信息化背景下煤礦自動化技術(shù)研究

蘇傳洋，司寧

（兗礦能源集團股份有限公司東灘煤礦，山東 鄒城 273500）

隨著信息化技術(shù)的不斷進步，煤礦自動化技術(shù)得以發(fā)展，且越來越普遍地應(yīng)用于煤礦開采中，并實現(xiàn)了理想的應(yīng)用效果。作為科技發(fā)展跟實際相統(tǒng)一的產(chǎn)物，煤礦自動化技術(shù)可以智能化升級煤礦開采設(shè)備，實現(xiàn)各種運行環(huán)境條件的需求，以及在取代人力工作模式的基礎(chǔ)上，確保煤礦生產(chǎn)流程的精簡，不但使煤礦生產(chǎn)負(fù)擔(dān)減輕，而且提升了工作效率。

1 信息化背景下煤礦自動化技術(shù)發(fā)展的優(yōu)勢

1.1 煤礦自動化技術(shù)的智能化發(fā)展

國內(nèi)的信息化環(huán)境屬于集成智能化電子科技產(chǎn)品和先進科技的現(xiàn)代化發(fā)展環(huán)境，其發(fā)展推動力是科技，其發(fā)展方向是人工智能。在如此的環(huán)境下煤礦自動化可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芑较?，歷經(jīng)智能化信息傳輸、操作技術(shù)、機電設(shè)備的發(fā)展，可以保障在安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上智能化處理整體生產(chǎn)鏈條，以使設(shè)備和信息感知以及處理水平提升，進而可以結(jié)合信息化設(shè)施和機電設(shè)備整體把控生產(chǎn)環(huán)境。

1.2 煤礦自動化技術(shù)的開放性發(fā)展

開放性發(fā)展方向即應(yīng)用信息技術(shù)系統(tǒng)、綜合優(yōu)化煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)，確保其可以結(jié)合通信功能加強工程一系列環(huán)節(jié)的聯(lián)系性，這樣可以拓展一系列流程的性能，以及對系統(tǒng)間的功能進行有效整合，確保拓展和升級性能，從而與系統(tǒng)整體自動化發(fā)展的要求相符合。

2 信息化背景下的煤礦自動化技術(shù)種類

2.1 定位技術(shù)

安全為先是煤礦生產(chǎn)的第一準(zhǔn)則，只有保障工作人員的安全，才可以推動工作的正常開展。煤礦工人通常在礦井作業(yè)，其面臨的環(huán)境具備較高的危險性，因此，應(yīng)定位煤礦工人，在發(fā)生生產(chǎn)事故的情況下能夠結(jié)合定位迅速開展救援工作。然而，因為煤礦通風(fēng)受阻，煙塵會形成，變化的空氣介質(zhì)條件下阻礙了傳輸定位信號，當(dāng)今煤礦通常應(yīng)用射頻識別技術(shù)，這是因為應(yīng)用通信技術(shù)僅僅可以監(jiān)測煤礦的若干區(qū)域，而難以監(jiān)測整體煤礦生產(chǎn)環(huán)境，從而難以實現(xiàn)理想的效果。隨著技術(shù)應(yīng)用的越來越先進化和創(chuàng)新化，應(yīng)用場強定位技術(shù)和時間定位技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)定位精度的提升，從而實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)需要。其中，時間定位法即檢測信號傳輸時間，以及結(jié)合信號傳輸速率能夠?qū)π盘杺鬏斁嚯x進行計算。以電磁波形式傳輸信號能夠擺脫煤礦生產(chǎn)環(huán)境的制約，結(jié)合傳輸?shù)男盘柲軌驅(qū)崟r定位工作者，且把檢測目標(biāo)的信息位置進行數(shù)據(jù)投影，能夠讓管理者分析煤礦工作者的分布狀況，以便于組織和派遣工作。而場強定位技術(shù)即分析傳輸信號時的衰減程度，從而對人員分布的位置進行計算，以及結(jié)合煤礦坐標(biāo)位置和監(jiān)測站精準(zhǔn)定位工作者。然而，在傳輸信號時期衰減程度受到環(huán)境的制約，像是煤礦斷面彎曲程度、巖壁表面、管道、管線、機電設(shè)備等，造成其測量精準(zhǔn)度存在誤差。為了優(yōu)化信號傳輸問題，確保測量精度的提升，技術(shù)人員應(yīng)設(shè)計節(jié)點位置、實施場強對比，以及標(biāo)定空間等，從而為場強定位帶來有效的根據(jù)或指導(dǎo)。當(dāng)然，因為其具備復(fù)雜的工藝，所以造成監(jiān)測成本增加，工作者需要科學(xué)、合理地應(yīng)用這種定位技術(shù)。

2.2 監(jiān)測技術(shù)

煤礦生產(chǎn)環(huán)境或空間具備半封閉性特點，通常在缺乏完善的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)情況下，易爆易燃的甲烷等氣體會形成，如果工作者不當(dāng)操作，那么會點燃?xì)怏w，形成事故，從而危害人身安全。在監(jiān)測礦井甲烷含量的情況下通常應(yīng)用熱催化監(jiān)測、熱導(dǎo)監(jiān)測、激光監(jiān)測等技術(shù)，在有針對性監(jiān)測礦井工作環(huán)境的基礎(chǔ)上能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測效率的提升，且能夠讓工作者實現(xiàn)設(shè)計有關(guān)的防范策略。應(yīng)用激光監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測氣體甲烷的情況下可以借助傳感器對煤礦氣體進行實時性取樣，能夠顯著加速監(jiān)測進程，具備加快的響應(yīng)速度，以及內(nèi)部元件具備較長的生命周期，然而，其環(huán)境因素會影響其測量精度，以及安裝環(huán)節(jié)具備較高的成本。通過激光理論監(jiān)測的系統(tǒng)涵蓋紅外線傳感監(jiān)測技術(shù)，其運行理論類似激光監(jiān)測技術(shù)，然而，溫度環(huán)境因素會影響其傳輸波長。而熱導(dǎo)監(jiān)測技術(shù)結(jié)合傳感器采集氣體，在監(jiān)測濃度較高的氣體中非常適用，其安裝環(huán)節(jié)的成本較小，且主要應(yīng)用熱催化監(jiān)測技術(shù)，結(jié)合監(jiān)測濃度的多少進行分類，然而，其重點是監(jiān)測濃度較高的氣體甲烷，即其監(jiān)測范圍比較狹窄，在監(jiān)測濃度較低的氣體時可能形成較大的誤差。熱催化監(jiān)測技術(shù)借助傳感器監(jiān)測濃度較低的氣體甲烷的情況下，其在采樣氣體中的甲烷含量常常不到5%時才能夠確定其精度，然而，其響應(yīng)不夠迅速，且內(nèi)部元件不具備較長的生命周期，以及內(nèi)部催化劑具備毒性特點，在有效統(tǒng)一熱導(dǎo)監(jiān)測技術(shù)和熱催化監(jiān)測技術(shù)的基礎(chǔ)上能夠互補兩種監(jiān)測手段的優(yōu)勢，從而可以監(jiān)測更大范圍的氣體濃度。

2.3 線測傳輸技術(shù)

作為一種常用的煤礦技術(shù)，線測傳輸技術(shù)顯得至關(guān)重要，其分為無線傳輸和有線傳輸這兩種技術(shù)方式。由于煤礦生產(chǎn)環(huán)境比較復(fù)雜，實時監(jiān)控的困難顯著增加，因此，在傳輸信息時線測傳輸技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)代非常有必要。其中，有線傳輸技術(shù)借助線纜連接主機和系統(tǒng)，能夠安全傳輸信息，在布置線纜的基礎(chǔ)上能夠調(diào)控傳輸距離，并且能夠?qū)?nèi)部設(shè)備開展區(qū)域性的供電，然而，因為線纜較為固定，移動設(shè)備的供電中因為設(shè)備的移動性而使電纜的可操控性降低，這不利于工作效率的提升。鑒于此，技術(shù)工作者應(yīng)用無線傳輸技術(shù)，即安裝傳感器設(shè)備，這樣可以無線傳輸信息數(shù)據(jù)，并且使線纜安裝環(huán)節(jié)需要的防護策略減少。傳感器設(shè)備的運行中要求內(nèi)部電源系統(tǒng)進行供電，因此，應(yīng)定期檢測傳感器電量，實時對內(nèi)部電源進行更換，從而確保其持續(xù)運行。

2.4 生產(chǎn)自動化系統(tǒng)

煤礦生產(chǎn)自動化系統(tǒng)重點涵蓋集控檢修和集控自動這兩種功能，這兩種功能可以實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)中皮帶間閉環(huán)控制和單條皮帶控制，自動化系統(tǒng)的應(yīng)用使煤礦生產(chǎn)中的人力負(fù)荷顯著減輕。在具體操作自動化系統(tǒng)的情況下應(yīng)把煤倉作為分界點，盡量地使人力資源和生產(chǎn)成本減小，進而實現(xiàn)自動化技術(shù)應(yīng)用性能的提升。

2.5 安全監(jiān)控數(shù)字系統(tǒng)

作為自動化技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵方面，安全監(jiān)控數(shù)字系統(tǒng)是為了有效確保煤礦生產(chǎn)的安全性和規(guī)范化，安全監(jiān)控數(shù)字化系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)中，系統(tǒng)整體涵蓋場地顯示設(shè)備、傳輸設(shè)備、機房設(shè)備等，在應(yīng)用數(shù)字監(jiān)控技術(shù)時相關(guān)管理者或操作者能夠直接借助機房設(shè)備把握場地的施工現(xiàn)狀，進而可以實時發(fā)現(xiàn)施工場地的問題，且在第一時間對場地提供相應(yīng)的技術(shù)指導(dǎo)，確保煤礦生產(chǎn)正常進行。

2.6 應(yīng)急保障系統(tǒng)

煤礦應(yīng)急保障系統(tǒng)是為了聯(lián)合發(fā)揮安全保障系統(tǒng)、應(yīng)急通信系統(tǒng)、指揮中心的作用確保施工場地的安全性。在施工場地出現(xiàn)影響安全生產(chǎn)的問題或安全隱患的情況下，能夠借助煤礦應(yīng)急保障系統(tǒng)指揮現(xiàn)場，進而有效地確保煤礦安全生產(chǎn)，確保煤礦施工風(fēng)險的減小。

2.7 生產(chǎn)調(diào)度和通訊綜合信息中心

生產(chǎn)調(diào)度和通訊綜合信息中心具備的功能模塊是程控交換機、工業(yè)電視系統(tǒng)、生產(chǎn)檢測系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)等，該中心旨在引導(dǎo)管理這快速把握煤礦的一系列突發(fā)狀況，確?？茖W(xué)、有效、及時進行生產(chǎn)調(diào)度和控制。其中，生產(chǎn)檢測系統(tǒng)主要應(yīng)用KJ70 主機，大屏顯示器設(shè)計在調(diào)度臺前面，可以對系統(tǒng)進行檢測，開停傳感器與監(jiān)控分站都設(shè)計在煤礦的一系列節(jié)點部位，監(jiān)控人員可以對傳感器檢測信息和監(jiān)控分站及時回傳的視頻信息的異常與否進行定時反饋，生產(chǎn)的實時動態(tài)直接呈現(xiàn)在大屏顯示器上，引導(dǎo)管理者迅速把控基層生產(chǎn)情況。工業(yè)電視系統(tǒng)的組成部分是各種攝像儀和監(jiān)視器，根據(jù)煤礦大小和實際需求決定攝像儀和監(jiān)視器數(shù)量，相關(guān)設(shè)備借助通訊光纜相一系列節(jié)點控制平臺傳輸信號，然后節(jié)點控制平臺控制設(shè)備儀器開展生產(chǎn)工作，并且中控臺實施居中調(diào)度，在信息收集的過程中能夠結(jié)合無線通訊或程控電話輔助處理監(jiān)控節(jié)點的一系列突發(fā)情況，確?；鶎迎h(huán)境中可以迅速傳輸一系列信息數(shù)據(jù)。

3 信息化背景下煤礦自動化技術(shù)應(yīng)用水平的提升措施

（1）改進與完善煤礦自動化技術(shù)。技術(shù)本身的先進程度直接決定應(yīng)用質(zhì)量和效率。為了更有效地應(yīng)用煤礦自動化技術(shù)，煤礦企業(yè)應(yīng)改進與完善自動化技術(shù)。例如，煤礦生產(chǎn)環(huán)境較為惡劣，危險性較高，定位工作的開展能夠奠定后續(xù)場地監(jiān)測的良好基礎(chǔ)。如果生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在問題，企業(yè)也能夠迅速開展救援工作。為此，煤礦企業(yè)先應(yīng)改進自動定位系統(tǒng)，確保精準(zhǔn)定位工作者的位置。（2）注重培訓(xùn)人員和強化技術(shù)管理。在確保煤礦自動化技術(shù)的先進性前提條件下，還應(yīng)確保有效地應(yīng)用相關(guān)技術(shù)，以及規(guī)避技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)存在的一系列缺陷或問題，而要想達(dá)到此目的，應(yīng)培訓(xùn)人員和強化技術(shù)管理，為企業(yè)建設(shè)一支專業(yè)的技術(shù)人才和管理人才團隊。企業(yè)應(yīng)培養(yǎng)各個方面的技術(shù)人才，確保所有流程的技術(shù)人員可以熟練地把控技術(shù)操作的整體環(huán)節(jié)，即所有流程的技術(shù)人員能夠真正把控自身負(fù)責(zé)的方面或范圍，防范失誤操作現(xiàn)象。并且，企業(yè)應(yīng)培訓(xùn)技術(shù)管理人員。當(dāng)然，企業(yè)在招聘人員關(guān)口即要求管理工作崗人員具備相應(yīng)的專業(yè)技能和知識，禁止普通管理人才開展技術(shù)管理工作，結(jié)合如此的方式可以確保技術(shù)管理水平的提升，并且可以為生產(chǎn)隊伍提供相應(yīng)的技術(shù)支持。（3）注重煤礦自動化技術(shù)的投資。不管是招聘技術(shù)人才和管理人才，還是吸收技術(shù)，都要求相應(yīng)的資金支持，當(dāng)今煤礦生產(chǎn)競爭愈演愈烈，造成利潤降低，然而，只有確保煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用尤為先進的技術(shù)，才可以提升市場競爭優(yōu)勢。為此，煤礦企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營中應(yīng)高度關(guān)注先進技術(shù)的資金投入。

4 信息化背景下煤礦自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢

4.1 智能一體化發(fā)展

煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用監(jiān)控設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)工作效率的提升，以及使人工作業(yè)量減少，然而，在智能化開采中面臨短板。技術(shù)人員需要研究智能化領(lǐng)域，確保設(shè)備能夠進行自動化、智能化開采，以及結(jié)合操作者的控制確保一體化流程目標(biāo)實現(xiàn)，這樣不但能夠?qū)崿F(xiàn)工作效率的提升，而且可以實現(xiàn)生產(chǎn)風(fēng)險的降低。并且，應(yīng)創(chuàng)新智能分析、遠(yuǎn)程操控、設(shè)備導(dǎo)航等技術(shù)，以使設(shè)備之間的協(xié)調(diào)運行水平提升。此外，技術(shù)人員還需要研發(fā)煤礦傳輸設(shè)備，調(diào)試?yán)走_(dá)和激光測距，確保其發(fā)揮無人駕駛作用，從而實現(xiàn)工作效率的提升。

4.2 數(shù)據(jù)信息化發(fā)展

基于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的持續(xù)進步影響下，信息數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)云儲存，技術(shù)人員可以結(jié)合大數(shù)據(jù)采集和劃分信息，再與據(jù)庫信息進行比較，能夠分析問題形成向?qū)?。此外，技術(shù)人員需要結(jié)合大數(shù)據(jù)系統(tǒng)、綜合地把握煤礦生產(chǎn)，設(shè)計有關(guān)的方案，確保煤礦生產(chǎn)的安全。此外，因為固有安全監(jiān)測系統(tǒng)的精準(zhǔn)性較低，所以安全監(jiān)測系統(tǒng)會逐步提升預(yù)警災(zāi)害的能力，從而使預(yù)警的精準(zhǔn)性提升。

4.3 機器可視化發(fā)展

煤礦生產(chǎn)條件往往集聚較多電磁干擾、噪音大、煙塵多、灰暗、設(shè)備振動幅度大等，在優(yōu)化有關(guān)技術(shù)的情況下需要實現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控性能的提升，結(jié)合可視化技術(shù)實時操作設(shè)備?？梢暬夹g(shù)的應(yīng)用能夠觀察煤礦生產(chǎn)的內(nèi)部環(huán)境狀況，像是機器可視化技術(shù)能夠在礦場設(shè)備運行監(jiān)控、煤倉儲備監(jiān)控、值班待崗、車輛導(dǎo)航控制中應(yīng)用，以使整體工作效率大大提升?？傊诔掷m(xù)融合先進科技的基礎(chǔ)上，能夠智能化操作機械設(shè)備，從而模擬人類的動作或行為。

5 結(jié)語

綜上所述，各個領(lǐng)域都普遍地應(yīng)用信息技術(shù)，其推動了社會文明的進步。煤礦生產(chǎn)中應(yīng)結(jié)合具體工作需求和發(fā)展現(xiàn)狀選用信息技術(shù)，應(yīng)用自動化技術(shù)不但能夠提升工作效率和質(zhì)量，而且能夠提升生產(chǎn)安全性。在后續(xù)的發(fā)展中，基于信息化技術(shù)支持的煤礦自動化技術(shù)能夠更好地服務(wù)于煤礦生產(chǎn)，從而實現(xiàn)煤礦資源開采效率的提升。