智能采礦機械設(shè)備配置的集成與優(yōu)化

關(guān)鍵詞：智能采礦機械設(shè)備；系統(tǒng)配置；集成與優(yōu)化

1.智能化采掘運輸系統(tǒng)概述

1.1智能化采掘運輸系統(tǒng)的定義與構(gòu)成

智能化采掘運輸系統(tǒng)作為先進的工程系統(tǒng)，其目的在于將現(xiàn)代科技與智能裝備相結(jié)合，提升礦山開采與輸送的效率、安全性與可持續(xù)性[1]。智能采礦裝備、智能傳感器、實時數(shù)據(jù)分析和智能交通設(shè)備是組成智能采礦交通的關(guān)鍵。機械化采礦裝備是實現(xiàn)智能采礦與運輸?shù)幕A(chǔ)，可代替人工作業(yè)，降低作業(yè)人員的人身安全隱患。通過采用智能化的傳感技術(shù)，可以實現(xiàn)對礦山地質(zhì)、設(shè)備、環(huán)境等多個方面的實時監(jiān)測，為實現(xiàn)礦山生產(chǎn)過程中的實時動態(tài)管理與控制奠定基礎(chǔ)。

1.2系統(tǒng)集成與優(yōu)化的必要性

建設(shè)智能采掘運輸系統(tǒng)既是一種簡單的工藝疊加，也是一種綜合和優(yōu)化的過程[2]。通過系統(tǒng)整合，可以將系統(tǒng)中的各子系統(tǒng)有機地結(jié)合起來，達到無縫傳輸與共享的目的，從而提升整個系統(tǒng)的效能。通過優(yōu)化，可以使資源利用最大化，可以降低能耗、減少廢棄物排放量，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目的。為實現(xiàn)智能開采和輸送系統(tǒng)的靈活、可靠和經(jīng)濟效率，必須進行系統(tǒng)的整合和優(yōu)化。

2.可視化集成采礦CAD系統(tǒng)基本圖元集的構(gòu)造

2.1基本圖元集的構(gòu)造原則

在采礦CAD中，基本圖元集的構(gòu)建對設(shè)計的難度、復(fù)雜程度以及工作量都有很大的影響[3]。一般說來，基本圖元集的構(gòu)造要遵循以下原則：

（l）完備性原則。通過對基礎(chǔ)元素進行適當?shù)暮喜⒑娃D(zhuǎn)換，可以得到所要求的礦山施工圖紙；

（2）最小性原則。即盡量減少圖元素集合的數(shù)量，降低系統(tǒng)的設(shè)計難度；

（3）效率原則。也就是說，要確保繪制的速度越高，并且要盡可能地減少設(shè)計的時間；

（4）靈活性原則。即在基礎(chǔ)圖元集合的支撐下，使用者可以任意地擴充圖形系統(tǒng)，可以支持特定圖形的制作。

2.2可視化集成采礦CAD基本圖元的選擇

圖元亦稱輸出基元（outputprimitive），它是CAD系統(tǒng)進行操作和組成畫面（圖樣）的最基本的素材[4]。一幅畫面是由圖元所組成，是一套最基本、最常見的幾何體和文本集合。圖形元素集是指圖形生成過程中所需要的圖形元素集。

3.智能化采掘運輸系統(tǒng)集成設(shè)計

3.1系統(tǒng)集成總體框架

在煤礦智能采掘運輸系統(tǒng)綜合設(shè)計中，要保證各組成部分之間的協(xié)調(diào)工作和數(shù)據(jù)的順暢傳輸，必須有一個整體架構(gòu)。在模塊化的基礎(chǔ)上，將整個開采過程分為采礦模塊、運輸模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，各模塊之間相互獨立，但是通過一個通用的通信協(xié)議進行信息的交互。此外，還需要考慮系統(tǒng)的可靠性、安全性、可擴展性。各模塊均配有傳感器及執(zhí)行機構(gòu)，可實現(xiàn)實時監(jiān)測及自動調(diào)節(jié)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，高效地處理與分析所收集的數(shù)據(jù)，為決策提供強有力的支撐。在整個體系結(jié)構(gòu)設(shè)計上，注重人機界面友好性，使得操作者可以很容易地把握系統(tǒng)的狀態(tài)，并能及時地處理各種問題，確保煤礦安全高效穩(wěn)定地生產(chǎn)。

3.2硬件設(shè)備集成方案

為了保證各個硬件裝置能夠高效地協(xié)同工作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的順暢傳輸，必須采用硬件一體化的方法。在礦山自動裝備綜合過程中，必須要注意裝備之間通信界面的一致性，保證各個裝備之間可以進行實時的信息交互。為了保證測量結(jié)果的可靠性，必須在硬件上進行高精度、高穩(wěn)定的工作。就智能交通而言，自動駕駛車輛的感知與導(dǎo)航必須與整個系統(tǒng)密切結(jié)合，才能有效地進行交通及路線規(guī)劃。

3.3軟件平臺設(shè)計與集成

在智能采掘運輸系統(tǒng)的決策管理中，關(guān)鍵在于如何實現(xiàn)智能化的決策與信息處理。在此情況下，針對實時數(shù)據(jù)的特點，提出了一種面向大規(guī)模實時數(shù)據(jù)處理與分析的新算法[5]。利用當前最先進的大數(shù)據(jù)與機器學(xué)習(xí)算法等方法，實現(xiàn)了對礦山環(huán)境中各種數(shù)據(jù)的迅速解析，為礦山的即時管理提供了支撐。

3.4數(shù)據(jù)交互與共享機制

由于機械自動化技術(shù)優(yōu)越的性能、良好的質(zhì)量和較低的成本，使其在煤礦機械裝備中得到了越來越多的應(yīng)用。在煤礦生產(chǎn)中，將采礦工藝和機械化的自動控制相結(jié)合，既能減少采礦人員的勞動負荷，又能減少采掘費用；極大地提高了開采工作的效率，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。在煤礦機械裝備的設(shè)計、制作和機器自動控制方面，還有許多問題有待解決。在采礦模塊、運輸模塊、數(shù)據(jù)分析模塊等模塊間進行數(shù)據(jù)交換時，需要制定一套通用的數(shù)據(jù)規(guī)范與協(xié)議，確保其具有良好的兼容性和可理解性，以此來增強整體的穩(wěn)定性。

4.結(jié)語

煤礦井下綜合智能開采與輸送系統(tǒng)的研究，使人們對這一領(lǐng)域的理解更加深刻。在此基礎(chǔ)上，建立了采礦—運輸—數(shù)據(jù)解析等多個功能模塊之間的高效協(xié)作，保證了整個采礦體系的完整性和靈活性。對此，提出了一種基于多個模塊的一體化設(shè)計方法，該方法可以在一定程度上提高設(shè)備性能。通過對該軟件平臺的設(shè)計和整合集成，實現(xiàn)了智能化判斷和數(shù)據(jù)加工，進而提高了該系統(tǒng)的智能化程度。

參考文獻：

[1]李乾.數(shù)字化智能化賦能煤炭企業(yè)轉(zhuǎn)型升級[N].中國煤炭報，2023-11-02（1）.

[2]馬友夫.煤礦采掘機械自動化與智能化研究[J].中國機械，2023（30）：47-50.

[3]肖磊.煤礦智能化建設(shè)實踐及采掘工作面關(guān)鍵技術(shù)探索[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2023（15）： 145-147.

[4]薛國華.煤礦智能化建設(shè)的探索與展望 [J].中國煤炭工業(yè)，2023（7）：21-23.

[5]黃鑫.加速礦山智能化 推動行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[J].中國外資，2023（13）：52-53.

（作者單位：山西樓俊集團泰業(yè)煤業(yè)有限公司）