煤礦生產自動化信息化建設討論與實踐

摘?要：針對煤礦生產自動化信息化建設問題展開研究，采用案例分析法，以某省煤礦生產為例，結合實際煤礦生產情況以及當前企業自動化信息化建設情況，總結提出了煤礦生產過程中自動化信息化建設存在的主要問題，包括系統功能、內容管理、數據運用不足以及機制不完善等多個方面，最后有針對性地提出了相應解決策略。根據本文研究結果可知，通過明確平臺構建思路、技術手段，強化數據分析、完善長效機制，能夠有效提升煤礦生產自動化信息化建設水平和運用效果。

關鍵詞：煤礦；生產；自動化；信息化

隨著當前社會經濟的發展，煤礦產業競爭壓力逐漸增大，實際生產過程中，各種風險因素也相對較多，因此，為在保障煤礦生產安全的基礎上，提高生產效率，使得煤礦生產自動化信息化建設，成為現代煤礦企業研究和發展的主要方向。本文從此方面出發，結合實際煤礦生產安全等方面的要求，總結了自動化信息化建設問題，并提出有效整改和實踐策略，對于當前煤礦生產自動化信息化建設理論研究以及實踐探索均具有積極意義和參考價值。

一、煤礦生產自動化信息化建設案例概況

案例省份煤礦產業發展過程中，經歷了諸多改革和變革，實際煤礦生產過程中的安全問題屢見不鮮。自2001年至2020年間，該省份煤礦企業發生的一般事故在總事故當中占比82%左右，較大事故在總事故當中占比12%左右，重大以上事故占比5%左右［1］。隨著社會以及行業的發展，對于煤礦生產安全、效率等方面要求逐漸提高，為促進煤礦產業持續、穩定、安全發展，強化煤礦生產管理水平，提高生產安全性，加強對于自動化、信息化技術的運用，以及相關管理平臺的建設，成為行業發展當務之急。

二、煤礦生產過程中自動化信息化建設問題

（一）現有信息管理平臺內容管理不當

結合當前該省份煤礦生產自動化信息化管理平臺建設以及應用實際情況，發現平臺內容管理不當問題相對較為嚴重，包括平臺內容重復、交叉、錯漏等，不僅增加了報送者的實際工作量，而且極大影響了實際平臺功能的發揮，難以實現數據的有效共享。究其根本在于煤礦生產信息化管理平臺建設不足，功能缺乏、技術應用不合理、內容管理不善等，只是單純從表面上將原本的紙面工作轉移到了系統當中，大部分工作內容仍然由人工完成，難以實現自動化生產和管理。

（二）信息系統對于生產數據利用不足

在實際展開煤礦生產管理和控制的過程中，對于以往生產數據的利用率要求較高，而且為保障管理決策的可靠性，還需要信息平臺具備實時更新、處理最新生產數據信息的能力，實現對于生產數據的高效、深度利用。但在實際應用自動化信息化平臺的過程中，不難發現，當前煤礦生產信息系統對于實際生產數據利用較少，實際信息化建設深度不足，對于生產數據的運用和分析仍然停留在較淺的層次，而且生產數據存在碎片化問題，自動信息系統的遠程監控、風險預警以及決策管理等方面的優勢并未得到充分發揮。

（三）缺少自動化信息化發展長效機制

煤礦生產自動化信息化建設不僅需要先進的技術手段，還需要做好后期維護管理，以及人員培訓等方面的工作，才能夠促使系統功能能夠在實際煤礦生產的過程中，得到有效發揮，保障實際工作過程流暢、順利，并通過相應技術應用以及管理機制的更新優化，更好地適應實際業務需求，因此，需要建立長效發展機制。但就目前實際情況來看，案例省份煤礦企業在建設信息化管理平臺的過程中，無法將平臺功能落到實處，實際平臺運用時，也與最初建設平臺的初衷存在出入，難以實現信息化平臺、自動化控制系統與實際煤礦生產工作之間的協調發展。

三、煤礦生產自動化信息化建設對策

（一）優化完善信息化管理平臺

1.信息化管理平臺構建思路

信息化管理平臺構建思路主要包括前期準備、系統設計、開發、實施以及運行五個步驟。

（1）前期準備包括立項，了解項目目標、范圍、后勤保障、質量要求等方面的需求，并以此為基礎確定技術方案和實施方案［2］。

（2）系統設計需要針對立項階段提出的需求進行深入分析，輸出相應報告，并以此為基礎進行總體設計，并輸出總體方案設計書，然后對總體設計方案展開論證分析，并進行詳細設計，最后形成詳細設計說明書。

（3）開發階段，主要是對編碼、數據等進行加工，構成軟件系統、數據，然后對其展開測試，并形成測試報告。

（4）實施階段，將系統平臺投入使用，并輸出實施規劃技術文檔，然后進行試點和試運行，輸出試驗報告。

（5）運行階段，即信息平臺正式上線運行，同步展開系統的維護、更新和管理，確保系統功能得以正常發揮。

2.信息化管理平臺構建技術

為實現煤礦生產的自動化控制和信息化管理，在實際進行平臺構建的過程中，需要結合實際煤礦生產管理需求以及安全管控要求，合理應用現代化技術。案例項目當中運用到的技術手段主要包括以下幾種。

（1）全礦井綜合自動化系統。當前在煤礦生產過程中，為實現對于生產目標、環境參數的遠程監控，多采用的是自動化監控系統，但在實際運用的過程中，可能存在重復建設、信息共享程度不足等方面的問題。對此，還可在傳統自動化監控系統的基礎上，構建全礦井綜合自動化系統，以此實現監控系統當中數據的集中處理和高效傳輸，以此通過中控計算機實現監控數據信息的整合處理，并根據實際生產需求，以及前期編程程序，有針對性地對異常數據進行遠程智能調控，以此確保礦井內的環境、條件等更好地符合生產要求，保障實際生產安全。除此之外，該系統還能夠結合礦井環境參數監控結果，分析現場安全隱患，實現安全預警，以此為生產過程中的安全管理提供可靠支持，降低安全事故發生的概率，確保生產安全。

（2）生產調度通信信息平臺。煤礦生產本身規模較大，涉及的內容、專業以及部門較為復雜，以此實際管理、調度難度較高，為提高整體生產調度效率，需要建立用于生產調度的通信信息平臺。該系統平臺由生產檢測、工業電視系統、程控交換機、井下人員定位以及井下無線通信等多個部分共同組成，能夠幫助管理者更好地了解煤礦生產現場實際情況，并根據生產需求，合理進行調度，以此達到提高整體運作效率的目的。其中生產檢測及工業電視系統，主要由KJ70生產檢測系統主機、大屏顯示器以及井下節點監控分站等共同組成，要求監控人員能夠定時將監控分站的視頻信息和傳感器檢測結果實時反饋給主站，在大屏顯示器當中實時顯示出來，以此幫助管理人員及時了解生產一線實際情況，并合理進行生產調度。工業電視系統主要由多個攝像儀組成，用于監視井下實際情況，通過光纜將信息傳遞回節點控制中心，然后結合監控結果，節點控制中心根據設定好的程序，控制儀器進行生產，中控臺則主要負責生產調度、收集信息以及通信輔助等，以此保障整個生產過程調度快速、通信良好［3］。

（3）現場工作人員定位系統。人員定位系統的主要功能在于實現安全生產，保障現場工作人員生命財產安全，同時還能夠為生產調度決策提供可靠支持。該系統能夠在礦井發生事故后第一時間了解工作人員的具體位置和情況，為后續救援工作的開展提供準確信息，以此提高救援效率，保障人員安全。對此，在實際運用的過程中，需要在每位井下工作人員身上安裝定位系統，并定時將人員位置發送到主機和終端，以此確保地面管理人員能夠實時掌握井下工作人員的位置信息。此外，在發生安全事故后，該系統還能夠向主機發送求救信號，促使調度管理人員能夠及時安排救援活動。

（4）煤礦生產自動控制系統。為實現煤礦生產的自動化，提高生產效率，可通過將視頻監視設備與遠程控制系統連接起來，形成生產自動化控制系統，通過光纜實現信號傳輸，確保管理人員能夠及時了解生產過程中各個設備的實際運行情況，并結合實際生產需求，實現設備遠程控制。此外，若設備出現問題，可結合設備監控數據信息判斷設備運行情況，并自動判斷設備問題的大致范圍，及時調度工作人員進行現場維修。隨著礦產規模的擴大以及設備數量的增加，為保障信息傳輸質量，可使用礦用充電式無線甲烷傳感器，取代原來的有線數據傳輸方式，以此保障傳輸效率，同時降低線纜成本［4］。

（二）構建數據分析相關模塊

1.基礎數據模塊

基礎數據模塊是確保煤礦生產自動化信息化建設有效的前提基礎，其中不僅包含著企業信息、煤礦信息，還包括采煤作業等相關信息，具有統計、分析煤礦生產數據等相關信息的功能和作用，而且通過自定義篩選條件，還能夠實現對于煤礦生產數據信息的快速查詢。其中企業信息包括企業的名稱、法人、生產管理人員、安全負責人、礦區地質、調度值班電話等；煤礦信息主要包括礦井采煤面信息、礦井產量、照片、圖紙，以及礦工名單、產能、產量、地質條件、開采方式，以及煤礦地理信息等；采煤作業信息主要指的是下井人員定位、人數以及工作時長等相關數據。

2.執法監察模塊

執法檢查模塊主要指的是在自動化信息化系統平臺的支持下，相關執法部門能夠通過系統直接獲取煤礦生產基本信息，并實現遠程監察執法，最大程度上降低了傳統執法模式當中可能存在的疏漏、隱匿等方面的問題，極大地保障了執法的公正性、公平性以及公開性。基于此，政府部門能夠通過對基礎數據以及危險源監測數據信息的分析和研判，對煤礦生產過程中存在的風險問題進行告警，并進一步實施風險的分級管控，降低煤礦生產過程中安全事故發生的概率，實現動態管控，進一步提升執法強度。

3.危險監測模塊

該模塊主要是通過對環境、人和物等生產相關風險的監測，并通過實時生產數據信息，預測推算可能存在的風險隱患，以此及時發出安全風險預警，并采取有效應對措施，避免發生安全事故。由于煤礦生產其本身屬于地下作業，因此受到周圍環境的擾動影響較大，在實際開采的過程中，需要對井下瓦斯濃度、通風情況、環境溫濕度，以及礦內供電情況、地下水位和天氣情況等進行全面、實時監測。當發生井下事故后，礦井倒塌，此時引發人員傷害的原因多為窒息，通過建立危險源監測預警模塊，能夠實現對于井下通風情況的實時監控，以此實現對于井下工作人員生命的保護，避免其發生危險。同時，該模塊還能夠實現對于井下環境的實時監測，當環境參數超過閾值后，或者存在安全隱患，可及時發出預警，由自動控制系統實現對于環境的精準調控，排除風險隱患。此外，危險源監測模塊還能夠實現對于監測數據的記錄和存儲，為后續應急救援工作的開展以及決策判斷提供可靠支持。危險源監測預警模塊中設備監測系統結構如下圖所示。

危險源監測預警模塊中設備監測系統結構圖

4.應急救援模塊

應急救援模塊是運用煤礦生產相關數據信息的主要系統模塊，在實施安全救援的過程中有著重要的作用，能夠增加涉險人員生還的可能性。該模塊的建設需要將企業救援隊與政府救援、醫療救援以及消防救援系統進行有機連接，可將現場安全事故相關數據信息同步給政府、醫療以及消防部門，幫助其第一時間了解礦井基本情況。對此，基礎數據模塊能夠第一時間將現場數據信息匯總在一起，然后結合井下人員定位、環境情況等，進行風險預判，幫助管理調度人員制訂科學有效的救援方案，以此減少信息采集、任務協調、人員調度等方面浪費的時間，提高救援效率。

5.決策支持模塊

該模塊的構建能夠幫助管理者在海量的煤礦生產信息當中，快速獲取數據信息之間的聯系，并實現對于數據之間規律的深度挖掘，為企業管理者提供科學、可靠的決策支持，實現對于煤礦生產數據信息的有效運用，促使數據價值得到最大程度的發揮。該模塊主要是針對案例省份煤礦生產管理系統數據信息分析處理不足、利用不充分提出的，能夠幫助企業管理者更好地了解企業實際生產情況和狀態，實現對于隱患的有效排查、風險的科學管控，進而提高企業決策能效。

（三）探索信息化發展長效機制

為實現煤礦生產企業的持續穩定發展，促使自動化信息化建設更加有效，作用價值得到更好的發揮，還需要結合自動化信息化建設效果，探索長效發展機制。

（1）從政府層面來看，應深入研究遠程監察執法模式，借助互聯網、信息技術優勢，實現遠程監察，既能夠提高執法力度，同時也有助于減少現場執法過程中的干擾和影響；同時還應建立煤礦重大安全風險研判機制，實現對于煤礦生產安全風險的有效控制，通過分析風險發生因素，從源頭上抑制安全風險；此外，還應改善當前應急救援機制，構建風險管理平臺，借助虛擬城鄉等技術，提高救援的可靠性和成功率。

（2）從企業層面來看，可結合煤礦生產自動化、信息化管理控制系統，建設智慧煤礦，轉變傳統二維平面生產信息傳遞形式，借助BIM等先進技術，展開智慧管理，實現三維可視化生產管理，以此幫助企業更加直觀了解實際生產情況，為生產調度、安全管理、指揮決策以及搶險救援等提供可靠支持。此外，還需進一步完善企業工作人員培訓模式，加強安全培訓，提高安全管理水平，保障生產安全［5］。

結語

綜上所述，煤礦生產安全以及生產效率對于企業發展有著重要影響，新時期背景下，煤礦企業逐漸加強了對于實際生產作業安全和管理等方面的重視，現代化信息技術手段也為煤礦企業提供了新的發展契機，在此情況之下，煤礦生產自動化、信息化建設正如火如荼地展開。在煤礦生產展開自動化信息化建設的過程中，加強實際生產需求分析，構建信息化管理系統，合理應用全礦井綜合自動化系統、調度通信平臺、定位系統以及自動控制系統等各種技術手段是實現信息化建設的基礎，除此之外，還應加強對于實際生產數據信息的分析和運用研究，重視分析模塊的構建，包括數據模塊、危險源監測預警模塊等，并構建信息化發展長效機制，以此促使自動化信息化建設效果能夠得到充分發揮，推動煤礦生產行業持續穩定發展。

參考文獻：

［1］霍棟，王代紅.煤礦信息化在煤礦安全生產中的實踐研究［J］.數字通信世界，2022（10）：164166.

［2］張文廣，王立芬.信息化背景下煤礦自動化技術的有效性探究［J］.當代化工研究，2021（09）：8788.

［3］張奇.在煤礦自動化建設中工業以太網與現場總線技術的運用分析［J］.礦業裝備，2020（05）：126127.

［4］付玉亮.關于煤礦信息化自動化新技術和發展思考［J］.信息記錄材料，2020，21（08）：6364.

［5］尹紅.立足大數據背景對煤礦安全生產信息化建設的分析［J］.數字通信世界，2019（01）：167168.

作者簡介：劉小虎（1989—?），男，漢族，陜西合陽人，本科，中級工程師，研究方向：電氣工程自動化。