智慧煤礦建設(shè)與智能化開采關(guān)鍵核心技術(shù)分析

王宗超

摘? 要：煤炭是推動社會和經(jīng)濟不斷前行的重要資源，近年來，智慧礦山建設(shè)和智能化開采引起了廣泛關(guān)注;在大數(shù)據(jù)和新型互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐下，煤礦開采工作正朝著智能化方向不斷推進，智能化手段在煤礦開采中得到了廣泛應(yīng)用，該文主要是針對現(xiàn)在煤礦開采中所使用智能化開采關(guān)鍵核心技術(shù)進行分析和研究。

關(guān)鍵詞：智慧煤礦;智能化開采;關(guān)鍵;核心技術(shù)

中圖分類號：TD82? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A

0 前言

在全國煤礦安全基礎(chǔ)建設(shè)推進大會上，國家提出了堅持“管理、裝備、素質(zhì)、系統(tǒng)”并重的煤礦發(fā)展要求，大力發(fā)展和推進煤礦“四化”（機械化、自動化、信息化、智能化）建設(shè)，推進智慧礦山建設(shè)步伐，智慧礦山的建設(shè)，不但提高了煤礦安全生產(chǎn)水平，還有力地推進了煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級向中高端邁進。

1 煤礦基礎(chǔ)平臺建設(shè)

煤礦在融入新型智能化技術(shù)過程中，需要對以下2個方面引起重視，以下主要是針對煤礦基礎(chǔ)平臺建設(shè)進行介紹。

2 智慧煤礦基礎(chǔ)

意識決定行為，理念引領(lǐng)行動，智慧煤礦建設(shè)是近年煤炭行業(yè)提出的一種新發(fā)展理念，是指通過物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新型技術(shù)跟煤礦開采技術(shù)進行融合，從而讓其形成具有全面感知、自助分析等功能的智慧系統(tǒng)。在使用系統(tǒng)的時候，其可以對煤礦開采、運通、安全等方面產(chǎn)生影響。開發(fā)智慧煤礦目標(biāo)就是為了能夠讓煤礦形成一個完整系統(tǒng)，然后通過智能化技術(shù)運行，從而開啟科學(xué)綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。對于智慧煤礦基礎(chǔ)建設(shè)，其主要解決以下這3個方面的問題。

第一個方面，要解決數(shù)字煤礦異構(gòu)數(shù)據(jù)統(tǒng)一表達方式問題。換句話說，就是要對煤礦多源數(shù)據(jù)進行信息動態(tài)關(guān)聯(lián);第二個方面，要能夠?qū)?fù)雜環(huán)境當(dāng)中開采系統(tǒng)機理和設(shè)備路徑進行理論基礎(chǔ)創(chuàng)新;第三個方面，要能夠針對礦井機械設(shè)備系統(tǒng)健康正常運行情況進行預(yù)測和維護。智慧煤礦平臺基礎(chǔ)建設(shè)離不開上面這些方面，因此，這三方面也會成為以后工作研究重點。

3 智慧煤礦平臺建設(shè)

智慧煤礦所擁有的功能需要符合現(xiàn)實情況和煤礦發(fā)展需要，進行智慧煤礦平臺建設(shè)，主要是針對以下這些智能系統(tǒng)進行設(shè)計。

煤礦多系統(tǒng)綜合管理操作平臺其主要是面向礦山建設(shè)，它所擁有的功能非常強大，包括信息感知、傳感器和智能設(shè)備等。通過綜合管理平臺操作，可以對應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯進行分析，也可以進行智能生產(chǎn)和設(shè)備人員管理應(yīng)用模塊建設(shè)。通過系統(tǒng)，還可以構(gòu)造智慧礦山骨架，可以全方位地覆蓋礦山每一個環(huán)節(jié)，讓礦山工作變得更加透明。同時，還可以解決礦山智慧化建設(shè)過程中存在的問題，象常見數(shù)據(jù)存儲割裂、資源混亂等問題，其可以對生產(chǎn)過程實行自動化安全監(jiān)督，還可以進行信息管理，這些對于礦井管理決策科學(xué)來說，是非常有幫助的。在建設(shè)管理操作平臺時候，其平臺是應(yīng)該具備以下這些功能和特性。

第一，平臺需要具有全面數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。所有進入操作平臺中的數(shù)據(jù)，應(yīng)該使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)格式，數(shù)據(jù)可以用同一種格式來進行交換或者存儲。通過這樣的手段，數(shù)據(jù)在交流互通當(dāng)中就不會存在障礙。

第二，平臺需要具備統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲方案。所有監(jiān)測數(shù)據(jù)都要使用統(tǒng)一存儲方案，數(shù)據(jù)存儲、查詢性能在統(tǒng)一存儲方案當(dāng)中能夠得到保障，也可以方便數(shù)據(jù)人員對數(shù)據(jù)進行合理科學(xué)的管理，可以充分地避免數(shù)據(jù)出現(xiàn)資源混亂問題。

第三，平臺需要具備數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和穩(wěn)定性。在傳輸數(shù)據(jù)的時候，其要有很強的實時性，能夠解決一些數(shù)據(jù)延遲問題。而且，這個功能對于決策來說也會比較有效果。其所需要穩(wěn)定性，是為了解決通信不穩(wěn)定問題。只有穩(wěn)定下來，才能夠讓智能系統(tǒng)長時間運行。

第四，平臺需要具備組態(tài)化可配置。適當(dāng)在操作系統(tǒng)前后端架設(shè)全面組態(tài)化開發(fā)，要能夠支持應(yīng)用和業(yè)務(wù)邏輯快速組態(tài)化，而且，要能夠在配置中心進行統(tǒng)一配置。

第五，平臺需要可以進行大數(shù)據(jù)分析?？梢灾С?jǐn)?shù)據(jù)接入和全維度管理，能夠與大數(shù)據(jù)平臺保持高效性聯(lián)系，可以支撐大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用，數(shù)據(jù)應(yīng)該可視化。

第六，平臺需要具備開放性。要能夠支持多種開采設(shè)備應(yīng)用和部署，可以運用在各種領(lǐng)域，也能夠跟其他更先進智能裝備對接。

4 智能化開采關(guān)鍵核心技術(shù)

智能化開采是現(xiàn)在煤礦建設(shè)中一個核心環(huán)節(jié)。其中涉及關(guān)鍵核心技術(shù)，對于煤炭智能化開采非常重要，以下就針對其一些關(guān)鍵核心技術(shù)進行介紹。

4.1 精確定位導(dǎo)航

在開采工作進行之前也需要配備地下開采機器和設(shè)備。而且，這些地下開采設(shè)備要有定位和導(dǎo)航功能。煤炭在開采過程當(dāng)中，要沿著規(guī)劃路線進行推進，要有一個準(zhǔn)確測量的設(shè)備，可以對煤炭空間位置和運行軌跡進行測定。同時，煤礦本身就是有封閉性和復(fù)雜電磁影響，所以，在開采過程當(dāng)中，需要借助導(dǎo)航信號，才能快速地對位置進行確定;在開采過程當(dāng)中，可以利用GIS地理信息系統(tǒng)來導(dǎo)航。

4.2 傳感系統(tǒng)

地下開采環(huán)境是復(fù)雜多變的。如果沒有感知系統(tǒng)，想要實行智能決策控制是比較不容易的。在以前開采工作當(dāng)中，都喜歡采用三維激光掃描圖，但是這個設(shè)備已經(jīng)沒有辦法滿足現(xiàn)實需要。特別是在一些比較潮濕、電磁影響比較大的環(huán)境情況下，這項技術(shù)就不能夠使用了。隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了很多新型技術(shù)。象地質(zhì)雷達探測、激光掃描點云等。但是，應(yīng)用這些技術(shù)還存在著一些問題，象在開采之前近距離高精度透探測技術(shù)相對不成熟。

4.3 大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析

礦山生產(chǎn)系統(tǒng)本身就比較復(fù)雜。在其運行過程當(dāng)中，會產(chǎn)生了很多數(shù)據(jù)，目前由于技術(shù)制約問題，缺乏有效的手段和解決辦法對這些數(shù)據(jù)進行分析研究，也沒有辦法得知開采數(shù)據(jù)之間是否存在關(guān)聯(lián)規(guī)律。其在未來還有很多核心技術(shù)需要突破。技術(shù)突破主要包括以下這些方面：一是多層次多種類數(shù)據(jù)分析。二是自主感知信息匹配和自動制定應(yīng)對策略系統(tǒng)。三是根據(jù)視頻內(nèi)容進行識別分析處理平臺。四是對礦山進行監(jiān)測和生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)能否進行融合和發(fā)現(xiàn)新問題。這些問題都需要逐一去研究解決。

4.4 智能決策控制

工欲善其事，必先利其器，智能化煤礦建設(shè)，就是為了在最大程度上減少用人，提高生產(chǎn)效率，增強對煤礦生產(chǎn)規(guī)律的認(rèn)知和保障安全生產(chǎn)的能力。所以，相關(guān)采煤裝備和智能化水平需要不斷提高。但是，由于煤礦自然條件的特殊性，不可控因素很多，象在開采過程中，水文地質(zhì)條件、地質(zhì)構(gòu)造情況、頂?shù)装鍑鷰r等都會出現(xiàn)很大變化，這些對于煤炭安全高效開采工作都會產(chǎn)生很大影響，因此，煤炭建設(shè)平臺還是要不斷進行完善，相關(guān)理論需要不斷進行拓展，象灰度理論，圖像識別等方法需要進行研究，同時，在實踐當(dāng)中進行改進，這樣，才能夠在未來實現(xiàn)智能控制決策的目的。

4.5? 設(shè)備群網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同控制

大家都知道，很多礦井都是利用無線網(wǎng)或者是以太網(wǎng)，在通信時候，會存在一些障礙，而且，這些網(wǎng)絡(luò)承載能力比較差。因此，現(xiàn)在已經(jīng)提出了一網(wǎng)到底的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架模式，但是，數(shù)據(jù)傳輸數(shù)量在不斷增加，這項技術(shù)還不能真正落實到每個環(huán)節(jié)。在未來，還應(yīng)該對其5 G標(biāo)準(zhǔn)下高速通信網(wǎng)絡(luò)進行建設(shè)，還需要對互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)字化礦山技術(shù)進行更新，還有很多環(huán)節(jié)需要不斷更新和改進。

5 結(jié)語

煤礦“四化”建設(shè)是煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必由之路，特別是機器人、智能礦山應(yīng)用是未來的發(fā)展方向，這是煤炭行業(yè)的一次技術(shù)革命，也是煤炭行業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展方向和發(fā)展目標(biāo)。要始終堅持創(chuàng)新驅(qū)動，大力推進高端裝備制造，加快“四化”融合，充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，深化信息化應(yīng)用，通過系統(tǒng)融合和數(shù)據(jù)挖掘，充分總結(jié)現(xiàn)有數(shù)字礦山、區(qū)域自動化成果和經(jīng)驗，積極探索建設(shè)智慧礦山建設(shè)，積極搶占科技競爭和未來發(fā)展制高點，推動煤炭產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻

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