人工智能技術在煤礦電機設備中的應用探究

張乘風，王廣龍

（陜西延長石油巴拉素煤業公司，陜西 榆林 719000）

人工智能技術從本質上來說，即依據計算機處理系統，利用編程操作融入個人思考，以此為基礎運用計算機進行操作和控制。隨著科技的發展、電子計算機的優化及完善，人工智能是未來發展的重要方向，能夠獲得廣泛應用。運用人工智能技術，可以對成本進行控制，節省人力、物力、財力等資源。除此以外，通過合理性較強的操作還可以提高生產效率。人工智能技術一方面可以運用在人們日常的生活中，另一方面，可以運用在煤礦電機設備中。

1 人工智能技術的發展歷程、現狀及特點

1.1 發展歷程

1956年，美國達特茅斯學院明斯基、麥卡錫等科學研究人員開會研討了“怎樣運用機器智能對人進行模擬”。在此會議中，首次提出了“Artificial Intelligence”概念，即人工智能（AI），是人工智能這一學科誕生的標志。20世紀80年代早期，隨數據庫相關技術的持續發展，人工智能又一次回到全世界人民視野中，同時形成了第二代人工智能，其將專家系統看作代表。不過，隨著應用人工智能的規模持續擴大，專家系統漸漸暴露出獲取知識困難、應用領域較狹窄等問題。20世紀80年代晚期，人工智能出現發展低潮期。近年來，隨著網絡技術持續的發展、算法算力以及數據分析能力的提升，人工智能技術再次迎來了發展新高潮。

1.2 發展現狀

全新一代人工智能技術在感知信息、處理信息、操控行為等內容方面獲得了不小的突破，具體來說，在感知信息方面主要包括智能感知技術、語音感知技術和圖像感知技術等；在處理信息方面主要包括智能推薦技術、醫療診斷技術、填詞賦詩技術、語言翻譯技術等；在操控行為方面主要包括自動化駕駛技術、虛擬現實技術、智能家居技術、仿真機器人等?，F階段，此類技術已在工業生產中成功應用。

1.3 發展特點

人工智能技術具備以下特征：（1）將數據看作基礎。人工智能技術在大數據支持的基礎上不斷優化原有的模型以及算法，進而順利落實智能化任務。（2）具備較高的準確性。應用人工智能技術是在深度神經網絡的基礎上實現，此深度神經網絡最明顯的優點即能夠實現不間斷、深度的學習。在此類條件支持的前提下，人工智能技術能夠經過不斷學習實現自我的優化，進一步落實高度準確應用。（3）將模仿以及實現人智能化行為看作目標。開發和應用人工智能技術最明顯的目的在于利用智能機器人進一步替代或者模仿人智能化行為，將某些復雜行為交給機器人操作，解放人類。

2 人工智能技術應用在煤礦機電設備中的優勢

隨著科技的持續發展，人工智能技術逐漸成為工業技術核心的構成部分。人工智能是諸多技術按照系統所具備的目標功能不斷優化組織目標，諸多技術包括信息轉換、軟件編程、接口、電力電子、傳感控制、信息、計算機、自動控制、微電子以及器械等技術。各個功能單元通過合理化布局及配置，發揮出智能化、可靠性高、質量高、功能多的特性功能，是可以優化整個系統的一項重要工程技術。人工智能技術能夠在設計以及開發機械產品的過程中發揮不可代替的作用。在煤礦電機產品中，人工智能技術經過對信號進行整合、計算及控制進一步實現控制不同傳達以及執行元件有關目的。利用機電產品進一步實現及體現人工智能具備的發展水平。學科不同所研究的視角也有所不同，對人工智能系統的定義存在一定的區別，部分學者認為，人工智能屬于機電系統交叉科學，本身存在一定的復雜性。人工智能系統基礎性特征即是利用機器對機器進行控制，有別于一般機器。此機器的核心、信息、功力、控制等功能方面均引入電子技術，通過軟件進一步構成了一種全新且特別的機械系統。

在開展煤礦作業時，應用人工智能技術，隨著現階段科技水平的持續提升，人工智能獲得了一定的發展，推動了礦山機械工業邁入一個全新的發展階段。人工智能技術在不斷發展及研究過程中如何有效應用，在新時期背景下煤礦機械上是一項重要的研究課題。隨著現階段煤礦生產提出了高效高質要求以及科技持續發展，煤礦機械朝著無人化、智能化重點發展。與此同時，在煤礦生產這一領域電子控制裝置的應用越來越廣，由于設備結構存在一定的復雜性，對其進行維修也提出了越來越高的專業化要求，如煤礦行業經常使用的風機、提升機以及帶式輸送機等井下設備。在煤炭行業中，人工智能的應用越來越普遍，將會推動煤炭行業整體實力的增強。在煤炭工業中合理運用人工智能技術，能夠花費較少的時間獲得最大化產出效益，從而保障煤炭行業安全、高效且清潔化生產。在煤礦機械中應用人工智能技術存在十分重要的意義，一方面，可以推動勞動力的解放，提升煤礦機械整體工作效率；另一方面，可以推動煤炭經濟效益以及綜合生產能力的提升。井下勞動強度較大且工作時間較長，從事礦業生產的人員生活保障有所欠缺，在煤礦機械生產中引入人工智能技術后，智能機械進一步取代了危險作業環境中的人工機械，與此同時，推動設備的穩定性及安全性提升，為從事礦業工作的人員提供一定的安全保障。除此以外，部分準確性更強的聲音監測設備在某種程度上還可以避免重大安全事故的發生?；诖?，將人工智能技術在各種煤礦機械上應用十分重要。

3 人工智能技術應用在煤礦電機設備中的效果

3.1 將人工智能技術應用在帶式輸送機系統中

眾所周知，煤礦設備更新換代速度較快。在人工智能技術的基礎上優化礦井通風系統，一方面，可以使能源消耗及勞動強度降低；另一方面，還具備節能的效果。近年來，帶式輸送機以人工智能技術作為驅動已變成重點研究課題，帶式輸送機逐漸成為主要煤流運輸的設備，并獲得了一定成效。煤炭行業隨著人工智能技術的持續引入，帶式輸送機逐漸成為運輸煤炭的重要手段以及重點研究對象。帶式輸送機可以有效處理煤電消耗量較大、井下運輸距離較長等問題。井下作業廣泛運用帶式輸送機，可以提高作業效率、保障作業更加可靠，自動化輸送還有利于減少作業成本。帶式輸送機的設計由液、電、機所構成驅動裝備，用以長距離運輸煤炭。與此同時，兩條膠帶驅動運輸，還可以處理運輸距離較遠、運輸能力過大等問題。在煤礦行業中，礦井提升機是一種較為常用的設備，大多是負責煤炭由地下運輸至地上或是由地上運輸至地下的作業。現代礦井提升機較為典型的代表即變頻煤礦提升機，此電機及滾筒結合人工智能技術展開裝配，運用電氣控制系統展開升級和優化，還能夠提高提升機實際運行中的速度，進一步加速煤礦作業，提升作業效率。

3.2 將人工智能技術應用在采煤機電設備中

生產煤炭的過程中煤礦作業是基礎性環節，掘進以及采煤的效率將會對煤炭生產效率產生直接影響?；诖耍诘V山中應用人工智能技術是煤炭工業及現代礦山發展的必然選擇。大部分煤礦以及礦山行業應用現代化煤礦設備，其電氣是由防爆類型安全性較高的開關箱、燈光、控制及緊急按鈕、操作盒、電動機以及其他部分組件共同構成的電氣挖掘機系統。在采煤工作中廣泛運用電牽引采煤器械，存在良好的牽引特性以及阻力克服動性特性等，與此同時，采煤機械還可以在滑行過程中產出電能制動，同時向電網進行反饋。除此以外，電牽引采煤機械還存在操作便捷、運行可靠性強、使用時間長、靈敏度及效率較高、結構簡單化等特點。電牽引采煤機械能夠有效推動綜合機械形式以及煤礦生產技術的發展，同時也是主要煤礦生產設備?？梢詫Σ擅簷C械控制展開指導或是予以相應處理，同時自動化診斷電機、軸承等相關部件是否出現故障問題。

3.3 將人工智能技術應用在機電設備有關安全生產領域中

在煤礦工業中應用人工智能技術，主要包括安全生產領域的監控系統。此系統是一種重要的管理措施，其合理性較強，在煤礦管理以及生產中發揮著積極作用。該系統具有下列特征：監控系統利用Windows軟件，具備聯網的功能，能夠提升智能化控制變電站的水平。與此同時，根據監測、采掘之前排水、瓦斯等有關規定，嚴格執行煤礦安全生產規章制度。各個煤礦要對礦井監控系統進行安裝，尤其是瓦斯超標的礦井。

3.4 將人工智能技術應用在煤礦機電工業中

人工智能較為典型的產品即智能機器人。煤礦作業機器人大多是由驅動、操作以及控制系統所構成?？刂葡到y對操作機構需要的運動順序進行控制，能夠依據固定位置或是軌跡運動?？刂葡到y分為兩種，即閉環控制、開環控制。操作系統控制煤礦機器人落實工作任務，不同類型的機器人具有不一樣的結構形式。驅動系統作為一種裝置，能夠驅動執行器，其主要構成是減速器、執行器以及傳感器。按照不同的驅動形式，驅動系統分成氣動驅動、液壓驅動。機器人核心構成即控制系統?，F階段根據不同工作需求，研發出不同種類的機器人。發生事故時，具有保護功能的機器人能夠有效降低人員傷亡情況，能夠按照煤礦實際狀況，落實與之對應的救援措施。

此類機器人具有下列功能：（1）該機器人能夠對地下被困人員的位置及狀態、有毒氣體和可燃氣體的密度、風向等信息進行判斷，能夠按照機器配備的視覺系統觀測有關事物，同時自由移動。（2）機器人在發現無法逾越的障礙后能夠自動躲避，同時還能夠召集未能撤退的人員，指導被困人員撤離。（3）機器人現場觀測的有效圖像能夠利用自帶的計算機系統展開傳輸，控制系統可以接收傳輸的圖像，與此同時，還能夠引導機器人自助行走。另外，救援人員可以獲得有效的救援信息，有利于后續救援工作的開展，保障人員安全。

4 結語

人工智能技術作為諸多學科共同發展的一項成果，是社會生產力發展至一定水平的重要產物。在礦山機電機械中投入大批量的人工智能設備，能夠獲得較大的經濟效益。與此同時，各種各樣的人工智能產品被廣泛應用在煤礦電機設備中，如將人工智能技術應用在帶式輸送機系統中、將人工智能技術應用在采煤機電設備中、將人工智能技術應用在機電設備有關安全生產領域中等，能夠有效提升設備的性能以及技術水平，進一步為煤礦生產奠定較為堅實的基礎。人工智能技術在各行各業的發展前景較好，這是因為未來和人工智能有關的科學技術較多，諸多技術融合將推動人工智能技術的發展。