煤礦機電設備的健康智能化管理研究

（晉能控股煤業集團王村煤業公司 山西 037001）

1.智能化礦山的概念

(1)智能化礦山的定義及內涵

要想在煤礦礦山實現智能化生產必須充分融合信息技術、礦山開采技術、遙感技術等。一般智能化礦山可以劃分為如下三個階段：第一階段，在礦山生產過程中引入數值化，主要包括如下幾個方面的技術：傳感器、計算機等，因此在生產的過程中相關工作人員可以直觀的觀察相關生產環節。第二階段，在礦山作業時引入虛擬化，這樣可以以圖片或者虛擬動畫的形式將礦產生產場景展示出來，從而便于管理者對生產環節進行管理。第三階段，借助遠程功能實現礦山的無人化作業，通常相關技術人員可以通過計算機對各個生產流程進行操作。借助人工智能可以實現智能化感知、學習以及決策。在進行開采時，毒地不同的工藝流程進行智能化的分析以及計算，可以生產相應的分析決策，從而能夠實現不同系統下的協同開采，進而達到節能接盤以及綠色生產目的。圖1表示相應的智慧礦山的數字化基礎建設示意圖。

圖1 智慧礦山的數字化基礎建設示意圖

(2)智能煤礦的構成

由于在礦井下作業，其各個環節都比較復雜，因此將智慧礦上劃分為90多個子系統，并將其劃分為三大類：

①智能化生產系統

一般將智能化生產系統劃分為如下兩個系統：第一，主生產系統智能化；第二，輔助生產系統智能化。其中，主生產系統智能化主要是指對采掘工作面實施智能化作業，從而可以借助遠程遙控進行無人化作業。而輔助生產系統智能化主要對運輸系統、排水以及供電等進行智能化操作。

②智能化安全管理體系

在煤礦生產時，安全顯得尤為重要。只有在安全的前提下，才可以發揮智能化的作用。由此可以看出，必須優化智能化安全管理機制，在智能化安全管理的過程中，該系統可以實現對井下危險源的識別、檢測、報警以及相應的處理。當發現危險源預報警時，系統能夠自動的找到最佳的避災路線，同時將該信息傳輸給井下工作人員。通常智能化安全管理機制包括如下幾個子系統：第一，智能化防滅火系統；第二，智能化監控系統；第三，設備定位系統；第四，智能化人員等。

③智能化后勤保障體系

通常智能化后期保障機制包括如下幾個方面：第一，礦井設計；第二，實現地質勘探、測量、通風與排水的智能化；第三，實現辦公與考勤的智能化等。

圖2 智能化煤礦情景邏輯

在煤礦生產中引入智能化，不是一蹴而就的，需要不斷對系統進行優化，在將來實施智能化設計的過程中，必須對煤礦工人的工作形式進行優化，從而達到安全生產的目的，圖2表示相應智能化煤礦情景邏輯生產示意圖。

2.煤礦機電設備健康智能化關鍵技術

智能化礦上充分運用物聯網、大數據以及云計算等技術，從而可以構建良性智能化工作平臺，能夠有效地提高礦山智能化水平，同時也可以推動煤礦智能化健康管理。

(1)基于互聯網+的物聯網平臺

智能化礦山可以借助互聯網以及物聯網實現數據的傳輸以及采集，能夠較好地促進智能化煤礦開采的穩定性。與此同時，該物聯網必須借助各種協調系統實現對各個子系統進行綜合管理，同時可以對各個生產工藝進行協調，進而可以將礦下的信息實施傳輸給井上的工作人員，最大限度的提高了作業人員的安全性。

(2)大數據處理及人工智能技術

在對煤礦進行開采的過程中，往往出現各種作業面狹小以及設備擁擠的現象，因此在作業時將會產生大量的數據，最終導致信息處理與管理方面帶來困難。由此可以看出，智能化煤礦設備在開采的過程中，能夠借助大數據技術對傳感器傳輸的數據進行全面的分析與處理，從而可以找到數據所反映的問題，進而能夠對開采工藝進行優化。通常情況下，采煤工作面所對應的數據包括如下幾個：第一，采煤工作時的速度、傾斜角以及截割阻力等；第二，對于刮板輸送機而言，主要涉及鏈條的張力，運輸速度以及支護阻力等。人工智能設備可以對大數據技術進行分析，并且可以依據數據結果找到最佳的分析策略，與此同時將數據以圖表的形式展現給管理人員，因此可以起到智能化的效果。

3.礦井機電設備健康智能化管理系統

(1)機電設備健康智能化管理系統的構成

圖3 煤礦機電設備健康智能化管理系統

為了能夠充分體現煤礦機電設備的智能化，那么必須構建一個屬于機電設備的健康智能化管理機制。為了能夠有效地優化機器設備的性能，在軍工以及航天領域實施機電設備健康預測管理。由于煤礦生產的過程中，該引用依舊處于初級階段，僅僅針對部分設備實施智能化健康管理機制。通常情況下，機電設備運行數據智能化健康管理流程包括如下幾個方面：第一，智能化信息采集；第二，建立健康檔案；第三，進行健康預測以及恢復等。圖3表示相應的礦用機電設備健康智能化管理系統。通過分析可以發現該系統包括兩個單元：第一，本地監測終端；第二，井上調度中心，其中首先由本地監測終端殘疾機電設備的相關數據，同時該數據傳輸給井上調度中心，進而對信息進行智能化的處理，最終完成健康評估，因此可以對設備進行維護。

(2)煤礦機電設備健康智能化診斷

通過分析煤礦機電設備健康管理可以發現，在該系統中，本地監測終端主要對設備的信息進行采集。例如對旋轉類設備的故障信息進行采集時，應該重點采集軸承以及電機位置，有如對控制系統中的故障問題進行信息采集時，主要對液壓翻以及傳感單元進行采集。由此可以看出，在進行信息采集時，必須在重要部件位置設置相應的傳感器。在通過運用智能化模型以及關聯矩陣進行分析后，能夠有效地對故障進行診斷以及識別。圖4表示相應的煤礦機電設備健康智能化診斷系統。

圖4 煤礦機電設備健康智能化診斷系統

(3)煤礦機電設備健康智能化維修決策數據庫

以機械設備診斷為依據，進而可以合理劃分設備的健康情況，從而構建相應的機電設備健康數據庫，該決策數據庫包括如下幾個單元：第一，設計過程中的固化維修單元；第二，使用過程中的調試策略；第三，專家數據庫。通過構建智能化數據庫能夠有效地提高礦用機電設備的使用壽命，與此同時對維修方案進行優化處理，最終可以對煤礦機電設備進行智能化健康管理。

4.結論

（1）對智慧礦山的定義以及內涵進行分析，同時對其組成單元進行的介紹如下：第一，智能生產單元；第二，智能化安全管理單元；第三，智能化后勤保障單元。

（2）對礦用設備的智能化健康管理問題進行分析，基于機電設備健康智能化管理的構成、診斷以及構建決策數據庫等，對礦用機電設備的健康智能化管理系統進行系統的探究。