基于智能礦山的煤礦機(jī)電技術(shù)管理創(chuàng)新

（山西西山晉興能源有限責(zé)任公司 山西 030053）

引言

智能礦山煤礦機(jī)電技術(shù)管理機(jī)制的改革與創(chuàng)新，是確保煤炭資源開(kāi)采工作安全順利進(jìn)行的關(guān)鍵。煤礦企業(yè)在運(yùn)用智能礦山煤礦機(jī)管理技術(shù)時(shí)，必須充分發(fā)揮PLC、DCS、FCS、大數(shù)據(jù)、智能化、計(jì)算機(jī)自動(dòng)化以及云計(jì)算等相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高煤炭資源開(kāi)采的自動(dòng)化水平，通過(guò)構(gòu)建智能礦山自動(dòng)化監(jiān)控平臺(tái)的方式，推動(dòng)煤炭資源開(kāi)采的安全有序進(jìn)行。

1.智能礦山定義分析

智能礦山實(shí)際上就是利用數(shù)字技術(shù)模擬礦山的一種技術(shù)，這種礦山模擬形態(tài)與真實(shí)的礦山結(jié)構(gòu)與開(kāi)采狀態(tài)兩者有著很大的相似之處。隨著我國(guó)礦山智能化技術(shù)的迅速發(fā)展，智能化管理技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于煤礦智能礦山管理平臺(tái)的構(gòu)建中，借助智能礦山豐管路平臺(tái)，煤礦企業(yè)不僅實(shí)現(xiàn)了全方位安全控制煤炭開(kāi)采作業(yè)的目的。而且就該平臺(tái)的整體架構(gòu)而言，由生產(chǎn)與感知、數(shù)據(jù)接入交換、數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用與決策、多維展示等結(jié)構(gòu)體系組成的智能礦山管理平臺(tái)中，數(shù)據(jù)接入交換主要包括了結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等三個(gè)結(jié)構(gòu)類型。首先，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也就是人們所說(shuō)的熱數(shù)據(jù)。其次，半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，指的就是增量數(shù)據(jù)。最后，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，指的是離線數(shù)據(jù)，也就是冷數(shù)據(jù)。智能礦山管理平臺(tái)中的數(shù)據(jù)處理，則主要涉及到了數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、指標(biāo)計(jì)算、合并寬測(cè)等幾方面內(nèi)容。

2.智能礦山建設(shè)現(xiàn)狀

(1)采掘設(shè)備智能化

隨著越來(lái)越多的煤礦企業(yè)加入到智能礦山的建設(shè)中，煤礦企業(yè)在運(yùn)用智能礦山管理平臺(tái)時(shí)，應(yīng)該充分發(fā)揮智能化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，減少企業(yè)在煤礦開(kāi)采生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)中的人力資源投入，從根本上促進(jìn)煤礦開(kāi)采安全性的有效提升。由于智能礦山減少的最終目的就是希望通過(guò)遠(yuǎn)程控制無(wú)人化采煤的方式，確保煤炭開(kāi)采的安全高效進(jìn)行。所以煤礦企業(yè)在建設(shè)智能礦山管理平臺(tái)時(shí)，應(yīng)該合理運(yùn)用現(xiàn)代電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，提高煤礦開(kāi)采生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)生產(chǎn)流程的模糊化控制效果，才能在保證智能設(shè)備遠(yuǎn)程控制目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)的前提下，確保煤礦開(kāi)采設(shè)備始終處在最佳的運(yùn)行狀態(tài)。此外，由于煤礦開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中，采煤設(shè)備處在同一個(gè)智能化控制系統(tǒng)中，該系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，促進(jìn)了煤礦開(kāi)采設(shè)備信息共享水平的提高，為煤炭資源開(kāi)采工作的安全高效進(jìn)行提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

(2)監(jiān)測(cè)檢測(cè)設(shè)備智能化

由于煤礦開(kāi)采生產(chǎn)過(guò)程中使用的機(jī)電設(shè)備不僅復(fù)雜程度高而且數(shù)量較多。所以煤礦企業(yè)在煤礦開(kāi)采生產(chǎn)過(guò)程中，必須采取積極有效的措施加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備、生產(chǎn)環(huán)境等各方面的監(jiān)測(cè)工作，確保煤礦開(kāi)采作業(yè)的安全有序進(jìn)行。煤礦企業(yè)在運(yùn)用智能化監(jiān)測(cè)設(shè)備檢查煤礦生產(chǎn)過(guò)程時(shí)，應(yīng)該將光感傳感器、激光矩陣定位傳感器、壓力流量傳感器等融合在一起，全過(guò)程監(jiān)測(cè)煤礦生產(chǎn)，通過(guò)對(duì)煤礦生產(chǎn)過(guò)程中相關(guān)參數(shù)的采集和分析，為后續(xù)煤礦企業(yè)生產(chǎn)決策的制定提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.智能礦山下的煤礦機(jī)電技術(shù)創(chuàng)新模式

(1)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

以智能礦山為基礎(chǔ)的煤礦機(jī)電技術(shù)作為一種高度集成的技術(shù)，融合了各種先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。如果從整體結(jié)構(gòu)分析的話，煤礦企業(yè)在煤礦開(kāi)采過(guò)程中常用的自動(dòng)化技術(shù)主要包括了以下幾種：①PLC技術(shù)，PLC技術(shù)主要是借助嵌入式控制模式、回路調(diào)節(jié)模式、順序控制模式等方式完善數(shù)據(jù)信存儲(chǔ)、傳輸、計(jì)算、時(shí)間等限定功能。②DCS技術(shù)，DCS技術(shù)在煤炭開(kāi)采設(shè)備連續(xù)工作中的推廣和應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程監(jiān)控煤礦開(kāi)采設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，優(yōu)化和完善動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交互功能，收集煤炭設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)信息，確保煤礦開(kāi)采生產(chǎn)的安全有序進(jìn)行。③FCS技術(shù)，F(xiàn)CS技術(shù)在煤礦開(kāi)采設(shè)備智能儀表設(shè)置中的應(yīng)用，不僅具有良好的調(diào)制作用，而且該技術(shù)與其他技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，促進(jìn)了煤礦開(kāi)采設(shè)備開(kāi)采運(yùn)行效率控制水平的有效提升。④大數(shù)據(jù)技術(shù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)在煤炭開(kāi)采設(shè)備中的推廣和應(yīng)用，促進(jìn)了煤礦開(kāi)采設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集效率和水平的有效提升，煤礦企業(yè)通過(guò)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)的方式，深入的進(jìn)行煤礦開(kāi)采設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的分類整合與管理，提高了數(shù)據(jù)記錄工作的質(zhì)量。此外，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)在煤礦企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，管理人員科研運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析煤礦開(kāi)采設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，優(yōu)化和完善煤炭設(shè)備的機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)。

(2)煤炭資源安全開(kāi)采

為了確保煤炭資源開(kāi)采工作的安全順利進(jìn)行，煤礦企業(yè)必須充分發(fā)揮自動(dòng)化開(kāi)采技術(shù)在煤炭開(kāi)采設(shè)備中應(yīng)用的價(jià)值，根據(jù)煤礦安全生產(chǎn)的要求，配備安全采煤自動(dòng)化技術(shù)、電控自動(dòng)化技術(shù)、安全自動(dòng)化技術(shù)等相關(guān)技術(shù)和設(shè)備。首先，借助安全采煤自動(dòng)化技術(shù)遠(yuǎn)程啟動(dòng)采煤設(shè)備，提高煤炭資源開(kāi)采的效率。其次，電控自動(dòng)化技術(shù)作為一種重要的輔助技術(shù)，該技術(shù)主要是通過(guò)電控方式確保煤礦開(kāi)采設(shè)備的安全運(yùn)行。最后，安全自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，主要是通過(guò)為煤礦開(kāi)采設(shè)備營(yíng)造安全開(kāi)采環(huán)境的方式，在煤炭開(kāi)采區(qū)構(gòu)建安全支撐體系，提高煤礦開(kāi)采生產(chǎn)的安全性。

(3)事故提前預(yù)防以及規(guī)范化管理

煤礦企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中存在的各種安全隱患，既有可能來(lái)自于機(jī)電設(shè)備與人為操作，也有可能來(lái)自于設(shè)備作業(yè)環(huán)境。所以，煤礦企業(yè)應(yīng)該在推動(dòng)智能礦山平臺(tái)建設(shè)工作時(shí)，必須從安全預(yù)防和管理等幾方面著手推動(dòng)煤礦企業(yè)機(jī)電技術(shù)的管理與創(chuàng)新。充分發(fā)揮智能煤礦機(jī)電設(shè)備管理平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，全過(guò)程監(jiān)控煤礦機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如果機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常情況后，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)立即啟動(dòng)預(yù)警機(jī)制，以便于后臺(tái)管理人員在獲得機(jī)電設(shè)備故障信號(hào)后，立即采取相應(yīng)措施，為機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行提供安全防護(hù)。另外，由于受到煤礦機(jī)電設(shè)備自身存在的安全隱患、安裝質(zhì)量不佳、使用不規(guī)范等因素的影響，機(jī)電設(shè)備在使用過(guò)程中難免會(huì)發(fā)生各種安全事故。所以，煤礦企業(yè)必須根據(jù)煤礦開(kāi)采生產(chǎn)的要求，定期進(jìn)行機(jī)電設(shè)備的檢查工作，確保機(jī)電設(shè)備始終處在最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

(4)構(gòu)建自動(dòng)化監(jiān)控平臺(tái)

安全自動(dòng)化開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于煤礦資源開(kāi)采作業(yè)效率的提升有著極大的促進(jìn)作用。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)在煤礦資源開(kāi)采作業(yè)中的推廣和應(yīng)用，煤礦企業(yè)應(yīng)該合理運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析和挖掘海量數(shù)據(jù)優(yōu)化煤礦開(kāi)采作業(yè)的產(chǎn)品體系，提高煤礦開(kāi)采的效率。

站在宏觀層面分析，煤礦企業(yè)在運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)輔助煤礦資源開(kāi)采工作時(shí)，應(yīng)該充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，做好以下幾方面的工作：①煤礦企業(yè)在運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)時(shí)，不能再像以往那樣運(yùn)用小樣本數(shù)據(jù)，而是應(yīng)該借助大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的深度分析和研究。②不但要注重微觀數(shù)據(jù)的精確性，而且還應(yīng)從宏觀數(shù)據(jù)層面著手，提高數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用效率。③在注重傳統(tǒng)因果關(guān)系的基礎(chǔ)上，通過(guò)辯證分析的方式，將所有相關(guān)關(guān)系融合在一起，確保煤礦資源開(kāi)采作業(yè)的安全順利進(jìn)行。另外，煤礦企業(yè)在煤礦資源開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)該充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，利用先進(jìn)的傳感設(shè)備與超強(qiáng)計(jì)算能力，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界、虛擬世界中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行深度的挖掘和解析，才能在做出準(zhǔn)確行為判斷的基礎(chǔ)上，制定出最佳的應(yīng)對(duì)策略。智能煤礦管理平臺(tái)的構(gòu)建以及大數(shù)據(jù)技術(shù)的推廣應(yīng)用，為煤礦資源開(kāi)采過(guò)程中從數(shù)據(jù)交換接入、處理、應(yīng)用決策、多維展示等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中分類整理海量數(shù)據(jù)信息提供了便利，推動(dòng)了煤礦資源開(kāi)采工作模式的改革與創(chuàng)新。由于煤礦資源開(kāi)采過(guò)程中，企業(yè)收集的數(shù)據(jù)信息是煤礦開(kāi)采大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)內(nèi)容之一，所以煤礦企業(yè)在進(jìn)行煤礦開(kāi)采數(shù)據(jù)信息的加工處理時(shí)，必須從不同類型的數(shù)據(jù)中挖掘其中最有價(jià)值的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)組建煤礦開(kāi)采技術(shù)模型的方式，辨析煤礦開(kāi)采動(dòng)態(tài)的安全性與穩(wěn)定性，以便于為管理人員進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的深度挖掘提供技術(shù)依據(jù)。首先，宏觀層次分析。煤礦企業(yè)必須設(shè)計(jì)完整的自動(dòng)化監(jiān)控平臺(tái)技術(shù)路線，將煤炭設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)、智能化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)決策支持系統(tǒng)等緊密的聯(lián)系在一起，為煤礦開(kāi)采智能化管理平臺(tái)的升級(jí)提供技術(shù)依據(jù)。其次，煤礦企業(yè)在構(gòu)建自動(dòng)化監(jiān)控平臺(tái)時(shí)，必須將自動(dòng)運(yùn)行功能、煤炭開(kāi)采處理過(guò)程管控功能、工況優(yōu)化功能、信息挖掘功能、異常感知功能以及故障修復(fù)功能等融為一體。

作為煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，在構(gòu)建煤炭開(kāi)采設(shè)備自動(dòng)化監(jiān)控平臺(tái)時(shí)，必須堅(jiān)持以下幾方面的原則：①總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。煤礦企業(yè)應(yīng)該充分發(fā)揮自動(dòng)化控制技術(shù)與人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行煤礦開(kāi)采自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。②功能設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該嚴(yán)格的按照求真務(wù)實(shí)的原則和要求，優(yōu)化煤礦開(kāi)采自動(dòng)化平臺(tái)系統(tǒng)的功能，嚴(yán)格的按照煤炭資源開(kāi)采工作的要求，做好各個(gè)功能模塊的技術(shù)研發(fā)工作，確保相關(guān)軟硬件設(shè)備的通用性與標(biāo)準(zhǔn)性。③通訊保障自動(dòng)化。設(shè)計(jì)人員必須嚴(yán)格的按照煤炭資源開(kāi)采工作的要求，建立完善的煤炭設(shè)備運(yùn)行通訊網(wǎng)絡(luò)，搭建煤炭資源開(kāi)采區(qū)域設(shè)備配置通訊網(wǎng)絡(luò)，提高煤炭資源開(kāi)采的效率。

4.結(jié)束語(yǔ)

總之，煤礦企業(yè)在積極推動(dòng)智能礦山煤礦機(jī)電技術(shù)管理模式的改革與創(chuàng)新時(shí)，不但要充分重視安全自動(dòng)化技術(shù)引進(jìn)的重要性，而且還應(yīng)配備安全的采煤自動(dòng)化技術(shù)、電控自動(dòng)化技術(shù)以及安全支撐自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備，構(gòu)建完整的煤礦開(kāi)采自動(dòng)化監(jiān)控平臺(tái)，確保煤礦開(kāi)采作業(yè)的安全順利進(jìn)行。