煤礦智能化信息系統(tǒng)建設(shè)分析

韓國威

（中煤科工集團杭州研究院有限公司， 浙江 杭州 311202）

1 煤礦智能化信息系統(tǒng)建設(shè)的原因

1.1 信息化建設(shè)的作用

自古以來煤礦的存在條件都是在較為偏僻的區(qū)域，政府部門對這些地區(qū)的管理相對來說比較寬松，這就導(dǎo)致了這些地區(qū)現(xiàn)代化發(fā)展較為落后，和網(wǎng)絡(luò)的連接較為疏松，在建設(shè)智能化產(chǎn)業(yè)的時候比沿海地區(qū)困難，但是一旦建成就會給這些地區(qū)帶來巨大的發(fā)展機遇。互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢在于它不受地理因素的影響，使用互聯(lián)網(wǎng)作為傳輸信息的手段可以消除煤炭行業(yè)傳輸信息的缺點?，F(xiàn)如今人們已經(jīng)可以熟練地使用網(wǎng)絡(luò)來幫助自己實現(xiàn)更快捷的操作，不管在哪里都可以通過網(wǎng)絡(luò)來一鍵連接，所以一旦建成信息化、智能化的產(chǎn)業(yè)所有的人都可以受益。

1.2 智能信息化在煤礦行業(yè)的前景

隨著全球數(shù)字經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國煤炭行業(yè)也引發(fā)了第四次智能建筑行業(yè)革命。目前，隨著“新基礎(chǔ)設(shè)施”的出現(xiàn)，5G技術(shù)以其高速、低延遲、大容量的優(yōu)勢越來越多地應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用場景[1]。這就是為什么煤炭行業(yè)從智能建筑的進步中受益匪淺。近年來，世界上第一個5G高可靠性礦井網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)布，并成為行業(yè)討論的中心。近年來，智能煤礦建設(shè)多次得到政界人士的支持。八個部門聯(lián)合發(fā)布了有關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的文件，山東、山西、內(nèi)蒙古等省相繼啟動煤礦電腦化建設(shè)實施方案，煤礦電腦化全面啟動。重要統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至8 月底，中國已建成401 座智能礦山。到今年年底，這一數(shù)字預(yù)計將達到550，但煤礦的智能化建設(shè)并不容易。智能煤礦的基本過程與工業(yè)過程的控制過程基本相同，但地下空間問題比地面問題更復(fù)雜，通信要求也非常嚴格。傳統(tǒng)的4G WiFi 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)很難滿足這種多樣化的需求。5G 采礦技術(shù)不僅將地面技術(shù)轉(zhuǎn)移到地下，而且煤礦是一種正常的、可移動的地下作業(yè)，具有生產(chǎn)接觸面多，地質(zhì)條件變化頻繁、電纜易斷開和接觸不良等劣勢。

1.3 智能化需要解決的問題

煤礦發(fā)生了事故后很難實現(xiàn)有效的援救，煤礦安全生產(chǎn)無論多么復(fù)雜，歸根結(jié)底都離不開“人、物、環(huán)境、管理”。人、物、環(huán)境是具有自身特征的真實事物，流水線是抽象的事物，是連接人、物、環(huán)境的重要因素。因此，煤礦頂板智能化設(shè)計應(yīng)以“識別、理解、理解環(huán)境”為原則，將這些原則與“人與人、人與物、人與環(huán)、物與環(huán)、環(huán)與環(huán)”的六個關(guān)系相結(jié)合。其次，采礦傳感器存在問題。煤炭生產(chǎn)是一個由點、線、面組成的復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)。煤礦智能化是一個由多個系統(tǒng)組成的復(fù)雜系統(tǒng)，每個系統(tǒng)串聯(lián)不同的點，數(shù)據(jù)主要由不同的傳感器提供。如果數(shù)據(jù)不準確，系統(tǒng)將無法正常工作，因此數(shù)據(jù)分析十分重要。實際上，煤礦要建立一個完整的過程分析和煤質(zhì)管理體系，離不開精密的測量設(shè)備；要實現(xiàn)一個完整的地下排水控制和管理系統(tǒng)，還缺乏準確可靠的傳感器（如圖1 所示）。

2 解決煤礦信息化系統(tǒng)建設(shè)問題的措施

2.1 建設(shè)數(shù)據(jù)中心

沒有可靠的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心，就沒有智能設(shè)計。隨著煤礦信息化的發(fā)展，現(xiàn)有的100 m、1 000 m 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已不能滿足新的要求。啟動公司辦公網(wǎng)絡(luò)環(huán)10G實現(xiàn)礦業(yè)網(wǎng)絡(luò)全面發(fā)展。大數(shù)據(jù)存儲中心是人們在使用和推廣IT 的方式上的發(fā)明，只要人類的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)沒有崩潰，就可以用它來管理事情，處理的結(jié)果由一個大型數(shù)據(jù)中心來實現(xiàn)。從專業(yè)角度講，大型數(shù)據(jù)中心是一個特定硬件協(xié)作的全球網(wǎng)絡(luò)，它是一個特殊的建筑，用于在互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中傳輸、可視化、計算和存儲有關(guān)數(shù)據(jù)的信息。

2.2 建設(shè)通訊系統(tǒng)

近年來，為了提高政府和企業(yè)對安全生產(chǎn)的重視，煤炭安全生產(chǎn)信息已成為解決安全生產(chǎn)問題的重要途徑。在煤礦工人的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，溝通的重要性通過更新礦工的廠房、動態(tài)溝通生產(chǎn)情況和發(fā)布現(xiàn)場通知來體現(xiàn)。采礦業(yè)迫切需要現(xiàn)代移動通信方法來補充現(xiàn)有的通信方法，它們之間的真正聯(lián)系和統(tǒng)一地址，以及及時、準確和頻繁地在地面?zhèn)鬏敽徒粨Q信息的問題的解決方案；一旦發(fā)生緊急情況，將導(dǎo)致遠征指揮失敗、事故和災(zāi)害擴大等后果。

2.3 建設(shè)管理體系

“四個數(shù)”的結(jié)合，即礦工、救援人員、現(xiàn)場人員和入井人數(shù)的實時關(guān)聯(lián)。為了實現(xiàn)“四位數(shù)字”的統(tǒng)一，必須建立礦燈和自救裝置的自動實時管理系統(tǒng)。礦燈智能充電柜就是滿足這一要求的產(chǎn)品?，F(xiàn)有的智能充電柜不僅可以監(jiān)控礦燈和自救人員的狀態(tài)，還可以通過煤氣表進行充電和監(jiān)控。那么如何讓不合格人員遠離井口？首先，有必要建立井下人員的證書管理系統(tǒng)，輸入從受過培訓(xùn)的礦工那里收到的各種證書信息，進入該系統(tǒng)并建立工單管理系統(tǒng)。進入井前，礦工必須完成作業(yè)許可證后方可參與作業(yè)，領(lǐng)取礦燈、自救裝置等設(shè)備，最后進入井口參與作業(yè)。填寫工作訂單時，請將訂單內(nèi)容鏈接到證書，然后選擇證書和訂單。為了防止未經(jīng)授權(quán)的人員進入油井，在許可證或證書到期之前，不得完成工作指令。工作場所管理→證書管理→考勤管理→礦燈→救援人員→手動工具（特殊工種）→在場→井位系統(tǒng)是井下人員管理的過程。同時，要注意兩個方面：員工的獨特性和生物識別設(shè)備的統(tǒng)一性。

2.4 建立安全監(jiān)控融合體系

建立風險控制和隱患排查治理雙重體系，是落實各級政府要求、建立風險控制和隱患排查防范機制的重要承諾。建立風險控制和隱患排查治理雙重體系，也是運營安全管理的重要方面之一。

2.5 建設(shè)自動化的生產(chǎn)輔助系統(tǒng)

在滿足了建設(shè)自動化輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的同時也要做好對它的維護，不讓它受到損壞是最基本的條件，在人為損壞的基礎(chǔ)之上也應(yīng)該注意自然因數(shù)的情況，如：皮帶損壞、防風、燃氣能源保護等。作為額外的保護措施，必須在重要位置安裝視頻監(jiān)控，以確保清晰的視頻圖像。同時，機器人控制被集成到自動安全生產(chǎn)系統(tǒng)中。

3 智能化信息系統(tǒng)建設(shè)的功能需求分析

3.1 信息采集功能

煤礦企業(yè)必須根據(jù)監(jiān)控要求配備各種傳感器，每個傳感器都監(jiān)測某種數(shù)據(jù)。該傳感器可以自動采集數(shù)據(jù)，并為智能計算機評估提供數(shù)據(jù)庫。

3.2 自動數(shù)據(jù)傳輸功能

既然是智能化建設(shè)，那么自動數(shù)據(jù)傳輸功能自然是必不可少的，只有滿足了完全自動化數(shù)據(jù)傳輸才可以做到信息高效傳輸，讓每一個人都可以做到零障礙交流，將信息的時效性發(fā)揮到最大，只有做到了自動化信息傳輸才有可能完全實現(xiàn)煤礦智能化信息系統(tǒng)的建設(shè)。

3.3 建立統(tǒng)一的傳輸平臺

統(tǒng)一施工的應(yīng)用可以降低施工成本，減少施工不兼容，便于將來的管理和維護，以及將來功能的擴展，設(shè)計了監(jiān)控系統(tǒng)和報警系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)用于指示礦井下的工作條件，如果出現(xiàn)問題，可以立即指出問題所在的位置，從而為組織管理打下良好的基礎(chǔ)。安全報警系統(tǒng)是指在對井下可能出現(xiàn)的問題進行評估后，計算機能立即發(fā)出報警，以便管理人員能正確處理。

4 結(jié)語

實現(xiàn)煤礦智能信息化建設(shè)的過程是比較曲折的，實現(xiàn)的難度也是非常大的，但是只要人類選定了合適的道路并且一刻也不都要停歇就可以實現(xiàn)。在這過程中企業(yè)要全程參與不要中斷，在實現(xiàn)信息化的過程中不斷的總結(jié)，不斷吸取教訓(xùn)讓煤礦產(chǎn)業(yè)也可以搭上科技的快車讓產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)升級，在建設(shè)智能化信息系統(tǒng)中不要怕遇到困難，發(fā)現(xiàn)問題解決問題才是建設(shè)智能化信息系統(tǒng)的關(guān)鍵。