關于數字化礦山系統分析及智能化在礦井中的應用探討

中煤陜西榆林能源化工有限公司/大海則煤業公司 陜西 榆林 719300

1 數字化礦山系統概述

1.1 應用數字化礦山系統的必要性

數字化礦山系統是集信息技術、數據空間技術和互聯網軟件技術為一體的，實現對礦山集中化智能化控制的信息化平臺，結合了礦山開采實際需求而設計出來的具有協調性和針對性強的智能管理系統。采用數字化礦山系統，可實現對礦山開采安全性的分析、礦山設開采運行的合理調度以及過程控制和管理等。管理人員可通過就監控及時發現危險情況并報警，然后采取應急措施，同時還能結合開采是極其情況進行全面分析，這些數據可以為接下來的工作調整提供重要依據[1]。

1.2 數字化礦山系統應用的原則

在礦井開采中采用數字化礦山系統，首先，必須要結合礦井實際情況，結合礦山發展的未來方向來制定目標，才能保證系統實際工作的可靠性。其次，由于礦山系統的建設和應用都是長期的，所以還必須制定長遠的總體規劃，綜合考慮礦井所在地的地質地勢條件，以完善的測量數據為參考并進行信息的統一化管理，使每一個環節都能得到有力實施。此外，在制定好計劃后應構建信息化構架，并落實到每一個環節中。

1.3 數字化礦山系統基本構造和實現功能

數字化礦山系統包括物理層、數據鏈路層和網絡應用層。其中物理層是為了給數據接入提供物質基礎，由路由器、井下防爆交換機和地面機房交換機、井下輸采集設備與設備通道、地面機房服務器構成。數據鏈路層是進行數據的接入，使數據通過物理層通道在到達服務器后進行是數據鏈路層的數據采集和應用。而應用層則是數字化礦山系統的核心，包含數據的收集、挖掘、決策和處理等。應用層可以實現的功能包括：第一對井下特地區域數據的反饋，比如對瓦斯、人員等數據設置上限，如果超出限制就會自動進行數據反饋，從而進行相應的救援控制工作。第二對歷史數據的分析來實現對生產工作的智能化控制。即對礦井總產量、日產量和設備運行數據、井下生產環境等進行數據分析，得到開采的最佳日產量，在該日產量下既能保證效率最高又能保證安全性，還能減少對人員的需求。第三，實現各個系統的融合，即刻通過對某一個數據的分析能實現多個系統的聯動，能在最短的時間內實現管理的最高效化，比如在瓦斯超出限制以后可實現通信系統和廣播系統的自動化調度，能在第一時間內采取措施從而減少了經濟損失，保障生命財產的安全。第四，實現數字化礦山的移動智能化，即刻通過手機上的app實現對礦井人員、井下和地面相關設備的查看和數據的監督控制。第五，實現數字礦山的智能化救援，即通過對礦山信息的收集與分析，及時掌握井下人員的狀態，及時發現危急情況然后快速定位并展開救援。第六，實現數字礦山的智能化調控。即通過對井下作業的實時監督根據實際對機械設備等進行自動化調控，控制生產運行狀態保持在最佳。

2 智能化在礦井中的應用

2.1 在礦井中應用電氣自動化技術的優勢

第一，提升礦井開采的安全性，考慮到礦井生產環境很差、水文地質條件復雜，為保證開采的順利和安全，就需要采用更先進的科學技術，引入現代化的電氣自動化控制技術實現智能化控制，可實時獲得開采相關數據，從而為礦井的安全生產提供可靠保障。第二，采用電氣自動化技術可解放傳統人力和單一機械控制，通過遠程操控的方式不但降低了勞動強度而且也提高了生產效率。第三，自動化運行控制可實現對礦井內部實時工況的實時監督以及信息傳輸和集中化顯示、故障自動報警等功能，從而有利于提高開采作業的效率，并保證開采的質量。第四，智能化控制代替傳統方式可減少對人力物力的消耗，同時可根據實際情況實現對采煤機、通風機和照明燈等設備的自動化調整，優化生產運行狀態，不但減少了成本而且也減少了設備運行時產生的電流等沖擊，減少故障發生概率，有利于節約資源。

2.2 電氣智能化在礦井中的應用

（1）礦井智能排水系統。在礦井地下開采時就必須要考慮到排水系統的設計，在礦井中利用智能化技術采用智能化1，可實現對排水的控制能力，調節水泵工作頻率，通過對排水的智能化控制使排水工作更為安全可靠。具體應用時，是通過對排水系統的加監控，及時發現緊急情況并自動報警，然后做好閥門的關斷準備。智能化排水系統有統計排水量的功能，因此可及時傳遞排水信息，幫助管理人員及時了解實時情況以便于做好后續工作。

（2）智能化管理系統。智能化設備在礦井中的應用，也有利于幫助企業提高綜合管理水平，根據智能化信息管理平臺實時提供的相關數據，進行自動化信息存儲和分析，以便于各個部門能及時了解情況，然后執行相關管理內容，也便于企業高層的科學化決策。管理高層制定出來的后期計劃針對性強才能更好地實現礦井的生產目標，而工作人員進行工作信息的收集和統計分析，及時掌握井下人員的身體情況和工作狀態，把握危急情況并在發生時能快速定位進行援救。此外，智能化管理系統的應用，能真實了解工作人員的出勤情況，并按照相應的標準自動計算薪酬和獎金，實現工人勞動數據和工資的公開公正，能起到一定的激勵作用，從而最終可有利于工作效率的提升。

3 結束語

綜上所述，礦井開采是否安全高效將關系到我國社會和經濟的發展，為此在礦井生產中一方面要考慮生產的效率和質量，另一方面則需要考慮生產的安全性，組減少安全事故的發生。隨著科學技術的日益成熟，現階段已經將智能化技術手段和智能化電氣設備、數字化控制平臺等引入到了礦井工作中。通過數字化技術和智能化設備的引入，可以保證礦井生產的運行效率和安全，同時也提高了企業管理的綜合能力，減少企業的生產成本。