淺談智慧煤礦與智能化開采技術(shù)的發(fā)展方向

摘 要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智慧煤炭在我國也得到了較為普遍的使用，對(duì)于智慧煤炭的提出為我國煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，對(duì)于智慧煤炭的相關(guān)構(gòu)建需要按照不同的業(yè)務(wù)需求，在固定的標(biāo)準(zhǔn)制度下完善網(wǎng)絡(luò)感知和相關(guān)的數(shù)據(jù)傳遞，最主要的目的是為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)境當(dāng)中信息的融合和智能化，全面完善和提高煤炭的開采速度和穩(wěn)定性，在我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過程中，煤炭是一種不可或缺的資源，近段時(shí)間以來，隨著煤炭開采工作的不斷加強(qiáng)，為了實(shí)現(xiàn)煤炭資源使用效率的進(jìn)一步提高，我們需要將主要精力放在開采技術(shù)上來，其中最核心的內(nèi)容是智慧煤礦及智慧開采技術(shù)。所以，本文主要分析的是智慧煤礦和智能化開采技術(shù)在未來的發(fā)展前景，以期能促進(jìn)該行業(yè)的健康發(fā)展，同時(shí)對(duì)于提高經(jīng)濟(jì)效益水平也會(huì)產(chǎn)生積極影響。

關(guān)鍵詞：智慧煤礦;智能化開采技術(shù);發(fā)展方向;探討與論述

引言：煤炭是生產(chǎn)生活，工業(yè)生產(chǎn)的重要能源，煤礦產(chǎn)量的多少也會(huì)直接影響我國廣大人民群眾的日常生活，針對(duì)這樣的現(xiàn)狀，對(duì)于煤礦的開采研究和升級(jí)從未間斷，取得了大量的技術(shù)成果，特別是近年來，智能化技術(shù)快速發(fā)展，設(shè)備體系不斷更新，將現(xiàn)代信息技術(shù)在煤礦的開采工作當(dāng)中，從而最終實(shí)現(xiàn)智能化的煤礦開采，為智慧煤礦的建設(shè)牢固的基礎(chǔ)。在運(yùn)用智慧煤礦、智能化開采技術(shù)后，煤礦的開采效率將有顯著提高，同時(shí)在開采過程中遇到的困難也能夠迎刃而解。事實(shí)上，智慧煤礦及智慧化開采技術(shù)就是融合了各種先進(jìn)技術(shù)的一個(gè)綜合體，使生產(chǎn)模式更加高效、可靠且智能，在我國煤礦行業(yè)的發(fā)展中占據(jù)重要地位。除此之外，智慧煤礦和智能化開采技術(shù)在發(fā)展期間，還能有效控制煤礦生產(chǎn)的各個(gè)階段，對(duì)其中潛在的故障進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別，并給出合理的解決方案，以此來把生產(chǎn)故障的出現(xiàn)率控制下來，節(jié)省煤礦資源，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的提升，為生產(chǎn)階段保駕護(hù)航。

智慧煤礦分析

智慧煤礦是我國煤礦發(fā)展的必然趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)煤礦行業(yè)穩(wěn)定與健康發(fā)展的前提條件。智慧煤礦中融合了各種先進(jìn)技術(shù)，在感知體系上已經(jīng)十分成熟，其服務(wù)平臺(tái)具有數(shù)據(jù)應(yīng)用中心和數(shù)據(jù)傳輸通道等豐富的功能。以下我們就來論述一些相關(guān)的內(nèi)容：

智慧煤礦融合了各種先進(jìn)技術(shù)，其中包括人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)等，以此來提高煤礦開采的自動(dòng)化、智能化程度，極大改善了煤礦的開采效率，確保生產(chǎn)模式是穩(wěn)定且可靠的，從而增加煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)收入。

發(fā)展智慧煤礦是我國目前對(duì)環(huán)境保護(hù)的一種必要措施，可以讓現(xiàn)有工作模式表現(xiàn)出環(huán)保和綠色等特點(diǎn)。不僅如此，它還結(jié)合開采生產(chǎn)的當(dāng)下現(xiàn)狀，建立起了智能化無人工作系統(tǒng)管理平臺(tái)、綜合管理平臺(tái)以及三維景象平臺(tái)等若干個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)，并且彼此之間是連接在一起的，可以互相促進(jìn)和影響。在進(jìn)行相關(guān)工作的過程中，就會(huì)比以往更加方便。

（3）智慧煤礦技術(shù)架構(gòu)

對(duì)于智慧煤礦技術(shù)架構(gòu)是保證智慧煤礦建設(shè)的根本條件，智慧煤礦架構(gòu)設(shè)計(jì)主要以融合網(wǎng)絡(luò)信息安全，信息互通，數(shù)據(jù)共享，功能協(xié)調(diào)等作為設(shè)計(jì)的方案和原則，根據(jù)不同部門的需求，開發(fā)業(yè)務(wù)員服務(wù)臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)全面性的網(wǎng)絡(luò)感知和數(shù)據(jù)的實(shí)施共享，最后進(jìn)行大數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用。對(duì)于煤礦的架構(gòu)主要分為以下幾個(gè)系統(tǒng)，地下精確定位系統(tǒng)，信息開采系統(tǒng)，挖掘進(jìn)度系統(tǒng)，危險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)，設(shè)備管理系統(tǒng)，煤礦物聯(lián)網(wǎng)綜合管理系統(tǒng)[1]。

對(duì)于智能化的開采煤礦包含了智能化感知，智能化決策和相關(guān)的控制模塊，對(duì)于煤礦開采過程當(dāng)中出現(xiàn)的復(fù)雜化和多變化，在對(duì)于產(chǎn)品開采作業(yè)具有較大的困難，對(duì)于智能化的技術(shù)使用在煤礦的開采過程當(dāng)中，可以有效的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的決策和自動(dòng)化的控制，并且具備了控制，修正等一系列的功能，從而實(shí)現(xiàn)煤礦開采的多樣性適應(yīng)，真正構(gòu)建煤礦開采的智能化和規(guī)?；?。

智慧煤礦與智能化開采關(guān)鍵技術(shù)的分析

1.在井下使用通信、導(dǎo)航與定位等先進(jìn)技術(shù)

井下定位是否精準(zhǔn)，會(huì)對(duì)控制工作產(chǎn)生很大影響，利用5G通信技術(shù)進(jìn)行決策性控制，可以讓通信過程更加可靠、準(zhǔn)確。要想獲取到井下的三維環(huán)境，離不開5G通信、導(dǎo)航和精準(zhǔn)定位等技術(shù)的支持。在三維模式下，實(shí)時(shí)建圖、研究、縱觀井下三維模型自動(dòng)技術(shù)，讓設(shè)備定位的準(zhǔn)確度進(jìn)一步提高，在遇到井下轉(zhuǎn)角或狹長過多等困難的時(shí)候，運(yùn)用導(dǎo)航與通信技術(shù)就能直接解決。

2.物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算技術(shù)

從分布式計(jì)算技術(shù)的層面入手，將綜采工作面的大數(shù)據(jù)云計(jì)算框架順利構(gòu)建起來。研發(fā)出針對(duì)專家分析決策，支持多種數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)分析引擎，包括擴(kuò)展接口和標(biāo)準(zhǔn)算法庫在內(nèi)，從而讓大數(shù)據(jù)的云計(jì)算與數(shù)據(jù)的對(duì)外交互都能夠付諸實(shí)踐。對(duì)于礦井的作業(yè)和設(shè)備的感知這些是保證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自主決策和相關(guān)控制的主要條件，對(duì)于現(xiàn)階段的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)來說，因?yàn)椴煌膹S家自身的產(chǎn)品質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)不同，對(duì)于數(shù)據(jù)的接口以及平臺(tái)存在較大的差異，并且層次數(shù)據(jù)的融合難度不斷增加，不能構(gòu)建一個(gè)完善的數(shù)據(jù)分析模型，不能對(duì)于生產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)分析，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開發(fā)，最主要的目的是為了打破數(shù)據(jù)的壁壘，實(shí)現(xiàn)設(shè)備和環(huán)境的融合，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開發(fā)需要從兩個(gè)角度分析，首先需要建立空間以及準(zhǔn)確的定位，提供相應(yīng)的算法和設(shè)備的互聯(lián)，準(zhǔn)確的定位功能包含了人員設(shè)備速度的定位計(jì)算，避免事故的出現(xiàn)。

3.精準(zhǔn)定位和導(dǎo)航地下開采設(shè)備的技術(shù)

為了保證煤礦開采工作的順利完成，讓設(shè)備能夠保質(zhì)保量的向前推進(jìn)，就需要提前對(duì)開采設(shè)備的運(yùn)行路徑和空間位置實(shí)施準(zhǔn)確測(cè)量、定位。在實(shí)際工作中，因井下空間過于復(fù)雜且封閉，外加上強(qiáng)烈的電磁干擾，如果沒有衛(wèi)星導(dǎo)航進(jìn)行指引的話，對(duì)設(shè)備的精準(zhǔn)導(dǎo)航、定位基本是不可能實(shí)現(xiàn)的。煤礦地質(zhì)信息的精準(zhǔn)度直接決定了智能化開發(fā)的條件，在實(shí)際的煤礦開采過程當(dāng)中，煤礦地質(zhì)信息會(huì)隨著開采作業(yè)的變化而變化，在智能化的煤礦開采階段當(dāng)中需要對(duì)于地址的信息具有一個(gè)深入的了解，根據(jù)地理信息的結(jié)果，從而分析之后決定下一步的智能化操作。對(duì)于現(xiàn)階段的2.3D的地質(zhì)信息檢測(cè)系統(tǒng)，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)部門的快速，準(zhǔn)確共享，對(duì)于開采的關(guān)鍵主要是對(duì)于裝備的研發(fā)以及對(duì)于數(shù)據(jù)的采集處理，最終實(shí)現(xiàn)測(cè)量，生產(chǎn)一體化的模式和信息[2]。

4.數(shù)據(jù)處理和無人開采技術(shù)

對(duì)于礦山的生產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)模非常龐大，復(fù)雜程度較高，在生產(chǎn)的過程當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行分析，因?yàn)槟壳暗募夹g(shù)較為缺乏，不能得到有效的數(shù)據(jù)，不能分析出開采過程和階段當(dāng)中存在的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的具體規(guī)律，最終無法應(yīng)用到智能化的開采和控制工作當(dāng)中，當(dāng)下因?yàn)橹悄芑療o人開采技術(shù)的完善，我國信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，并且智能定位系統(tǒng)，以及導(dǎo)航技術(shù)越發(fā)完善，在地質(zhì)，環(huán)境，安全的要求不斷加強(qiáng)的今天，智能化的無人開采技術(shù)將會(huì)是未來發(fā)展的主要模式。

5.掘支平行快速化工作

在煤礦開次的掘進(jìn)過程當(dāng)中，挖掘和支撐的問題一直沒有得到良好的解決，科學(xué)的促進(jìn)礦井支護(hù)工作，讓其向著機(jī)械化，快速化的模式發(fā)展，可以有效的解決掘進(jìn)工作當(dāng)中存在的問題，最終達(dá)到科學(xué)，快速的處理，但是想要處理好這些問題我們就需要突破兩個(gè)核心，首先是建立掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)作業(yè)工藝情況，其次是進(jìn)行一次性工藝作業(yè)，不單單需要開發(fā)柔性的臨時(shí)支護(hù)體系，也需要建設(shè)永久性的支護(hù)滯后設(shè)置的條件，開發(fā)全新的一次性錨桿，和相應(yīng)的自動(dòng)鉆裝體系，完善統(tǒng)一的掘進(jìn)支護(hù)生產(chǎn)，達(dá)到掘支平行的工作需求。

發(fā)展的主要方向

對(duì)于智慧煤礦和智能化開采在實(shí)際的發(fā)展過程當(dāng)中，最根本的目的是為了讓多個(gè)技術(shù)的模式進(jìn)行融合，全面提高開采技術(shù)的自動(dòng)化和智能化，最終帶來良好的經(jīng)濟(jì)收益，本章節(jié)就主要對(duì)于智慧煤礦和智能化開采未來的發(fā)展模式和方向進(jìn)行討論。

1.其實(shí)，在智能煤礦與智能化開采技術(shù)的發(fā)展方面，針對(duì)煤層地質(zhì)條件研發(fā)出了精度較高的探測(cè)、監(jiān)測(cè)及分析技術(shù)。結(jié)合煤礦開采的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出有效的開采計(jì)劃，為各項(xiàng)工作的穩(wěn)定開展創(chuàng)造條件。與此同時(shí)，先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用可以將成本控制下來，提前對(duì)生產(chǎn)故障點(diǎn)、危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行定位，防止出現(xiàn)一系列的意外情況。

2.考慮到生產(chǎn)現(xiàn)象的復(fù)雜性、特殊性過于突出，可以對(duì)智能開采、自動(dòng)識(shí)別智能煤礦技術(shù)進(jìn)行使用，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程統(tǒng)一控制的工作模式，提高各設(shè)備之間連接的緊密度，這樣智能煤礦及智能開采技術(shù)的應(yīng)用才會(huì)發(fā)揮出最大作用。

3.智慧煤礦及智慧化開采技術(shù)的運(yùn)用，可以避免煤礦資源消耗過多，讓現(xiàn)有工作模式更加環(huán)保、綠色，并為煤礦行業(yè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展等目標(biāo)創(chuàng)造有利條件。

4.在煤礦機(jī)械進(jìn)行煤礦開采工作的時(shí)候?yàn)榱颂岣呙旱V的開采速度，為了全面的提高煤礦的產(chǎn)量會(huì)大量的使用多種煤礦機(jī)械設(shè)備運(yùn)用在煤礦開采工作當(dāng)中，但是這些煤礦機(jī)械設(shè)備工作的環(huán)境較為惡劣，工作環(huán)境噪音大，粉塵多，而且濕度較大在這樣的工作環(huán)境當(dāng)中長期高負(fù)荷的工作，煤礦機(jī)械容易出現(xiàn)故障。智能化系統(tǒng)一切都是依靠系統(tǒng)完成開采，對(duì)于設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性的要求較高，因此自我診斷，自我修復(fù)是未來煤礦智能化開采的重點(diǎn)。因?yàn)槲覈旱V機(jī)械的工作環(huán)境較為惡劣，而且長期高負(fù)荷運(yùn)作，很容易出現(xiàn)設(shè)備故障。我國對(duì)于煤礦機(jī)械故障的主要檢測(cè)方法是通過對(duì)于機(jī)械震動(dòng)情況判斷機(jī)械的實(shí)際使用情況，以及故障情況。一般來說機(jī)械在常規(guī)的工況下運(yùn)行，其振幅是在一個(gè)固定范圍內(nèi)的，如果突然出現(xiàn)振幅大提高提前或者異常現(xiàn)象，那么就證明煤礦機(jī)械出現(xiàn)的問題，可以利用這一現(xiàn)象不斷縮減檢測(cè)范圍找出故障點(diǎn)，進(jìn)行相關(guān)的維修和檢測(cè)[3]。

智慧煤礦與智能化開采發(fā)展的策略

實(shí)施智慧煤礦和智能化開采已經(jīng)成為了我國煤礦工業(yè)未來發(fā)展的必然結(jié)果和趨勢(shì)，對(duì)于智慧煤礦和智能化開采的主體在于信息技術(shù)和智能技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)下核心技術(shù)已經(jīng)較為完善，快速推動(dòng)了煤礦開采產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，智慧煤礦發(fā)展的根本目標(biāo)是為了構(gòu)建一個(gè)完善全面的系統(tǒng)，讓開采的過程實(shí)施智能化的運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)科學(xué)綠色開展的最終目標(biāo)。對(duì)于智能化開采發(fā)展的目標(biāo)根本上是利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)結(jié)合煤礦開采技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)煤礦開采的智能化和自動(dòng)化，最終達(dá)到開采的無人化，構(gòu)建綠色，安全，高效的煤礦發(fā)展新產(chǎn)業(yè)。為了使我國煤礦資源、產(chǎn)能布局變得更加完善，應(yīng)當(dāng)基于煤炭資源開發(fā)的產(chǎn)業(yè)政策，對(duì)以往的產(chǎn)能裝備、開采方式等進(jìn)行革新。與此同時(shí)，智慧煤礦與智能化開采方案也要保持高度統(tǒng)一，落實(shí)好系統(tǒng)云端服務(wù)的維護(hù)工作，智能化、專業(yè)化開采班組，不僅要進(jìn)一步加強(qiáng)市場(chǎng)服務(wù)，對(duì)于煤礦人才與管理運(yùn)行水平失衡的現(xiàn)象也要抓緊解決和處理。在加快建立智慧煤礦與開采技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)轉(zhuǎn)管理規(guī)范的過程中，將對(duì)應(yīng)的安全章程系統(tǒng)構(gòu)建起來，才能使真正意義上的無人化和智能化開采付諸實(shí)踐，加快設(shè)備的更新?lián)Q代速度，并促進(jìn)智能化無人開采技術(shù)水平的提高[4]。

結(jié)語

近年來，我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展離不開礦產(chǎn)資源的開采。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量也越來越大，我國正處于科學(xué)技術(shù)水平飛速發(fā)展階段，各種機(jī)械、設(shè)備升級(jí)更新，自動(dòng)化、智能化飛速發(fā)展，地下礦山采礦方法也在不斷改進(jìn)與更新迭代，地下礦山作為礦物資源重要來源地，通過我們不斷開拓探索、創(chuàng)新思維方式，優(yōu)化改進(jìn)地下礦山采礦工藝，必定可以確保地下礦山開采的安全與高效?，F(xiàn)階段，煤礦依然是世界上性價(jià)比最高的一種化石能源。在未來的某個(gè)時(shí)間段內(nèi)，世界能源結(jié)構(gòu)中占比較大的是煤炭資源，但能源主題國家類型多樣，為了保證產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的順利完成，控制煤炭的生產(chǎn)量，使造成的環(huán)境負(fù)效應(yīng)不斷降低，如今世界各國在煤炭發(fā)展問題上，必然會(huì)借助現(xiàn)代化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)健康、綠色且高效的利用煤炭資源。

參考文獻(xiàn)

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[4]智慧礦山邊緣云協(xié)同計(jì)算技術(shù)架構(gòu)與基礎(chǔ)保障關(guān)鍵技術(shù)探討[J]. 姜德義，魏立科，王翀，范金洋，任奕瑋.煤炭學(xué)報(bào).2020（01）

作者簡介：趙凱，1987年6月，男，陜西省西安市，漢，本科，助理工程師，煤礦機(jī)電管理，智慧礦山管理室，陜西小保當(dāng)?shù)V業(yè)有限公司