礦山人工智能自動化控制系統設計

趙文寶

（中鐵十九局集團礦業投資有限公司，北京 100161）

0 引言

近幾年來，我國科技水平不斷提高下，人工智能技術應運而生，憑借著自身較強的自主能力、學習能力、處理能力和控制能力等特點，被廣泛應用于礦山計算機電氣自動化控制系統設計，不僅可以實現系統故障的自動化排查和解決，還能保證系統運行的可靠性和穩定性，為實現數據的自動化采集以及礦井的智能化生產提供重要技術支持。因此，在人工智能技術的應用背景下，如何科學設計礦山計算機電氣自動化控制系統是技術人員必須思考和解決的問題。

1 人工智能技術簡介

人工智能技術作為一種新型的高科技技術，將系統研究、系統開發、系統模擬等集合成統一整體，通過借助計算編程的方式，可以實現指令的準確下達，然后借助計算機對人類大腦進行模擬，從而實現對信息數據的及時收集和整理，并向用戶提供相應的反饋信息[1]。目前人工智能技術被廣泛地應用于自動化儀表、機器人控制等領域中，為提高生產的安全性和可靠性打下堅實基礎。

2 系統功能設計

為了實現系統功能效果，提高系統運行的穩定性和可靠性，技術人員要根據圖1 設計系統的核心功能。

圖1 礦山計算機電氣自動化控制系統

2.1 礦山電氣控制功能設計

作為礦山計算機電氣自動化控制系統的主要組成部分，礦井電氣設備的控制功能主要使用了人工智能技術中的兩大核心技術，一種是模糊控制技術，另一種是神經網絡技術。其中，模糊控制技術主要是指通過采用模糊分析的方式對指令語言進行分析和處理，在這個過程中需要借助模糊模型將指令語言傳輸到指定的電氣設備，由電氣設備對這些指令語言進行統一化處理[2]；神經網絡技術作為一種重要的指令處理技術，主要是指針對模糊模型所識別處理的指令內容，完成對指令反饋數據的計算和整理。通過綜合使用模糊控制技術和神經網絡技術，可以保證礦山電氣控制功能的實現效果。

2.2 通信功能設計

作為礦山計算機電氣自動化控制系統的重要功能，通信功能在具體的設計中不僅需要借助電氣自動化通信設置，保證信息資源傳輸的高效性和精確性，還要綜合考慮系統自動化控制終端節點問題，盡可能提高通信效率和效果[3]。在電力部分的設計期間，根據用戶的實際用電需求采用有線通信和無線通信相結合的方式，確保通信的合理性和科學性。目前，有線通信方式最為常用，主要包含兩種類型，一種是專線通信方式，另一種是電話線通信方式；而無線通信主要是指通過借助普通電臺，根據智能通信設置需求，為用戶提供智能化通信服務。

有線通信方式主要適用于電氣負荷管控領域中，有成本投入量較低的特點，但是由于缺乏一定的穩定性、可靠性和時效性，無法直接應用于配電終端系統設計中，因為，配電終端系統對系統整體穩定性和可靠性要求較高[4]。而無線通信方式不僅可以保證智能通信的傳輸效率，還能進一步提高通信傳輸的穩定性、安全性和精確性。此外，通過利用無線通信方式，用戶可以根據自身實際需求，選擇相應的路由功能，還能利用電網資源，及時追蹤和管控整個通信過程，確保通信過程的安全性和可靠性，并成功設置穩定性較高的配電終端。但無線通信方式的弊端是成本較高，系統在日常的運行中需要借助主線程，對多個系統串口進行初始化操作，同時，通過借助通信線程對整個串口通信過程進行監控，不僅可以及時發現通信故障問題，還能將通信故障信息上傳到主線程（主線程主要負責對串口相關信息數據的讀寫處理）[5]。當主線程與通信線程之間建立良好、穩定的溝通關系時，主線程不用再次接收信息就能撤銷信息發送指令。

算法1 重點描述了主程序的整個通信過程。在進行日常通信期間，主通信站向多個不同的站點進行輪回咨詢，一旦多個站點同時接收主站點發出的命令，就可以根據命令內容，將相關數據返回到指定的主站點，以完成對分布式計算機監控系統的設計。

算法1 通信主程序算法如下：

2.3 數據傳輸功能設計

為了保證數據傳輸的安全性和高效性，需要采用雙向傳輸數據的方式，對相關數據進行傳輸。雙向傳輸通信主要是指通過利用通信設備，實時接收信息數據，并將其安全、可靠地傳輸到處理中心，由處理中心根據指令消息，實現對數據傳輸過程的精確化控制，所以數據傳輸在保證數據安全性方面具有重要意義，技術人員要重視對數據傳輸功能的設計。該功能在具體的設計中，首次要根據整個系統的監督需求，完成對系統傳輸設備的設計，系統傳輸設備主要包含兩大核心組成部分，分別是電纜、視頻光纜。根據數據傳輸距離和傳輸需求，選用合適的數據傳輸方式，避免信息數據出現傳輸不及時、傳輸異常等問題。數據傳輸類型不同，所對應的線程也存在一定差異[6]。

2.4 監督功能設計

在具體的設計中，監督功能需要根據礦山開采需求，通過合理利用電氣設備，完成對礦山資源的科學開采和管理，確保整個電氣設備能夠可靠、穩定、安全地運行。系統顯示器可以實時更新和顯示礦山電氣設備的實際電流變化情況，便于操作人員及時發現和解決電氣設備電流不穩定問題。例如：當系統顯示器出現指針偏移問題時，系統可以自動啟動自身的監督功能，亮起電機設備的指示燈，提醒維修人員開展相關維修工作。因此，通過設計系統的監督功能，可以保證電氣設備電流的穩定性[7]，降低電氣設備故障出現概率。

2.5 故障診斷功能設計

系統經常長時間運行后，難免會遇到各種故障或問題，為了確保系統自動調用自身的故障診斷功能，實現對故障種類、故障原因的追蹤和查找，以保證故障診斷結果的準確性。故障診斷功能在具體的設計中，需要借助神經網絡技術和模糊控制技術等人工智能技術，對系統故障進行智能化檢測和診斷。當系統出現運行異常問題時，為了保證該故障問題解決的高效性，技術人員必須要利用模糊集理論知識，創建多個關系矩陣，然后借助電氣系統，開展系統故障診斷工作。此外，還要分類總結和整理系統故障類別、診斷經驗等內容，并將其存儲于專家知識庫中，便于維修人員及時查看和調用。

3 結束語

綜上所述，人工智能技術作為一種先進、新型的高科技技術，廣泛地應用于人們生活的方方面面，為人們的生活提供了極大便利，同時還促進社會的穩定、和諧發展。而礦山計算機電氣自動化控制系統在具體的設計中，通過使用人工智能技術，不僅可以提高礦井的生產效率和效果，還能縮小財力成本、人力成本、物力成本，為實現相關生產企業社會效益和經濟效益的最大化，促進企業的健康、可持續發展發揮出重要作用。與傳統電氣控制系統相比，通過利用人工智能技術所設計的礦山計算機電氣自動化控制系統，不僅可以為用戶提供科學合理的決策，還能降低外界因素的影響程度，以更好地提高礦井生產的可靠性和持續性。