人工智能在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

李保飛 文澤鈺

【摘要】? ? 隨著社會(huì)現(xiàn)代技術(shù)水平的不斷提高，煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用人工智能技術(shù)已成為必然趨勢(shì)，人工智能是煤礦機(jī)電設(shè)備的未來所趨，不僅能促進(jìn)我國(guó)的發(fā)展速度，而且可以降低煤礦工作人員的安全事故發(fā)生率，提高煤炭資源的利用率。因此，本文主要研究人工智能在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】? ? 人工智能? ? 煤礦機(jī)電? ? 應(yīng)用? ? 智能化

引言：

人工智能技術(shù)已經(jīng)是煤礦機(jī)電設(shè)備應(yīng)用中的重要組成部分，人工智能是利用一些技術(shù)根據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo)和功能來實(shí)現(xiàn)和完善組織目標(biāo)[1]。將人工智能技術(shù)應(yīng)用到煤礦機(jī)電設(shè)備的智能化是必然的，本文主要研究了人工智能技術(shù)在帶式輸送機(jī)系統(tǒng)、智能檢測(cè)、機(jī)器人、通風(fēng)設(shè)備智能化中的應(yīng)用。

一、在帶式輸送機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用人工智能

在人工智能技術(shù)的推動(dòng)下，帶式輸送機(jī)已成為研究的熱點(diǎn)，其又是煤炭運(yùn)輸最重要的設(shè)備，可以說在這方面取得了重大成果。帶式輸送機(jī)能更好地處理井下距離長(zhǎng)、沒帶你耗費(fèi)大等問題，帶式輸送機(jī)運(yùn)行速度、平穩(wěn)、噪音低、可以上下坡傳送，其廣泛應(yīng)用于井下作業(yè)。

周志宏在《當(dāng)代人工智能技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用和滲透研究》中首次提到的一種礦井提升機(jī)，它被認(rèn)為是給一種特殊形式的電梯，是一種重要的運(yùn)輸工具。變頻煤礦提升機(jī)是我國(guó)現(xiàn)代礦井提升機(jī)發(fā)展過程中的一個(gè)典型代表，其特點(diǎn)是采用人工智能技術(shù)組裝的電機(jī)和滾筒，優(yōu)化升級(jí)時(shí)使用電氣控制系統(tǒng)，此提升機(jī)在大幅提高煤礦作業(yè)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度[1]。

李林浩[2]、張高陽[3]等人在各自的文章中提到的速度智能控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)首先通過速度傳感器對(duì)皮帶運(yùn)行速度進(jìn)行監(jiān)控，再利用攝像頭和視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)輸送的煤礦物料數(shù)量進(jìn)行檢測(cè)，隨后輸入到PLC控制器中進(jìn)行比較分析，若運(yùn)行速度與物料體積相匹配，繼續(xù)監(jiān)控;若不相配，則發(fā)出提高或降低皮帶輸送機(jī)運(yùn)行速度的命令。它的實(shí)踐效果提高了采煤工作面智能化水平，提高了采煤效率。

二、機(jī)器人的應(yīng)用

機(jī)器人是典型的人工智能產(chǎn)品。人工智能中的機(jī)器學(xué)習(xí)通過算法來模擬人類的學(xué)習(xí)能力，通過訓(xùn)練實(shí)踐、環(huán)境和反饋信息以提升系統(tǒng)性能，這類機(jī)器人具有類人的知識(shí)總結(jié)能力，能從大量信息資源中找出有效信息并能自動(dòng)學(xué)習(xí)來提升自己的智能化水平。機(jī)器學(xué)習(xí)能夠解決各方面的難題，很大程度上降低人力成本與生產(chǎn)成本。煤礦機(jī)器人也能通過建立各種高精度、防爆傳感器，構(gòu)建視聽觸嗅覺等多模態(tài)融合的智能系統(tǒng)，完成煙霧檢測(cè)、溫度異常監(jiān)測(cè)、自主抓持、智能識(shí)別分析等作業(yè)。在現(xiàn)在，煤礦井下生產(chǎn)作業(yè)過程存在下井人員多、事故率高、作業(yè)環(huán)境惡劣、風(fēng)險(xiǎn)高等問題，面對(duì)這些問題，機(jī)器人成為實(shí)現(xiàn)井下安全、高效完成任務(wù)的重要使用設(shè)備之一。它可以協(xié)助或直接代替作業(yè)人員完成極度危險(xiǎn)的任務(wù)。為實(shí)現(xiàn)無人監(jiān)管并能保質(zhì)保量完成作業(yè)，機(jī)器人引用是必然的[4]。

智能巡檢機(jī)器人[5]在煤礦安全巡檢中有著廣泛的應(yīng)用。由于井下環(huán)境條件惡劣，易發(fā)生事故，可能會(huì)造成大量損失，因此，陸文濤等人設(shè)計(jì)了礦用帶式輸送機(jī)巡檢機(jī)器人系統(tǒng)。崔融融提出了膠帶輸送機(jī)故障自動(dòng)巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的想法，并給出了故障檢測(cè)的算法和步驟。宣鵬程等人結(jié)合鋼絲繩牽引和軌道式巡檢的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)了一種軌道式帶式輸送機(jī)巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)環(huán)境數(shù)據(jù)，還能智能識(shí)別異常情況。張濤等根據(jù)不同帶式輸送機(jī)故障研究分配相應(yīng)的傳感器，并根據(jù)不同的帶式輸送機(jī)創(chuàng)新了故障檢測(cè)算法，設(shè)計(jì)了一個(gè)帶式輸送機(jī)故障巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，其具有傳感功能、控制功能和通信功能，但是煤礦機(jī)器人通常在極度危險(xiǎn)的環(huán)境下作業(yè)，仍然不能保證高度的安全性和穩(wěn)定性，梁占澤[6]設(shè)計(jì)了帶式輸送機(jī)巡檢機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，保證了巡檢機(jī)器人在軌道上工作時(shí)的穩(wěn)定性和可靠性。

三、智能檢測(cè)

目前，智能檢測(cè)在煤礦智能機(jī)電設(shè)備中有很多應(yīng)用，如絕緣檢測(cè)方法、超聲檢測(cè)技術(shù)、故障檢測(cè)技術(shù)等，將這些技術(shù)應(yīng)用在不同的方面，來提高工作效率、延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命、保證煤礦作業(yè)人員安全，以此達(dá)到高效利用。絕緣檢測(cè)方法在煤礦智能機(jī)電設(shè)備的使用中更為重要，隨著智能化煤礦發(fā)展，各類煤礦機(jī)電設(shè)備層次不窮，其規(guī)模也逐年增加并且設(shè)備構(gòu)造逐漸復(fù)雜化;同時(shí)設(shè)備運(yùn)作中也會(huì)出現(xiàn)絕緣破損、老化、擊穿等問題，機(jī)電設(shè)備絕緣性能在關(guān)系煤礦生產(chǎn)安全中已成為重要因素，因此，具有優(yōu)良絕緣性能的機(jī)電設(shè)備是非常重要的。超聲波檢測(cè)技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備重發(fā)揮著重要的作用，此檢測(cè)方法是進(jìn)行無損檢測(cè)，在不損壞設(shè)備或工作狀態(tài)的前提下，對(duì)設(shè)備進(jìn)行內(nèi)外檢查。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，超聲波技術(shù)操作過程簡(jiǎn)單，能在第一時(shí)間檢測(cè)出儀器的裂紋，其檢測(cè)速度快，檢測(cè)厚度較大，它幾乎不會(huì)對(duì)煤礦工作人員造成傷害，也可以避免設(shè)備在運(yùn)作過程中因機(jī)械強(qiáng)度、制造工藝和耦合失效的原因造成故障。故障檢測(cè)技術(shù)是利用信息傳遞技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)對(duì)綜合性故障處理與檢測(cè)的手段和方式。該技術(shù)可以明確機(jī)電設(shè)備的工況參數(shù)，預(yù)測(cè)機(jī)電設(shè)備的工作性能和可能存在的故障，進(jìn)而科學(xué)地評(píng)價(jià)和識(shí)別機(jī)電設(shè)備發(fā)生異常的原因，幫助工作技術(shù)人員確定應(yīng)對(duì)政策。

四、通風(fēng)設(shè)備智能化

目前，自動(dòng)化控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用到煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中，自動(dòng)化控制技術(shù)能提高通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性、安全性，更好地管理煤礦通風(fēng)系統(tǒng)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下工作條件和工作情況的實(shí)時(shí)檢測(cè)與管理，現(xiàn)已做到無需人工監(jiān)控，減輕了工人的工作量，節(jié)約了管理成本。此技術(shù)設(shè)置了各種等級(jí)的安全機(jī)制，首先，設(shè)置了不同的安全級(jí)別，在不同的安全級(jí)別設(shè)置了不同的安全權(quán)限，這樣安全分析員只能查看自己權(quán)限范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)信息。這樣的設(shè)置方式實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性，而且明確了工作人員的職責(zé)。

通風(fēng)系統(tǒng)保證有毒有害氣體第一時(shí)間排出并提供新鮮氧氣，確保作業(yè)人員的安全。人工智能應(yīng)用在此方面有所研究，馬瑞[7]在《煤礦礦井通風(fēng)安全管理與智能化應(yīng)用》一文中提到了主扇風(fēng)機(jī)無人化管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)優(yōu)化了風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量和控制策略，提高了煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)的安全性和可靠性;減少了通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備的送風(fēng)量損失和電耗，提高了設(shè)備的效率;提高了設(shè)備起動(dòng)時(shí)電流對(duì)電動(dòng)機(jī)設(shè)備的沖擊影響，最大限度地減少了現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)操作者的工作強(qiáng)度;減少因操作員手動(dòng)操作而可能發(fā)生的錯(cuò)誤操作。

五、結(jié)束語

綜上所述，本文研究了人工智能在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用。在煤礦機(jī)電設(shè)備中，人工智能設(shè)備和技術(shù)的投入將會(huì)創(chuàng)造出巨大的價(jià)值，并且會(huì)帶來巨大的收益。人工智能是時(shí)一門同時(shí)具有許多極富創(chuàng)新技術(shù)和科學(xué)挑戰(zhàn)性的新興科學(xué)。人工智能在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用技術(shù)還需研究，只有這樣，才能不斷地創(chuàng)造價(jià)值，加快國(guó)家發(fā)展速度并提高煤礦工作人員的安全性。

第一作者簡(jiǎn)介：

李保飛（1984年8月）男 漢族? ?陜西榆林 在讀碩士 中級(jí)工程師，研究方向：礦井信息化、智能化。

通信地址：陜西省西安市臨潼區(qū)西安科技大學(xué) 3337114125@qq.com? 17749073448

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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