計算機智能控制技術在采煤中的應用

陳戈，董明明

（陜西交通職業技術學院陜西西安710018）

計算機智能控制技術在采煤中的應用

陳戈，董明明

（陜西交通職業技術學院陜西西安710018）

在進入二十一世紀以后的十幾年里，我國的工業實力獲得了很大的提升，在工業高速發展的步伐下，能源的開發和利用起到了實質性的作用，其中煤炭行業的發展趨勢遠遠超出了人們不可預料的范圍。煤炭資源的開發與利用，不僅在中國使用范圍及其的廣泛，在世界的一些先進的發達國家，它也是一項被研究的重要課題。在這篇論文中，我們將就時下使用計算機智能化控制的能源高效利用的話題展開激烈的討論及相關的調查研究。

智能控制；煤炭生產；安全預警；傳感器

現階段中我國每年的經濟增長的形式呈直線上升的趨勢，“三駕馬車”帶動中國的經濟向前快速的發展，其中出口、投資、消費都有賴于能源的后勤保障與供應。國家經濟的發展對于煤炭的依賴已經到了必不可缺的程度，因此我國對煤炭開采技術的升級就顯得尤為重要。

1　我國在能源上發展的趨勢

目前我們國家還是處于一個發展中的國家，很大一部分的生活基本能源還是煤炭。特別是在北方城市，例如山西、陜西等地區，煤炭更是不可或缺的生活能源了，在那里，有很多的居民都是以其為生，其給予他們的生活帶來了經濟的來源，也為社會的就職增加了很多的機會。而且從古至今，煤炭能源就在我們國家的能源上占據了非常重要的角色，成為眾多基本能源中不可缺少的一個。由于獨特的地理優勢，促成了我們具有豐富的煤炭資源。雖然同其他的國家相比，我們國家的煤炭的使用量偏大，而且由于使用煤炭帶來的環境影響也是比較嚴重。但是目前，煤炭能源在我們的能源中還是占據一個非常重要的地位。特別是在北方城市，煤炭產業的經濟價值更是巨大了。相對于其他的能源，煤炭能源的價格低廉，質量優質的特別更是受到很多人喜歡的原因了。因此，重視煤炭資源的發展是十分重要的。雖然現在已經逐漸的在開發很多的新能源，但是目前煤炭能源既然在能源中占據重要的角色。而且在未來的產業發展過程中，依然是離不開煤炭能源的支持作用的。不過在未來的發展過程，煤炭能源的地位是否會被其他能源所超越，就是一個需要不斷考慮的問題了。因此，煤炭的相關企業也要不斷地完善自己，這樣才可以保證立于不敗之地。

我國對于煤炭的需求量一直占據能源消費的重要地位，即使煤炭行業每年的需求的增長量都會有很大幅度的升高，但是值得被重視的一點是，煤炭資源的利用率現在仍然存在了很多的問題，如不合理的開采、使用無節制、存在許多安全隱患、污染較為嚴重等等。有學者做過一些相關方面的統計，如果我們能將這些問題得到很好的解決，能夠保障能源可以合理的有效使用，我國每年在煤炭上的開采量會相應的減少23%，使用率將相應的提高12%，城市在治理污染的經費上面的投入將相應的減少3%。然而這一大膽的設想也是基于煤炭行業在大規模的改革與創新后而產生的結果，煤炭開采設備的升級和對開采設備在技術上的完善在其發展的空間最大。我國在世界上的煤炭產量長期居于第一位，這也是源于中國在煤炭資源上的豐富，還有中國發展的需求，但是需求量的增大并不能意味著煤炭資源能夠的連綿不斷，照現在這樣的開采速度來看的話，我國在煤炭資源方面將于2050年完全的被使用殆盡，到了那個時候，如果還未能找到與其相對應的可以替代的能源，將會出現許多你意想不到的不可逆轉的危害，所以在近些年來國家也在不斷出臺相關的規定，在不斷的完善煤炭行業的相關制度，從而作出可持續發展的戰略目標。

2　研發一種基于智能技術的煤炭開采設備

近些年我國經濟有著飛速的發展，但是在經濟發展的同時對環境的影響也是巨大的，我們不能以犧牲環境為代價去發展經濟，因此國家一直在節能減排計劃的實施過程中，對于有關煤炭企業的要求十分的苛刻，使得我們更加的重視。在煤炭行業得很多領域的里，挖掘技術已經不能滿足現階段所需的要求，如何能夠快速的提高煤炭的開采效率已經成為一個非常艱巨的任務。在此，我們將介紹計算機網絡智能控制技術的概念。從字面上可以很快的理解出來這個概念的意思，煤炭挖掘技術與計算機技術是挖掘使用中的相關功能，而相關的數據挖掘則是通過計算機來獲取，進行加工設計產生出新的數值，再基于智能技術之下，將有關的數據轉換成了相應的音頻和高分辨率的圖形，應用在開挖大型機械設備的指導工作中。這其中包括在工作中對于設備的硬件要求，同時也需要有智能網絡控制技術為這項工作的完成提供大力支持。下面我們將介紹幾種用于研發采煤設備，而這些設備里面都包括了智能網絡控制技術。

1）壓力應變電阻儀

壓力應變電阻儀的使用方法是將應力片粘貼在被測的物體上，事先要將被測的物體表面打磨使其平整，在其清理干凈之后，涂抹相關溶劑，如：丙酮試劑，在液體完全風干后，就可以黏貼應力片變電阻，通過相關的電路進行導線的聯接，從而使其形成一個閉合的電路，時刻要對其物體因受力從而產生的應變作及時的跟蹤與觀察。在電路中，這些電阻將會轉化為電流，顯示在儀表盤上，我們就可以根據儀表盤中的數據來改變開挖時的埋深和寬度，從而很好的解決機械在使用過程中出現大量的做無用功所消耗能量的現象。

圖1　應變片示意圖

2）有害氣體網絡檢測系統

在煤炭生產過程中，經常發生爆炸事故是因為有豐富的煤層氣，儲藏的氣體在擠壓后可能會導致爆炸現象的，排出的氣體含量在網絡檢測系統監控之下，對于地下氣體也有著實時監控，再通過傳輸網絡中計算機的形式，以供工作人員做出及時的判斷決策，以確保人員的安全。它的使用是與一系列的傳感器為每個出口的動態檢測原理，數據模型轉化為現實考慮的情況，計算煤炭出事故發生的概率，并利用網絡技術相結合的地下礦山建設的分析，可行性分析報告認為，地下工作與人身傷害的排斥概率風險降低，把有害氣體的危險控制在安全范圍之內。同時，一整套計算機智能控制技術系統有利于地下通風系統的合理使用，在實時風速在地下可以得到正確的計算。當礦井中氧含量下降或井下瓦斯濃度略有超過安全值范圍，通風系統在網絡上迅速做出防御，使的交換空氣運動的指導下，直到氣體含量達到安全值范圍。如果有害氣體含量迅速增加，系統會自動將氣體處理，并將測得數據傳送到計算機，讓技術人員安排盡早地下安全救援工作。在地下開挖安全分析報告中，可以調用相關的歷史數據調制解調器，系統會根據設定的安全值的進行比較，對開挖影響的價值分析，一旦超出安全范圍值，系統將自動關機3分鐘，這不僅保護了地下開挖施工人員的生命安全，而且是防止操作機器被損壞的最有效的方法。到現在為止，整套的計算機智能控制系統在社會上有著較為廣泛的應用，在煤炭生產的過程中，也在源源不斷的減低了發生事故的概率。

3）網絡安全預警系統

逐年上漲的礦井事故引起人們的高度重視，同時對于井下施工人員的安全問題也做出了相應的研究與探討，在此之中，事故頻發的主要原因是安全預警上存在的漏洞。在施工的過程中，現場一旦存在了安全隱患預警系統就會及時作出相應的報警響應。其中包括氣體壓力的測試和機械磨損檢測。預警系統中應用的是并聯電路，蓄電池是24小時循環放電，讓整個系統處于全天性運轉狀態，利用傳感器在壓力感知方面靈敏度高、動態數據采集快、適應能力強的優點，我們在傳感器末端安裝了電容測變器。

圖2　電容測變器

對于井下環境來說氣體濃度的加大，勢必會導致氣體的氣壓增大，這時傳感器末端就會在第一時間做出相應的測算，具體表現在電路中的電流有較為明顯的變大，電容器中的溶液量會有相對應的減小，同時在礦井上所存在的計算機網絡數據終端就可以在一個很短的時間里接收到井內壓力改變后的數據。在接收到這些數據后系統將會自動的對反饋的信息進行處理，測算出在井下氣體壓力增大時的一氧化碳、氧氣、瓦斯等氣體的具體含量，并將這些數據一同傳到網絡的數據終端，技術人員將會通過這些數據進行判斷。當井下空氣中的有害氣體含量上升，系統在探測出這些異常后就會在第一時間報警反饋，也會在同一時間把信號傳遞給網絡終端，并在井下作出相應的應急反應，如斷電等。在處理完突發現象事件之后，系統會將之前的相關數據重新歸零，繼續進行安全預警。這套系統的另一項作用是檢測機械的損耗程度，這項功能的實現是通過頻率檢測的方式進行的。首先在機械開挖時，會發出固有的頻率，系統也將通過頻率傳感器的反饋實時接受相關數據的傳遞，然后再將數據傳輸給信息終端，當機械出現了不同程度的磨損或是破壞，之前固有的頻率將會發生相應的改變，這時傳感器就可以測算出相應的具體數據，并且將測算出的數據傳送到地面控制臺。這時技術人員就可以根據這些反饋來的數據對開挖機械進行維修預警或是實行維修處理。

4）井下安全自能清點系統

許多已發生的礦井安全事故會在救援時出現了一個非常難以解決的問題，就是無法將礦井中的確切人數報告出來，產生這個問題的主要原因是由于監管人員的疏忽和礦井中的安全設施不夠完善的因素。這樣的安全事故必須引起足夠的重視，避免礦井事故主要是以預防為主，把安全生產作為頭等大事。就這些問題而言我們引進了井下安全自能清點系統。這個系統是在井上數據終端有一臺計算機連接井下，在每次施工人員進入礦井進行作業的同時，系統就會將井下作業的具體人數記錄并顯示在網絡上，同時在下井入口處的LED警示牌上顯示出該數據。這套系統在總操作室還裝有人員清點數據表，這樣就可以為突發情況下井下作業人員的逃生和救助做出相應的保障。另外在顯示屏上還會清晰的標識出井下機械的使用參數，例如機械中電路的工作電流、機械所處的位置和機械的功率大小，這些數據將會給井上工作人員掌握井下的工作狀態提供簡捷安全的辦法。

3　使用智能控制技術設備的必要性

在煤礦生產的過程中，建立出一個合理、完善的智能化技術和設備需求是十分有必要的，它可以大大降低安全事故發生在煤礦生產過程中，及時的對災害報警的作用，起到了很積極的意義。礦山采掘設備技術革命不僅對煤炭行業的高效安全生產作出了堅實的保障，有效地減少財產損失。在智能技術和設備的使用之后，以及使用煤炭的監控和管理起到補充和約束的作用。很少情況下由于人的過失存在安全風險，不斷加強企業內部之間的協調。煤礦生產業使用信息技術具有著明確的指導性優點，這些優點包括使操作更簡單易懂，在使用中也具有其獨有的適應性，這些都將是促進煤炭工業快速發展的重要因素。

加強信息服務網絡建設。對政府建立相關的事務條例方面提供著基本數據支持，改善行政審批工作效率，國家政府門戶網站通過設立的安全生產監督管理局，從而起到了督促和保障公共服務安全的作用。其目的是對煤礦產業能夠安全生產綜合信息系統的建立起到推進的作用。在以成本控制為基礎的綜合管理信息系統的建設，其中管理和安全生產監督是主要目標。在現階段煤礦產業所擁有的計算機網絡環境中，通過較為先進與流行的軟件技術之間進行比對，從人機交互界面的相關方面，充分體現了信息服務網絡對國內煤炭企業目標實現的重要性。提供了詳細的優化措施，全部適用現有的支持平臺，使得國內煤炭企業管理制度建設的更加完善。智能控制平臺在現階段煤炭企業中廣泛引用，所分布的區域逐漸擴大，這同時也為煤炭企業的長期支持，以及多樣化和快速發展方面提供了物質保障。改善了以往的人海戰術，實現了煤礦企業的遠程管理，移動辦公。為信息安全生產監管的整體能力，煤礦安全監察，安全管理，應急救援和煤炭行業的提高，以及監測和控制煤礦安全生產技術的提高，并且在安全生產形勢的穩定中，發揮了重要的作用。

4　結束語

在能源的需求量日益增長的今天，對于煤礦的開發力度也越來越大，煤礦開采的安全問題也需要得到人們的廣為重視，如何提高煤礦的自我保護方式，增大生產規模，提高煤礦產量是研究的重要話題。文中就研究了時下流行的煤礦機械設備管理技術，通過使用網絡技術對煤礦開采器材進行智能化管理。這就讓以往一些較為棘手不能解決的問題得到了很好的處理。不能回避的是，這套系統還是在很多方面存在漏洞，對于信息的處理上還不是很完善，在今后的煤礦生產過程中，要對這套技術不斷的創新和改良，不斷的實踐的過程中總結出經驗，充分的發揮出計算機智能控制技術，用此在一些人工無法發現隱患的情況下發現問題，最終保障煤礦開采中職工的人身安全。

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Application of computer intelligence control technology in coal extraction

CHEN Ge，DONG Ming-ming
（Shaanxi College of Communication Technology，Xi'an 710018，China）

Dozens of years after entering the 21st century have witnessed the great promotion of China's industrial power. Energy resource development and exploitation play a critical role in high-rate industrial growth，among which the development of coal industry goes beyond people's expectation.The development and exploitation of coal resources is not only extensive in China.It has been an important research subject in many developed countries around the world.In the present study，we will deliberate on computer intelligence-based resource utilization and carry out relevant investigations and researches.

smart control；coal production；security prewarning；sensor

TN-9 TP273.5

A

1674－6236（2016）12-0040-03

2015-07-03稿件編號：201507030

陳戈（1983—），男，陜西西安人，碩士，講師，工程師。研究方向：計算機智能控制、交通安全與智能控制。