煤礦信息化智能化要求與關(guān)鍵技術(shù)探析

鄧平

【摘要】信息技術(shù)的發(fā)展使得信息化與智能化技術(shù)逐漸普及。煤礦生產(chǎn)行業(yè)是一個高危行業(yè)，其工作環(huán)境惡劣，沒有足夠的安全保障，并且人工工作的效率相對低下，網(wǎng)絡通信也由于受到環(huán)境的影響難以正常進行。信息化與智能化技術(shù)在煤礦行業(yè)中的應用能夠有效改善人工工作效率低下，網(wǎng)絡通信難以正常進行的難題。文章主要就這兩方面對煤礦信息化智能化與關(guān)鍵技術(shù)進行探析。

【關(guān)鍵詞】煤礦信息化；煤礦智能化；關(guān)鍵技術(shù)

煤礦礦井下的工作環(huán)境存在的著明顯的特殊性，其中含有大量的甲烷、一氧化碳等易燃易爆氣體。同時還伴有礦塵、淋水等情況。工作環(huán)境潮濕而狹小，電磁波無法正常使用，電網(wǎng)電壓十分容易出現(xiàn)波動等情況。由于煤礦礦井具有特殊性，嚴重制約著地面自動化、信息化、智能化技術(shù)的使用。

1.煤礦信息化智能化要求

（1）由于煤礦礦井下有大量的甲烷、一氧化碳等易燃易爆型氣體，因此在煤礦礦井下所使用的機械電氣設備必須要滿足防爆的需求。煤礦礦井所使用的監(jiān)控、通信等小功率設備應該更加偏向選擇安全型，電纜上傳輸?shù)男盘柋仨氁潜举|(zhì)安全信號[1]。所使用的無線通信設備的發(fā)射功率應該要地域6W，以防止礦井下瓦斯與電雷管出現(xiàn)爆炸的情況。

（2）由于煤礦礦井下空間范圍較小，電磁波的傳輸情況與地面存在明顯差異。電磁波收到巷道橫截面大小、橫截面形狀、分支、傾斜、支護等情況，從而導致電磁波的傳輸效果大大降低。

（3）煤礦礦井的空間狹窄，機械設備、電子設備的擺放相對集中，機電設備的功率較大，有的單一臺設備的功率就達到上千瓦。并且，煤礦井下的電磁環(huán)境十分復雜，大量的大功率變頻設計、電氣設備啟停等嚴重影響著礦井監(jiān)控、通信等設備的正常使用。

（4）煤礦礦井的采掘工作面始終處于不斷推進的過程中，需要使用移動監(jiān)控設備、通信設備與監(jiān)控終端設備來對其進行控制。然而煤礦井下工作場所比較分散，距離比較遠，因此礦井無中繼無線傳輸距離難以滿足10km的使用需求[2]。

因此，總的來說，煤礦礦井需要使用更加符合環(huán)境需求的設備與技術(shù)。

2.煤礦信息化智能化關(guān)鍵技術(shù)

2.1煤礦采煤設備信息智能化關(guān)鍵技術(shù)

（1）采煤機信息智能化技術(shù)

在通過10余年的自主創(chuàng)新后我國大功率采煤機的已經(jīng)達到了國際先進水平。我國自主研發(fā)的采煤機能夠?qū)崿F(xiàn)礦井下年開采千萬噸煤炭，并且其自動化技術(shù)水平與國外旗鼓相當。在2011煤礦井下采掘設備遠程遙控關(guān)鍵技術(shù)投入使用，融合了采煤機智能化的先進技術(shù)，其能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：1）能夠在線感知采煤機運行參數(shù)、機器故障參數(shù)、機器姿態(tài)參數(shù)等數(shù)據(jù)，能夠識別多項目多內(nèi)容的采煤機故障預報；2）擁有采煤機截割滾筒記憶截割能力，并且能夠自動根據(jù)煤巖來對參數(shù)進行記錄與識別，并且自動修正截割路徑；3）可以實現(xiàn)無線收發(fā)信號的功能，同時還可以在液壓支架上安裝本安型無線交換機以及防爆網(wǎng)關(guān)等各種傳輸系統(tǒng)，如圖1所示。；4）擁有基于3DVR數(shù)字化平臺的遠程監(jiān)督控制功能。上述采煤機的功能已經(jīng)實現(xiàn)了與國外先進采煤機智能化功能的一致性。

圖1 采煤機遠程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

2.2帶式輸送機智能化技術(shù)

我國煤礦帶式輸送機經(jīng)過了長時間的發(fā)展已經(jīng)形成了長運距、高帶速、運量大以及功率大等特點。當前國產(chǎn)固定帶式輸送機的主參數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)運量4500t/h，運距可以達到8000m，帶速能夠?qū)崿F(xiàn)5.6m/s，帶寬達到2200mm，驅(qū)動總功率為5550kw?？缮炜s型帶式輸送機的主參數(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了運量4000t/h，運距可以達到6000m，帶速能夠?qū)崿F(xiàn)4.9m/s，帶寬達到1600mm，驅(qū)動總功率為3360kw。不論是固定帶式輸送機還是可伸縮型帶式輸送機其技術(shù)已經(jīng)達到了國際領先水平[3]。在大型帶式輸送機中其關(guān)鍵的智能技術(shù)就是軟啟動以及自適應張緊控制。雙電動機差動軟啟動停動系統(tǒng)能夠?qū)Υ蠊β蕩捷斔蜋C實現(xiàn)軟啟動、軟停車、過載保護等多項智能化控制功能，并且其優(yōu)勢也十分明顯，主要表現(xiàn)在使用年限長、后續(xù)使用維護成本低、傳動效率高等。我國國內(nèi)研發(fā)的絞車與油缸組合的液壓絞車的自動張緊裝置能夠?qū)崿F(xiàn)150m拉緊形成以及200kN的最大張緊力，滿足了當前大運距輸送帶制動防滑的共組哦需求，并且輸送帶的張緊程度可以針對運行的實際情況與張緊狀態(tài)來進行自適應的調(diào)整。

2.2煤礦通信監(jiān)控信息智能化關(guān)鍵技術(shù)

（1）煤礦礦井傳輸網(wǎng)絡信息智能化技術(shù)

煤礦礦井的有線寬帶傳輸網(wǎng)絡要滿足各種要求，包括帶寬較大、傳輸距離遠、可靠性強以及安全性高等。煤礦礦井有線傳輸網(wǎng)絡可以采用雙樹或者雙環(huán)冗余機構(gòu)。使用擁有冗余功能的煤礦專用以太網(wǎng)[4]。煤礦礦井無線帶寬應該足夠大，以便接入有線寬帶網(wǎng)絡，相關(guān)中繼設備要盡可能減少，選擇小體積的設備以及小功率的設備，以實現(xiàn)高防護性能，低故障率。辦公室網(wǎng)絡與工業(yè)控制網(wǎng)絡需要相互接通，中間可以使用網(wǎng)閘等技術(shù)來進行安全防護，當辦公室網(wǎng)絡連接互聯(lián)網(wǎng)時，應該配置路由器、防火墻等網(wǎng)絡安全防護設備與技術(shù)來保障網(wǎng)絡的安全使用。

（2）煤礦礦井監(jiān)控系統(tǒng)信息智能化技術(shù)

煤礦礦井必須安裝煤礦專用有線調(diào)度阻焊用設備、礦井移動通信與廣播系統(tǒng)。切忌使用礦井移動通信系統(tǒng)與礦用IP電話通信系統(tǒng)來替代有線調(diào)度通信系統(tǒng)的使用。在煤礦礦井下所使用的電話機必須要具備防爆功能[5]。煤礦礦井應裝設圖像監(jiān)控系統(tǒng)，最好能夠具備圖像識別功能以及盡量使用光纜或無線技術(shù)。

3.結(jié)束語

伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展與科技技術(shù)的進步，我國煤礦開采技術(shù)與設備已經(jīng)達到了國際領先水平。煤礦采煤設備的信息智能化技術(shù)大大提升了煤礦采煤的工作效率，節(jié)約了采煤時間，有效提升了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。然而另一方面，由于煤礦礦井環(huán)境的特殊性導致煤礦礦井中無線傳輸功能受限，使得地面信息化與智能化無法在煤礦礦井下正常使用，因此信息化與智能化技術(shù)需要被應用在實現(xiàn)遠程控制、礦井通信以及監(jiān)控等功能上。不論信息化與智能化技術(shù)應用在煤礦生產(chǎn)中的哪一方面，其都將會給煤礦生產(chǎn)帶來積極作用。

參考文獻

[1]孫繼平.煤礦信息化與智能化要求與關(guān)鍵技術(shù)[J].煤炭科學技術(shù)， 2014， （09）：22-25+71.

[2]黃成玉 ， 張全柱 ， 鄧永紅.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在煤礦綜合信息化建設中的應用研究[J].中國礦業(yè)， 2013， （12）：136-140.

[3]唐健.全面推進煤礦開采機械智能信息化建設的研究[J].煤礦機械， 2013， （07）：235-237.

[4]李俊霞 ， 孫江峰.B/S架構(gòu)的煤礦智能化信息管理平臺的設計和實現(xiàn)[J].河南師范大學學報（自然科學版）， 2014， （01）：170-174.

[5]宣建興.煤礦供電系統(tǒng)智能化管理實施對策探析[J].科技與企業(yè)， 2013， （23）：35-36.