煤礦信息化、智能化的關鍵技術分析

于鵬 梅東

摘 要：隨著科學技術的飛速發展，信息化智能化技術不斷得到創新與發展。在各個領域的用途不斷擴大。煤礦產業作為我國的支柱產業，實現技術的智能化與信息化，是相關學者共同探討的問題。下文，我們對煤礦信息化、智能化的關鍵性技術進行分析。對實現煤礦技術的智能化進行探討。

關鍵詞：煤礦；信息化；智能化；關鍵技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.130

0 前言

煤礦是我國的主要能源，煤礦總產量將近50t。隨著煤礦需求量不斷增大，各大企業更是加強了煤礦的采集力度。但隨著煤礦產業的不斷發展，煤礦采集引發的安全問題也越來越受到人們的重視。每年全國性危險事故導致數千人死亡，相比與其他國家，我國的煤礦危險發生率較高。我國的煤礦企業大多以機械化，人力為主要操作形式。由于井下環境的不確定性因素，導致煤礦安全性事故頻發不斷。如何有效降低煤礦產業的高危事故頻發率，通過智能化信息化的遠程控制，保證了煤礦產業的正常發展。

1 我國煤礦產業存在的發展問題

（1）由于井下環境的不可控性，導致煤礦安全問題時有發生。

（2）從業一線操作人員普遍知識文化水平低，對于突發事件的處理不恰當導致引發更大的危險。

（3）井下工作環境差，很多潛在性危險無法控制。

（4）高科技水平在煤礦產業中的運用得不到充分的發揮，導致高水平技術人才不愿意留在煤礦產業。這些是煤礦發展中存在的問題，也是今后煤礦產業向信息化、智能化方向轉變必須解決的問題。將智能化、信息化產業技術運用于煤礦發展過程中，有助于解決減少煤礦產業發生危害的可能性。與此同時，煤礦產業與現代化信息技術的結合，有助于推動煤礦產業的發展。

2 智能化煤礦產業介紹

由于煤礦產業的工作環境難以控制，煤礦企業在工作的開展中存在各種危險因素。例如：煤礦開采過程中存在很多易燃易爆物質。由于作業的環境潮濕，空間狹小，電磁波的傳輸泄露問題也十分嚴重。

2.1 智能化煤礦產業的特點

（1）煤礦產業的工作環境有很多易燃易爆氣體，煤礦采集技術必須保證作業的安全性。使用小功率工具有助于減少與氣體的接觸，防止氣體的爆炸。

（2）由于煤礦井下作業環境空間狹小，墻壁的彎曲情況受限，導體傳輸存在一定的障礙。導致電磁波傳輸泄露情況較為嚴重，使煤礦井下作業效率低下。設備的傳輸問題導致工作進度趕不上計劃。

（3）隨著煤礦采集工作的不斷深入，需要一定技術的勘測支持。移動設備和監控措施與井下對接裝備的連接問題仍有待提高。

（4）煤礦工作環境的潮濕，導致通信監控設備需具有較強的抗潮抗腐蝕能力。對通信設備的質量要求較高。

（5）煤礦井下大多以工作人員步行勘測為主，這就需要工作人員的身體素質較高。攜帶的隨身補給品必須小而輕便。

（6）由于井下作業環境的不缺定性強，導致電壓輸送要控制在一定的范圍之內。一旦電壓輸送達不到作業要求，對備用電壓的要求很高。要保證備用電源支持井下工作長達2至3小時。

（7）由于煤礦作業環境的特殊性，要求構建遠程監控系統和遠程勘測系統。同時系統要確保其安全性能，保證工作時間長達12小時之久。來滿足煤礦勘測和采集的全面要求。

2.2 煤礦智能化產業的現狀以及發展階段

由于煤礦井下工作環境的不可預測性，以及智能化產業發展的局限性。導致煤礦產業的智能化發展進程遲遲得不到推進。因此我們要針對煤礦產業的特殊性，結合智能化技術的優勢，重視在煤礦信息化產業的智能技術完善。提升煤礦智能化技術的應用實效性。滿足市場大量的煤礦需求。將現代化的技術與煤礦產業多年的勘采經驗相結合，促進煤礦產業的進一步發展。

2.3 煤礦產業智能化、信息化結構設計

將煤礦產業的智能化運用分為三個階段：監控層，安全保障層，決策層。

（1）監控層。由于煤礦產業井下工作存在的潛在性危險很多。需要在開采前提前勘測。其中包括礦井的通信、監視，以及特殊情況的緊急措施。對采礦人員體能反映的及時反饋，對挖掘工作的監測，對電子系統的檢測，對電機電動裝備的及時審核。同時還有對壓力壓強的監測預警，對天氣水防系統的勘測等等。

（2）安全保障層。以實現三防為保障方法。保證井下工作的全面有序開展，保證井下施工人員的人身安全。對潛在的危險進行有效的防范，以及對水電勘測等進行必要的安全措施。同時在進行三防時，要建立一套完整的應急措施。以免發生意外時能有效的應對，同時減少人員傷亡和不必要的損失。

（3）決策層。決策層是包括對設施施工的時間，工期，施工費用等各個方面進行合理的預估和安排。同時也是與市場對接，客戶聯絡的溝通渠道。決策層雖然不用在一線工作地點進行實際性操作，但是對整個煤礦產業的統籌。決策層對不同實施方案進行有效的甄別，合理的判斷。將潛在的危險系數降到最小，同時保證煤礦采集的正常有效進行。在煤礦安全問題得到充分保障的情況下，將各個方面的結果進行整合，實行一套最有效的工作方案。將煤礦開采的多年經驗與智能化技術進行有效整合。推動整個煤礦產業的積極健康發展。

2.4 煤礦信息化、智能化技術的基本要求

（1）以避免煤礦井下工作的一線人員人身安全為指導思想，以實現煤礦高效生產為目的。采用盡量減少井下人員的人數為安全手段。實現地面智能化技術的遠程控制，以及煤塵、水、火等方面的安全監控措施。

（2）采用統一的數據監控系統，統一的信息處理方式，將智能化技術融入煤礦采集的數據分析步驟。避免大量的數據分析過度，一個小數據的漏洞，導致整個勘測采集煤礦信息的錯誤。

（3）建立具有可調控性的檢測系統，便于煤礦采集的過程中依據實際情況隨機應變，解決突發狀況。

（4）將遠程監控系統與遠程調控系統相結合。同時，輸入遠程監控系統的圖像畫面，以便分析人員操控和實時掌握最新井下狀況。

（5）建立有線與無線網絡系統。由于煤礦井下工作的不確定性高，存在著危險的不可預測性。電力的供應是其中必不可少的設備。建立有線與無線網絡的實時結合，在一般情況下使用有線電力設備與網絡相結合。提高設備輸出的穩定性。

（6）注意礦下交換機的安裝。交換機要安裝于供電所井下，網絡交換機安裝在煤礦數據中心庫內。與此同時，要注意系統光纜和電纜的保護。

（7）供電電源在波動范圍之內，安全系統指標要達到最高。與此同時，對應的系統數據分析指標要在一定的范圍之內正常運行。

（8）煤礦井下安全系統要具備防爆監控功能。在輸電過程中，要保證電纜和光纜的信號輸送必須在安全信號防范系統之內。防爆電氣設備同時要具備便攜式功能，方便在井下工作人員的攜帶。 要保證用于煤礦井下工作的安全措施必須經過嚴格的審核和測驗。

2.5 煤礦信息化，智能化的關鍵技術操作

（1）煤礦監測網絡。煤礦井下監控網絡因具備輸出流量大，傳入數據容納量多，傳送距離長的特點。同時電源電壓的防護適應能力要強，傳輸網絡有限系統要采用雙層保護結構。以冗狀結構來穩定有線電源。

（2）煤礦無線輸送。在煤礦井下工作環境中，實現井下環境與地面信息的實時數據交流。無線傳輸與地面信息溝通的過程中，要保證數據交流的準確性和及時性。同時要嚴禁在電視、廣播、無線電系統附近實施煤礦井下信息傳輸。避免信息傳送時的數據干擾。

（3）煤礦井下監視圖像與畫面的處理。為保證井下圖像傳輸的迅速性與準確性，要對煤礦畫面傳輸系統進行實時的更新。如采用4G網絡系統，采用衛星實時定位系統，保證煤礦井下信息畫面傳輸的時效性。

（4）煤礦信息監測功能。為保證煤礦井下監測功能的順利實行，煤礦企業要開展信息監測培訓主題講座。保證信息操作人員將傳輸的數據進行積極的整合和分析后，為之后制定下一步工作方案做準備。此外，還要安裝井下工作的移動數據網絡和及時廣播電臺操作。除此之外，要安裝實時電話通訊設備，保證井下工作人員與地面人員的及時溝通。在煤礦數據分析采集過程中，要結合多方面的信息進行分析。同時，要保證礦下工作操作的獨立性，使用有效統一的數據庫網絡，便于數據的即時更新和分析。對于煤礦檢測系統要顯示安全、時間、數據等多種調控功能。

（5）精準定位。煤礦井下環境的特殊性，導致煤礦安全性能的不可預測性增高。要十分注意煤礦井下人員、電動車等設備的位置移動。在下井前要做好充分的規劃，每個下井人員的步行路線，電動車的運行軌跡都需要經過緊密的計算和配合。將井下一切動向及時匯報給地上分析人員，有助于地上分析人員制定出精準的運行措施。

（6）煤礦調度中心。煤礦企業要建立統一的調度控制中心。要滿足以下要求：具有生產工作計劃的一線操作人調度統一的指令的要求。信息反饋的及時溝通需要一線操作人員之間建立統一的溝通傳輸信號。具有安全性能的警報系統要進行隨時的抽查檢測。

（7）采煤機的操控。采煤機滾筒自主控制功能主要依靠滾筒算法原理，結合圓筒壓力，圓筒電動流，以及采煤機運轉速度等各個方面的調控，實現采煤機的自主操控。采煤機引用切割技術，實現基礎運行和實際操作。

（8）煤礦監控系統的自主性試驗效果研究。工作面煤礦主要以亮煤為主。依次是軟硬交叉締結，夾雜著暗煤。全長約5000米，煤質均一，容易區別，煤層結構簡單。可以儲藏大約30噸。配套的采煤機在監控的過程中，表現出橫行運送的方式。采煤效率高，區煤速度快，可以實現快速的煤礦采集與區別。

（9）煤礦專用組織。煤礦產業與智能化技術的結合，需要打造符合煤礦產業的專業系統。開發煤礦專用軟件系統，實現機器的合理性操控與管理。運用物聯網，大數據分析技術。研究煤礦產業危險源頭以及煤礦井下工作可能存在的潛在性危險。分析支持煤礦開采的大數據系統，實現井下一線操作人員與企業決策人員的有效溝通。充分發揮行業各個領域人才的積極性。利用互聯網分析數據的便利，整合礦區內開采對周圍環境的影響。以及對附近大氣污染，土壤礦物質的破壞等各個方面的影響。研究礦井上下以及礦井與礦井之間水文感受器的調控。

（10）對地監控系統的管理。實現數據化，圖像化以及計算機模擬等各項功能。需要對地勘測的有效進行。實行分布式采礦功能，將同一個復雜的對象進行有效的分布處理。

3 結語

本文分析了目前煤礦產業采集的現狀，智能化、信息化技術在煤礦產業運用的特點以及需要注意的事項。結合煤礦井下工作環境的特殊性，制定符合礦井工作的智能化技術方案。在保障煤礦安全運行作業的情況下，實現煤礦技術智能化。提高煤礦產業的工作效率。隨著現代化、信息化技術的不斷發展與完善。煤礦產業與智能化技術的結合是歷史發展的趨勢。與此同時，煤礦作業的特殊性導致與信息化結合有一定的難度。從煤礦本身的作業難度，以及井下一線操作人員的技術層面要求都大大提高。在未來的發展中，實現煤礦產業真正迸發式發展，以及滿足市場巨大的需求量方面，還有很多路需要我們去探索。未來的腳步任重而道遠。

參考文獻：

[1]李樹剛，馬莉，楊守國.互聯網+煤礦安全信息化關鍵技術及應用構架[J].煤炭科學技術，2016，44（07）：34-40.

[2]孫繼平.煤礦信息化自動化新技術與發展[J].煤炭科學技術，2016，

44（01）：19-23+83.

[3]孫繼平.煤礦信息化與自動化發展趨勢[J].工礦自動化，2015，41

（04）：1-5.

[4]毛善君.“高科技煤礦”信息化建設的戰略思考及關鍵技術[J].煤炭學報，2014，39（08）：1572-1583.

[5]黃成玉，張全柱，鄧永紅.物聯網技術在煤礦綜合信息化建設中的應用研究[J].中國礦業，2013，22（12）：136-140.

作者簡介：于鵬（1988-），男，河南西平人，本科，助理工程師，研究方向：煤礦自動化信息化。