的產(chǎn)品體系，提高煤礦開采的效率。

站在宏觀層面分析，煤礦企業(yè)在運用大數(shù)據(jù)技術(shù)輔助煤礦資源開采工作時，應(yīng)該充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢，做好以下幾方面的工作：①煤礦企業(yè)在運用大數(shù)據(jù)技術(shù)時，不能再像以往那樣運用小樣本數(shù)據(jù)，而是應(yīng)該借助大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的深度分析和研究。②不但要注重微觀數(shù)據(jù)的精確性，而且還應(yīng)從宏觀數(shù)據(jù)層面著手，提高數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用效率。③在注重傳統(tǒng)因果關(guān)系的基礎(chǔ)上，通過辯證分析的方式，將所有相關(guān)關(guān)系融合在一起，確保煤礦資源開采作業(yè)的安全順利進(jìn)行。另外，煤礦企業(yè)在煤礦資源開采作業(yè)過程中，應(yīng)該充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢，利用先進(jìn)的傳感設(shè)備與超強計算能力，對現(xiàn)實世界、虛擬世界中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行深度的挖掘和解析，才能在做出準(zhǔn)確行為判斷的基礎(chǔ)上，制定出最佳的應(yīng)對策略。智能煤礦管理平臺的構(gòu)建以及大數(shù)據(jù)技術(shù)的推廣應(yīng)用，為煤礦資源開采過程中從數(shù)據(jù)交換接入、處理、應(yīng)用決策、多維展示等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中分類整理海量數(shù)據(jù)信息提供了便利，推動了煤礦資源開采工作模式的改革與創(chuàng)新。由于煤礦資源開采過程中，企業(yè)收集的數(shù)據(jù)信息是煤礦開采大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)內(nèi)容之一，所以煤礦企業(yè)在進(jìn)行煤礦開采數(shù)據(jù)信息的加工處理時，必須從不同類型的數(shù)據(jù)中挖掘其中最有價值的數(shù)據(jù)，然后通過組建煤礦開采技術(shù)模型的方式，辨析煤礦開采動態(tài)的安全性與穩(wěn)定性，以便于為管理人員進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的深度挖掘提供技術(shù)依據(jù)。首先，宏觀層次分析。煤礦企業(yè)必須設(shè)計完整的自動化監(jiān)控平臺技術(shù)路線，將煤炭設(shè)備自動化控制系統(tǒng)、智能化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)決策支持系統(tǒng)等緊密的聯(lián)系在一起，為煤礦開采智能化管理平臺的升級提供技術(shù)依據(jù)。其次，煤礦企業(yè)在構(gòu)建自動化監(jiān)控平臺時，必須將自動運行功能、煤炭開采處理過程管控功能、工況優(yōu)化功能、信息挖掘功能、異常感知功能以及故障修復(fù)功能等融為一體。

作為煤礦企業(yè)來說，在構(gòu)建煤炭開采設(shè)備自動化監(jiān)控平臺時，必須堅持以下幾方面的原則：①總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。煤礦企業(yè)應(yīng)該充分發(fā)揮自動化控制技術(shù)與人工智能技術(shù)的優(yōu)勢，進(jìn)行煤礦開采自動化系統(tǒng)的設(shè)計。②功能設(shè)計。設(shè)計人員應(yīng)該嚴(yán)格的按照求真務(wù)實的原則和要求，優(yōu)化煤礦開采自動化平臺系統(tǒng)的功能，嚴(yán)格的按照煤炭資源開采工作的要求，做好各個功能模塊的技術(shù)研發(fā)工作，確保相關(guān)軟硬件設(shè)備的通用性與標(biāo)準(zhǔn)性。③通訊保障自動化。設(shè)計人員必須嚴(yán)格的按照煤炭資源開采工作的要求，建立完善的煤炭設(shè)備運行通訊網(wǎng)絡(luò)，搭建煤炭資源開采區(qū)域設(shè)備配置通訊網(wǎng)絡(luò)，提高煤炭資源開采的效率。

4.結(jié)束語

總之，煤礦企業(yè)在積極推動智能礦山煤礦機電技術(shù)管理模式的改革與創(chuàng)新時，不但要充分重視安全自動化技術(shù)引進(jìn)的重要性，而且還應(yīng)配備安全的采煤自動化技術(shù)、電控自動化技術(shù)以及安全支撐自動化技術(shù)設(shè)備，構(gòu)建完整的煤礦開采自動化監(jiān)控平臺，確保煤礦開采作業(yè)的安全順利進(jìn)行。