煤礦信息化自動化新技術(shù)與發(fā)展研究

魏雷雷

（山西西山晉興能源有限責(zé)任公司斜溝煤礦，山西 呂梁 033000）

隨著當(dāng)前我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，信息化和自動化的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)能夠有效運用在煤礦行業(yè)之中，煤礦生產(chǎn)自身具有一定的特殊性，在生產(chǎn)過程中具有一定的危險和污染性，而且信息化和自動化新技術(shù)的運用可以改善當(dāng)前存在的問題，同時還能提高煤礦開采的整體速度。為此，技術(shù)人員應(yīng)該加強相關(guān)技術(shù)的研究與應(yīng)用，以此推動我國煤礦行業(yè)的整體發(fā)展。

1 煤礦信息化自動化新技術(shù)的優(yōu)勢

1.1 提高生產(chǎn)效益

隨著當(dāng)前工業(yè)化的進程不斷推進，我國發(fā)展與建設(shè)的過程中對于煤炭需求量不斷增加，同時也呈現(xiàn)出不同的特征，為了進一步滿足當(dāng)前市場的需求，需要及時改善傳統(tǒng)煤礦生產(chǎn)模式，利用信息化和自動化的生產(chǎn)可以更好的滿足需求，通過獲取相關(guān)信息進行檢測做好數(shù)據(jù)收集，這樣不僅有利于做好風(fēng)險方面的控制，還能確保煤礦行業(yè)的穩(wěn)定生產(chǎn)，以此提高煤礦企業(yè)的整體生產(chǎn)效率[1]。

1.2 保證生產(chǎn)安全

煤礦生產(chǎn)自身具有一定的獨特性，在具體的生產(chǎn)運作的過程中因為多種因素的干擾，很容易造成安全問題。環(huán)境因素、技術(shù)因素、人為因素都會給生產(chǎn)安全帶來影響，即便現(xiàn)在已經(jīng)擁有較多的先進的設(shè)備，但是安全威脅指數(shù)仍然很高。因此，在整個煤礦生產(chǎn)的過程中設(shè)備的安全性和可靠性十分重要，自動化生產(chǎn)可以通過對應(yīng)的軟件進行操控，技術(shù)人員還可以利用軟件獲取一些相關(guān)的信息和數(shù)據(jù)，這樣有利于及時找到存在的危險因素，并采取有效的方法做好預(yù)防和處理，這樣的管理方式具有一定的安全性和科學(xué)性，在保證生產(chǎn)的同時，降低了安全事故的概率[2]。

1.3 節(jié)約企業(yè)資源

煤炭生產(chǎn)企業(yè)自身對于能源資源的需求較高，而且相關(guān)的技術(shù)人員需要具備較強的專業(yè)能力和實踐經(jīng)驗才能勝任工作。在以往的操作管理中，由于多種因素困擾使得生產(chǎn)中大量資源被浪費，這不僅浪費企業(yè)的資金成本，還給企業(yè)的后續(xù)發(fā)展帶來影響。而隨著自動化和信息化設(shè)備的運用，不僅可以減少人力資源的使用，還能降低成本的投入，同時還可以提高生產(chǎn)效率，以此提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，推動企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

2 煤礦信息化自動化新技術(shù)的應(yīng)用

2.1 生產(chǎn)自動化信息化系統(tǒng)

目前，我國煤礦行業(yè)的長期發(fā)展以及信息技術(shù)的不斷更新，已經(jīng)取得較好的發(fā)展效果。在生產(chǎn)自動化信息系統(tǒng)中，生產(chǎn)自動化信息系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動操作，通過集控自動和集控檢修等多種功能結(jié)合，可以實現(xiàn)煤炭加工與生產(chǎn)。

（1）在井下主運輸皮帶、采區(qū)皮帶以及順槽皮帶整體實現(xiàn)在地面集控中心一鍵起停、各類閉鎖傳感器數(shù)據(jù)實時傳輸至地面集控中心，實時監(jiān)控井下各大小皮帶的電機、變速器、開關(guān)及各類保護的數(shù)據(jù)，減少井下各皮帶頭值班人員及巡檢人員，可幫助煤礦實現(xiàn)減人提效的目的，更還能降低生產(chǎn)所使用的成本，確保相關(guān)工作人員生命安全的同時，提高生產(chǎn)的整體效率。

（2）目前自動化在采煤工作面應(yīng)用更為廣泛，利用工業(yè)環(huán)網(wǎng)，在工作面支架中安裝高清攝像頭、紅外感應(yīng)器等傳感器以及3D動畫仿真軟件，實時模擬工作面各電氣設(shè)備的位置及動作情況，可實現(xiàn)自動拉架、推溜，工作面攝像頭自動跟機等功能，且工作面各類設(shè)備的數(shù)據(jù)皆可實時傳輸至控制臺，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，工作面條件稍好的情況下，即可實現(xiàn)減人至2到4人即可完成一個工作面的工作任務(wù)，在新技術(shù)的不斷應(yīng)用與實踐即可實現(xiàn)采煤工作面只需1人巡視或者真正實現(xiàn)無人綜采工作面。

2.2 安全監(jiān)控數(shù)字化系統(tǒng)

在煤礦井下實現(xiàn)智能開采、智能掘進、精準(zhǔn)定位和無人值守等工作中，離不開地面一系列信息化系統(tǒng)的支持，更需建設(shè)現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)中心機房，目前礦井已有建設(shè)較為成熟的綜合管控一體化平臺，可將人員定位、安全監(jiān)測監(jiān)控、應(yīng)急廣播、礦壓、水文監(jiān)測、變電所電力監(jiān)控、井下供水、供液、排水、工業(yè)視頻、主運、輔運等系統(tǒng)統(tǒng)一傳輸協(xié)議，統(tǒng)一存儲分析、在井下部分區(qū)域出現(xiàn)異常狀況時可實現(xiàn)各個系統(tǒng)應(yīng)急聯(lián)動，一方面可為井下安全生產(chǎn)提供有力保障，還可為地面管理層決策提供有力數(shù)據(jù)支撐。

3 煤礦信息化自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1 5G技術(shù)在當(dāng)前井下作業(yè)的應(yīng)用以及未來的發(fā)展趨勢

2020年12月7 日，華為創(chuàng)始人來到陜西地區(qū)，并深入當(dāng)前煤礦一線進行考察，并提出全球首座“5G 煤礦”，通過5G技術(shù)達到“少人、無人、安全、高效”的智能化工作，而且利用5G可以將原本操作人員降至10%～20%，在當(dāng)前煤炭領(lǐng)域中運用電子系統(tǒng)可以使得其自身得到較好的發(fā)展，同時還能解決當(dāng)前煤礦中的一些生產(chǎn)難問題，這樣可以讓煤礦實現(xiàn)較好的機械或發(fā)展。

在未來的發(fā)展中如果實現(xiàn)了井下5G 信號覆蓋可以有效解決一些危險操作，針對于當(dāng)前瓦斯檢測工作可以取消人工操作，完全可以依賴通信技術(shù)進行檢測，在一些特殊地區(qū)安裝無線檢測裝置，這樣可以在第一時間發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的整體情況，從而實現(xiàn)較好的工作，這樣的情況下可以避免出現(xiàn)一些危險。還可以通過5G 網(wǎng)絡(luò)將其信息傳遞到調(diào)度室，如果出現(xiàn)問題立即安排人員撤離，從而避免一些安全事故的出現(xiàn)。另外，在當(dāng)前井下輔料運輸環(huán)境以及變電站和風(fēng)機等設(shè)備在工作的過程中完全可以讓機械自行運作，相關(guān)人員通過有效的方法可以通過5G獲取當(dāng)前設(shè)備的運行情況，還可以利用5G技術(shù)對當(dāng)前設(shè)備的運行參數(shù)進行設(shè)定，從而將對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，并做好相應(yīng)的分析后再進行科學(xué)管理調(diào)度，這樣有利于做好各項工作，從而通過5G技術(shù)實現(xiàn)管理工作。

3.2 云技術(shù)的融入煤礦自動化生產(chǎn)系統(tǒng)之中

現(xiàn)階段隨著我國各項技術(shù)的不斷出現(xiàn)，云技術(shù)已經(jīng)能夠較好地運用在我國煤礦自動化生產(chǎn)之中，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：①煤礦以及井下信息資源的虛擬化技術(shù)，當(dāng)前煤礦下生產(chǎn)的一些相關(guān)信息和虛擬化運作可以作為當(dāng)前云技術(shù)的基礎(chǔ)，通過云技術(shù)的運用可以實現(xiàn)接口虛擬化，從而代替了原有的物力資源，實現(xiàn)了物力資源的互相銜接，通過當(dāng)前儲存虛擬化和操作虛擬化對當(dāng)前井下的信息資源進行具體分類。②礦井檢測以及數(shù)據(jù)信息分布管理確保其自身能夠構(gòu)建相應(yīng)的框架，這樣能夠確保管理工作能夠在相應(yīng)的環(huán)境中運行，其自身的關(guān)鍵點也是當(dāng)前系統(tǒng)中的重要因素，礦井檢測以及相關(guān)信息需要做好各項處理，從而確保機制穩(wěn)定運行，以此實現(xiàn)多任務(wù)的模式展開。③煤礦信息的海量存儲，在當(dāng)前煤礦海量信息儲存方面，云計算可以實現(xiàn)分布式的形式進行儲存，從而實現(xiàn)實時監(jiān)測，確保相應(yīng)的信息和地質(zhì)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，在具體的使用過程中其自身具有較強的經(jīng)濟性和可靠性，以此保障整體的使用效果。但是由于可靠性是依賴冗余儲存實現(xiàn)的，所以如果計算機硬件不達標(biāo)可能存在一定的異常效果，而通過云計算可以實現(xiàn)該方面的彌補。在具體的通過云平臺下的多服務(wù)器進行解決，從而滿足不同的儲存需求，同時確保其自身的可靠性，以此實現(xiàn)井下信息資源的統(tǒng)一管理。

3.3 煤礦機器人的應(yīng)用以及未來發(fā)展趨勢

煤礦開采是當(dāng)前公認的高危行業(yè)，其自身的作業(yè)環(huán)境比較惡劣，很容易出現(xiàn)水災(zāi)、火災(zāi)以及煤塵、瓦斯爆炸等問題，在這樣的情況下也導(dǎo)致一些自動化設(shè)備使用受到一定的限制，這也給井下操作人員帶來極大的生命危險。為了推動當(dāng)前機器人的使用，智能化裝備在當(dāng)前危險工序和環(huán)節(jié)上實現(xiàn)了替代，而且根據(jù)當(dāng)前一些相關(guān)內(nèi)容調(diào)整，其自身實現(xiàn)了較好的改善。在2019 年1 月份我國相關(guān)監(jiān)察局頒布了相應(yīng)的內(nèi)容，并針對關(guān)鍵崗位和危險崗位做出了重點研究，制作了采煤、運輸以及安控和救援五類型機器人共38種，而且并對每個機器人的功能進行了完善達到了基本的要求，從而實現(xiàn)了智能化的采礦作業(yè)效果。

關(guān)于當(dāng)前煤礦井下機器人的未來應(yīng)用應(yīng)該圍繞以下幾點展開：①新型功能材料的應(yīng)用，在當(dāng)前井下環(huán)境中對于機器人的要求較高，在防暴設(shè)計上導(dǎo)致機器人的自身體積較大，一些情況下會影響機器人的相關(guān)操作，同時也影響當(dāng)前機器人的性能。為此，針對當(dāng)前防暴設(shè)計方面應(yīng)該適當(dāng)?shù)剡M行調(diào)整，采取輕質(zhì)量的開發(fā)，既有保護的作用，又實現(xiàn)輕量化改善。②高效行走方式的應(yīng)用，在當(dāng)前煤礦井下及其人的運作形式上大多采用軌道式、輪式以及履帶的形式展開，這樣的情況下使得其自身的運作相對比較簡單，而且功能單一，必須采取固定的形式才能進行運作，因為煤礦下條件比較惡劣，再加之一些地形原因?qū)е驴赡軣o法按照要求進行建設(shè)相應(yīng)的行動區(qū)域。為此，在當(dāng)前具體的開展中應(yīng)該進行改善，通過行走方式的運動機構(gòu)對其進行改善，這樣能夠發(fā)揮自身的功能與特效，以此確保其整體效果，達到較好的運作模式。

4 結(jié)束語

綜上所述，我國煤礦行業(yè)的發(fā)展關(guān)乎我國的整體發(fā)展，在當(dāng)前時代的發(fā)展下應(yīng)該重視煤礦行業(yè)中自動化和信息化技術(shù)的運用，同時還要結(jié)合實際情況做好適度的調(diào)整，這樣有利于將自動化和信息化作用發(fā)揮至極致，以此推動煤礦行業(yè)的整體發(fā)展。相關(guān)的科學(xué)研究人員應(yīng)該進一步加強對于自動化和信息化技術(shù)的研究，將更多的先進成果投入到煤礦行業(yè)中，以此帶動我國的整體發(fā)展。