礦山電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中人工智能技術(shù)的應(yīng)用

高麗新，劉金釗，蓋盛源

（新城金礦，山東 濟(jì)南 250000）

1 人工智能技術(shù)基本情況介紹

人工智能技術(shù)是近年來高科技領(lǐng)域的發(fā)展熱點(diǎn)之一，其主要指的是通過邏輯芯片使機(jī)械具有模仿人的行為、能力以及思維的一種技術(shù)。目前常見的人工智能技術(shù)有語音識別、人臉識別、智能機(jī)器人等。現(xiàn)階段人工智能技術(shù)仍處于初級階段，主要以模仿人類動作行為為主，還不具備自主思維。隨著科技的發(fā)展，人們對人工智能的研究越來越深入，應(yīng)用也越來越廣泛。比如在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用人工智能技術(shù)可以極大的提高生產(chǎn)效率，降低人力成本，實(shí)現(xiàn)智能自動化生產(chǎn)。

目前，人工智能技術(shù)雖還處于發(fā)展的初級階段，但已經(jīng)取得了非常良好的應(yīng)用效果，改變了人們的生活。人工智能技術(shù)最大的特點(diǎn)是讓物品有了“思維”，也就是有了一定的邏輯能力，提高了物品的反饋能力、協(xié)作能力、溝通能力以及自我管理能力。我國的礦山生產(chǎn)目前已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了電氣自動化發(fā)展，隨著人工智能技術(shù)的應(yīng)用，其將向著機(jī)電一體化的方向前進(jìn)。機(jī)電一體化指的是通過人工智能技術(shù)優(yōu)化礦山的電氣自動化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備和電氣設(shè)備的自動化控制和工作。這將進(jìn)一步提升礦山的生產(chǎn)效率，降低人工成本，并提高生產(chǎn)質(zhì)量。

2 人工智能技術(shù)在礦山電氣自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 有一定的自主能力，可以自行進(jìn)行生產(chǎn)決策

過去礦井電氣自動化控制系統(tǒng)主要依靠已建立的程序來實(shí)現(xiàn)自動控制操作，不能根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況自動調(diào)整，需要人工調(diào)整，受外部環(huán)境的制約很大?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的礦井電氣自動化控制系統(tǒng)主要依靠邏輯芯片實(shí)現(xiàn)自動控制操作。具有一定的分析處理能力?？筛鶕?jù)實(shí)際生產(chǎn)情況做出相應(yīng)的決策，實(shí)現(xiàn)智能化自動化生產(chǎn)。它減少了人為參與環(huán)境，受外部環(huán)境因素影響較小，具有一定的自主能力。

2.2 具有一定的學(xué)習(xí)能力，能自動設(shè)計(jì)生產(chǎn)模型

目前，礦井生產(chǎn)已基本實(shí)現(xiàn)電氣自動化控制。與傳統(tǒng)的機(jī)械控制和手動控制相比，效率有了很大的提高，但與人工智能技術(shù)參與的機(jī)電一體化智能控制相比，還比較落后。基于人工智能技術(shù)的礦井電氣自動化控制系統(tǒng)具有一定的學(xué)習(xí)能力和較強(qiáng)的適應(yīng)性。它能根據(jù)生產(chǎn)情況下各種參數(shù)的變化，自動設(shè)計(jì)生產(chǎn)模型，調(diào)整控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

2.3 具有一定的處理能力?？勺詣优懦a(chǎn)故障

在傳統(tǒng)的礦山生產(chǎn)中，如果機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障，需要人工進(jìn)行故障排除和維護(hù)，不僅效率低，而且對礦山生產(chǎn)影響很大，而且故障排除可能不夠徹底，導(dǎo)致隱患依然存在。基于人工智能技術(shù)的礦井電氣自動化控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的隱患，并提前預(yù)防。當(dāng)出現(xiàn)一些小故障時(shí)，可以及時(shí)排除，并利用備用設(shè)備保證生產(chǎn)的銜接，并提示故障定位，從而提高故障的維修效率。大大提高了礦山生產(chǎn)的連續(xù)性。

2.4 具有一定的控制能力，能自動控制生產(chǎn)質(zhì)量

過去，在礦山生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率往往受到外部因素變化的影響，生產(chǎn)質(zhì)量的一致性得不到保證。人工智能技術(shù)在礦井電氣自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以處理外部因素的信息數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整電氣生產(chǎn)設(shè)備的工作狀態(tài)，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)化，控制生產(chǎn)質(zhì)量。

3 礦山電氣自動化控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)中人工智能技術(shù)的運(yùn)用

3.1 礦山電氣設(shè)備的智能控制設(shè)計(jì)

礦井電氣設(shè)備是礦井電氣自動化控制系統(tǒng)的主體，主要采用人工智能技術(shù)中的模糊控制技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。模糊控制技術(shù)是指對指令語言進(jìn)行模糊分析和處理的技術(shù)，主要是通過模糊模型和變量辨識對電氣設(shè)備接收到的指令進(jìn)行處理。其主要原理和基礎(chǔ)是模糊邏輯原理，大大提高了電氣設(shè)備對指令的廣泛適應(yīng)性。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是主要的指令處理技術(shù)，它主要是基于模糊模型識別的指令內(nèi)容和指令的反饋運(yùn)算。二者的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)備的智能控制。

3.2 礦井電氣自動化控制系統(tǒng)的智能通信應(yīng)用

通信是實(shí)現(xiàn)電氣自動化控制系統(tǒng)的前提，是電氣自動化控制系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。良好的通信可以保證電氣自動化控制系統(tǒng)的及時(shí)性和高效性。通信可分為有線通信和無線通信。目前，有線通信主要用于工業(yè)生產(chǎn)。其主要優(yōu)點(diǎn)是通訊穩(wěn)定、快速，但缺點(diǎn)是布線、成本高、對線路要求高。隨著5g 通信技術(shù)的成熟和應(yīng)用，未來礦井電氣自動化控制系統(tǒng)將朝著無線通信方向發(fā)展，具有成本低、無需布線、實(shí)時(shí)性好、應(yīng)用環(huán)境廣等優(yōu)點(diǎn)。智能通信的基礎(chǔ)是采用智能路由，它具有強(qiáng)大的信息處理能力，能夠保持較高的傳輸速率，保證通信的準(zhǔn)確性。

3.3 數(shù)據(jù)傳輸在新城金礦電氣自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

數(shù)據(jù)傳輸主要由通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，主要分為終端到控制中心的反饋傳輸和從控制中心到終端的命令傳輸。雙向傳輸是數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕疽螅鴶?shù)據(jù)傳輸是實(shí)現(xiàn)礦井電氣自動化控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，具有十分重要的意義。礦井電氣自動化控制系統(tǒng)中不同的單元和功能模塊對傳輸?shù)囊蟛煌?，所需的傳輸類型和傳輸方式也不同。因此，有必要根?jù)實(shí)際情況選擇傳輸方式，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿?，避免?shù)據(jù)丟失。在數(shù)據(jù)傳輸中，人工智能技術(shù)的應(yīng)用主要是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用。數(shù)據(jù)庫是在大量操作和生產(chǎn)的基礎(chǔ)上形成的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，它包含了生產(chǎn)的各種數(shù)據(jù)元素，可以有效地提高數(shù)據(jù)分析和處理的能力，幫助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳輸。

3.4 礦山電氣自動化控制系統(tǒng)中智能監(jiān)督的應(yīng)用

監(jiān)督功能對于礦山生產(chǎn)的穩(wěn)定性至關(guān)重要，其主要是對礦山的電氣設(shè)備和機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督，保證電氣設(shè)備和機(jī)械設(shè)備工作狀態(tài)的穩(wěn)定。主要應(yīng)用的人工智能技術(shù)為電流監(jiān)測技術(shù)，其主要監(jiān)督的指標(biāo)是電流，根據(jù)電流的穩(wěn)定性對設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行評估，如果設(shè)備的電流不穩(wěn)定，其會先對其進(jìn)行智能調(diào)整，如果無法調(diào)整則會報(bào)警提示維修人員及時(shí)維修。

3.5 礦山電氣自動化控制系統(tǒng)中設(shè)備保護(hù)功能

在礦山生產(chǎn)中，電氣設(shè)備和機(jī)械設(shè)備的價(jià)值都比較大，它們都是比較有價(jià)值的生產(chǎn)要素，而設(shè)備保護(hù)是一項(xiàng)非常重要的功能。可有效減少設(shè)備損耗，延長設(shè)備使用壽命，保證礦山生產(chǎn)的穩(wěn)定。礦井電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)備保護(hù)功能主要依賴于智能反饋調(diào)節(jié)機(jī)制。通過智能監(jiān)控的應(yīng)用，礦井電氣自動化控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對各設(shè)備工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)接收到異常設(shè)備的反饋時(shí)，能及時(shí)響應(yīng)并啟動設(shè)備保護(hù)。另外，對于一些不穩(wěn)定因素，設(shè)備保護(hù)可自動調(diào)整并轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定因素。例如，當(dāng)電氣設(shè)備因某些事故導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定時(shí)，設(shè)備保護(hù)功能可以將不穩(wěn)定的電壓控制到穩(wěn)定的低壓，使設(shè)備在低壓狀態(tài)下運(yùn)行，保護(hù)電氣設(shè)備內(nèi)部元件。

3.6 礦井電氣自動化控制系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)

隨著社會的發(fā)展進(jìn)步和人們通信需求的提高，空間中的信號和電磁干擾越來越多。另外，在礦井生產(chǎn)中，會遇到一些特殊的磁性地質(zhì)，也會產(chǎn)生較大的電磁干擾，影響礦井電氣自動化控制系統(tǒng)。因此，有必要設(shè)計(jì)抗干擾的電氣控制系統(tǒng)。主要是采用專業(yè)的電磁屏蔽設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。如金屬加工柜內(nèi)配置PLC 控制系統(tǒng)，外殼接地。這樣不僅可以防止空間輻射，而且可以減少電磁脈沖和靜電干擾對整個(gè)系統(tǒng)的影響。同時(shí)，合理布線，必須區(qū)分弱電和強(qiáng)電信號，形成各自的布線系統(tǒng)，而屏蔽電纜模擬信號的方法是采用雙絞線，這樣可以有效避免信號之間的相互干擾。

3.7 礦井電氣自動化控制系統(tǒng)的智能故障診斷與維護(hù)

在礦山生產(chǎn)中，設(shè)備故障非常普遍，也很難避免。傳統(tǒng)的故障主要依靠人工故障排除。由于故障測距不一定是故障的表現(xiàn)部分，排除效率很低，不僅影響生產(chǎn)，而且不能保護(hù)故障到位。應(yīng)用人工智能技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)智能故障診斷與維護(hù)。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，能快速鎖定故障位置，為故障診斷和排除提供指導(dǎo)，并在故障開始時(shí)發(fā)出警告，既能避免故障擴(kuò)大而形成事故，又能及時(shí)排除故障，幫助維修人員排除故障。它主要利用模糊集理論建立的關(guān)系矩陣。此外，故障排除后，可以將數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫。當(dāng)以后出現(xiàn)類似癥狀時(shí)，可以直接鎖定，這樣更高效、更準(zhǔn)確。

3.8 應(yīng)急救援隊(duì)伍救援能力智能化分析

（1）作戰(zhàn)訓(xùn)練精準(zhǔn)化。制定的作戰(zhàn)訓(xùn)練計(jì)劃可以具體到單個(gè)應(yīng)急救援中隊(duì)、單個(gè)應(yīng)急救援人員，可以根據(jù)作戰(zhàn)培訓(xùn)情況實(shí)時(shí)的監(jiān)督管理。

（2）人員挑選智能化。采用人工智能可以根據(jù)技術(shù)比武以及現(xiàn)場救援情況挑選具有特殊能力的救援隊(duì)員，有針對性的進(jìn)行培訓(xùn)。

（3）動態(tài)對應(yīng)急救援能力評估。通過對日常培訓(xùn)考核項(xiàng)目達(dá)標(biāo)情數(shù)據(jù)錄入，在管理系統(tǒng)內(nèi)可以自動畫像，通過數(shù)據(jù)分析對應(yīng)急救援能力進(jìn)行動態(tài)評估。

（4）精細(xì)化管理。應(yīng)急救援大隊(duì)可以采用手機(jī)端及時(shí)發(fā)布、更新以及調(diào)整應(yīng)急培訓(xùn)任務(wù)、各個(gè)應(yīng)急中隊(duì)、小隊(duì)根據(jù)自身培訓(xùn)完成情況及時(shí)反饋，從而做到應(yīng)急救援訓(xùn)練的實(shí)時(shí)跟蹤、查詢，從而實(shí)現(xiàn)對應(yīng)急救援各級隊(duì)伍的整體作戰(zhàn)水平系統(tǒng)性分析，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急管理隊(duì)伍精細(xì)化管理。

4 結(jié)論

人工智能技術(shù)是近年來高科技領(lǐng)域的熱門技術(shù)之一，盡管還處于發(fā)展的初級階段，但已經(jīng)有多種人工智能技術(shù)應(yīng)用在了我們的生產(chǎn)生活之一，深刻的影響了社會的發(fā)展和人們的生活習(xí)慣。礦山自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用人工智能技術(shù)，可以極大的提高生產(chǎn)效率，降低人力成本，提高生產(chǎn)質(zhì)量的控制和企業(yè)的效益。相比于傳統(tǒng)的電氣自動化控制其自動性更強(qiáng)，決策更為科學(xué)合理，并且受到外界因素的影響較小，可以保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性和持續(xù)性。