信息化背景下煤礦自動化技術研究

蘇傳洋，司寧

（兗礦能源集團股份有限公司東灘煤礦，山東 鄒城 273500）

隨著信息化技術的不斷進步，煤礦自動化技術得以發展，且越來越普遍地應用于煤礦開采中，并實現了理想的應用效果。作為科技發展跟實際相統一的產物，煤礦自動化技術可以智能化升級煤礦開采設備，實現各種運行環境條件的需求，以及在取代人力工作模式的基礎上，確保煤礦生產流程的精簡，不但使煤礦生產負擔減輕，而且提升了工作效率。

1 信息化背景下煤礦自動化技術發展的優勢

1.1 煤礦自動化技術的智能化發展

國內的信息化環境屬于集成智能化電子科技產品和先進科技的現代化發展環境，其發展推動力是科技，其發展方向是人工智能。在如此的環境下煤礦自動化可以轉變為智能化方向，歷經智能化信息傳輸、操作技術、機電設備的發展，可以保障在安全生產的基礎上智能化處理整體生產鏈條，以使設備和信息感知以及處理水平提升，進而可以結合信息化設施和機電設備整體把控生產環境。

1.2 煤礦自動化技術的開放性發展

開放性發展方向即應用信息技術系統、綜合優化煤礦生產環節，確保其可以結合通信功能加強工程一系列環節的聯系性，這樣可以拓展一系列流程的性能，以及對系統間的功能進行有效整合，確保拓展和升級性能，從而與系統整體自動化發展的要求相符合。

2 信息化背景下的煤礦自動化技術種類

2.1 定位技術

安全為先是煤礦生產的第一準則，只有保障工作人員的安全，才可以推動工作的正常開展。煤礦工人通常在礦井作業，其面臨的環境具備較高的危險性，因此，應定位煤礦工人，在發生生產事故的情況下能夠結合定位迅速開展救援工作。然而，因為煤礦通風受阻，煙塵會形成，變化的空氣介質條件下阻礙了傳輸定位信號，當今煤礦通常應用射頻識別技術，這是因為應用通信技術僅僅可以監測煤礦的若干區域，而難以監測整體煤礦生產環境，從而難以實現理想的效果。隨著技術應用的越來越先進化和創新化，應用場強定位技術和時間定位技術能夠實現定位精度的提升，從而實現煤礦生產需要。其中，時間定位法即檢測信號傳輸時間，以及結合信號傳輸速率能夠對信號傳輸距離進行計算。以電磁波形式傳輸信號能夠擺脫煤礦生產環境的制約，結合傳輸的信號能夠實時定位工作者，且把檢測目標的信息位置進行數據投影，能夠讓管理者分析煤礦工作者的分布狀況，以便于組織和派遣工作。而場強定位技術即分析傳輸信號時的衰減程度，從而對人員分布的位置進行計算，以及結合煤礦坐標位置和監測站精準定位工作者。然而，在傳輸信號時期衰減程度受到環境的制約，像是煤礦斷面彎曲程度、巖壁表面、管道、管線、機電設備等，造成其測量精準度存在誤差。為了優化信號傳輸問題，確保測量精度的提升，技術人員應設計節點位置、實施場強對比，以及標定空間等，從而為場強定位帶來有效的根據或指導。當然，因為其具備復雜的工藝，所以造成監測成本增加，工作者需要科學、合理地應用這種定位技術。

2.2 監測技術

煤礦生產環境或空間具備半封閉性特點，通常在缺乏完善的煤礦通風系統情況下，易爆易燃的甲烷等氣體會形成，如果工作者不當操作，那么會點燃氣體，形成事故，從而危害人身安全。在監測礦井甲烷含量的情況下通常應用熱催化監測、熱導監測、激光監測等技術，在有針對性監測礦井工作環境的基礎上能夠實現監測效率的提升，且能夠讓工作者實現設計有關的防范策略。應用激光監測技術監測氣體甲烷的情況下可以借助傳感器對煤礦氣體進行實時性取樣，能夠顯著加速監測進程，具備加快的響應速度，以及內部元件具備較長的生命周期，然而，其環境因素會影響其測量精度，以及安裝環節具備較高的成本。通過激光理論監測的系統涵蓋紅外線傳感監測技術，其運行理論類似激光監測技術，然而，溫度環境因素會影響其傳輸波長。而熱導監測技術結合傳感器采集氣體，在監測濃度較高的氣體中非常適用，其安裝環節的成本較小，且主要應用熱催化監測技術，結合監測濃度的多少進行分類，然而，其重點是監測濃度較高的氣體甲烷，即其監測范圍比較狹窄，在監測濃度較低的氣體時可能形成較大的誤差。熱催化監測技術借助傳感器監測濃度較低的氣體甲烷的情況下，其在采樣氣體中的甲烷含量常常不到5%時才能夠確定其精度，然而，其響應不夠迅速，且內部元件不具備較長的生命周期，以及內部催化劑具備毒性特點，在有效統一熱導監測技術和熱催化監測技術的基礎上能夠互補兩種監測手段的優勢，從而可以監測更大范圍的氣體濃度。

2.3 線測傳輸技術

作為一種常用的煤礦技術，線測傳輸技術顯得至關重要，其分為無線傳輸和有線傳輸這兩種技術方式。由于煤礦生產環境比較復雜，實時監控的困難顯著增加，因此，在傳輸信息時線測傳輸技術的應用現代非常有必要。其中，有線傳輸技術借助線纜連接主機和系統，能夠安全傳輸信息，在布置線纜的基礎上能夠調控傳輸距離，并且能夠對內部設備開展區域性的供電，然而，因為線纜較為固定，移動設備的供電中因為設備的移動性而使電纜的可操控性降低，這不利于工作效率的提升。鑒于此，技術工作者應用無線傳輸技術，即安裝傳感器設備，這樣可以無線傳輸信息數據，并且使線纜安裝環節需要的防護策略減少。傳感器設備的運行中要求內部電源系統進行供電，因此，應定期檢測傳感器電量，實時對內部電源進行更換，從而確保其持續運行。

2.4 生產自動化系統

煤礦生產自動化系統重點涵蓋集控檢修和集控自動這兩種功能，這兩種功能可以實現煤礦生產中皮帶間閉環控制和單條皮帶控制，自動化系統的應用使煤礦生產中的人力負荷顯著減輕。在具體操作自動化系統的情況下應把煤倉作為分界點，盡量地使人力資源和生產成本減小，進而實現自動化技術應用性能的提升。

2.5 安全監控數字系統

作為自動化技術應用的關鍵方面，安全監控數字系統是為了有效確保煤礦生產的安全性和規范化，安全監控數字化系統被廣泛應用于現代煤礦生產中，系統整體涵蓋場地顯示設備、傳輸設備、機房設備等，在應用數字監控技術時相關管理者或操作者能夠直接借助機房設備把握場地的施工現狀，進而可以實時發現施工場地的問題，且在第一時間對場地提供相應的技術指導，確保煤礦生產正常進行。

2.6 應急保障系統

煤礦應急保障系統是為了聯合發揮安全保障系統、應急通信系統、指揮中心的作用確保施工場地的安全性。在施工場地出現影響安全生產的問題或安全隱患的情況下，能夠借助煤礦應急保障系統指揮現場，進而有效地確保煤礦安全生產，確保煤礦施工風險的減小。

2.7 生產調度和通訊綜合信息中心

生產調度和通訊綜合信息中心具備的功能模塊是程控交換機、工業電視系統、生產檢測系統、無線通訊系統等，該中心旨在引導管理這快速把握煤礦的一系列突發狀況，確?？茖W、有效、及時進行生產調度和控制。其中，生產檢測系統主要應用KJ70 主機，大屏顯示器設計在調度臺前面，可以對系統進行檢測，開停傳感器與監控分站都設計在煤礦的一系列節點部位，監控人員可以對傳感器檢測信息和監控分站及時回傳的視頻信息的異常與否進行定時反饋，生產的實時動態直接呈現在大屏顯示器上，引導管理者迅速把控基層生產情況。工業電視系統的組成部分是各種攝像儀和監視器，根據煤礦大小和實際需求決定攝像儀和監視器數量，相關設備借助通訊光纜相一系列節點控制平臺傳輸信號，然后節點控制平臺控制設備儀器開展生產工作，并且中控臺實施居中調度，在信息收集的過程中能夠結合無線通訊或程控電話輔助處理監控節點的一系列突發情況，確?；鶎迎h境中可以迅速傳輸一系列信息數據。

3 信息化背景下煤礦自動化技術應用水平的提升措施

（1）改進與完善煤礦自動化技術。技術本身的先進程度直接決定應用質量和效率。為了更有效地應用煤礦自動化技術，煤礦企業應改進與完善自動化技術。例如，煤礦生產環境較為惡劣，危險性較高，定位工作的開展能夠奠定后續場地監測的良好基礎。如果生產環節存在問題，企業也能夠迅速開展救援工作。為此，煤礦企業先應改進自動定位系統，確保精準定位工作者的位置。（2）注重培訓人員和強化技術管理。在確保煤礦自動化技術的先進性前提條件下，還應確保有效地應用相關技術，以及規避技術應用環節存在的一系列缺陷或問題，而要想達到此目的，應培訓人員和強化技術管理，為企業建設一支專業的技術人才和管理人才團隊。企業應培養各個方面的技術人才，確保所有流程的技術人員可以熟練地把控技術操作的整體環節，即所有流程的技術人員能夠真正把控自身負責的方面或范圍，防范失誤操作現象。并且，企業應培訓技術管理人員。當然，企業在招聘人員關口即要求管理工作崗人員具備相應的專業技能和知識，禁止普通管理人才開展技術管理工作，結合如此的方式可以確保技術管理水平的提升，并且可以為生產隊伍提供相應的技術支持。（3）注重煤礦自動化技術的投資。不管是招聘技術人才和管理人才，還是吸收技術，都要求相應的資金支持，當今煤礦生產競爭愈演愈烈，造成利潤降低，然而，只有確保煤礦生產中應用尤為先進的技術，才可以提升市場競爭優勢。為此，煤礦企業在生產經營中應高度關注先進技術的資金投入。

4 信息化背景下煤礦自動化技術的發展趨勢

4.1 智能一體化發展

煤礦生產中應用監控設備能夠實現工作效率的提升，以及使人工作業量減少，然而，在智能化開采中面臨短板。技術人員需要研究智能化領域，確保設備能夠進行自動化、智能化開采，以及結合操作者的控制確保一體化流程目標實現，這樣不但能夠實現工作效率的提升，而且可以實現生產風險的降低。并且，應創新智能分析、遠程操控、設備導航等技術，以使設備之間的協調運行水平提升。此外，技術人員還需要研發煤礦傳輸設備，調試雷達和激光測距，確保其發揮無人駕駛作用，從而實現工作效率的提升。

4.2 數據信息化發展

基于網絡信息技術的持續進步影響下，信息數據能夠實現云儲存，技術人員可以結合大數據采集和劃分信息，再與據庫信息進行比較，能夠分析問題形成向導。此外，技術人員需要結合大數據系統、綜合地把握煤礦生產，設計有關的方案，確保煤礦生產的安全。此外，因為固有安全監測系統的精準性較低，所以安全監測系統會逐步提升預警災害的能力，從而使預警的精準性提升。

4.3 機器可視化發展

煤礦生產條件往往集聚較多電磁干擾、噪音大、煙塵多、灰暗、設備振動幅度大等，在優化有關技術的情況下需要實現設備監控性能的提升，結合可視化技術實時操作設備?？梢暬夹g的應用能夠觀察煤礦生產的內部環境狀況，像是機器可視化技術能夠在礦場設備運行監控、煤倉儲備監控、值班待崗、車輛導航控制中應用，以使整體工作效率大大提升?？傊诔掷m融合先進科技的基礎上，能夠智能化操作機械設備，從而模擬人類的動作或行為。

5 結語

綜上所述，各個領域都普遍地應用信息技術，其推動了社會文明的進步。煤礦生產中應結合具體工作需求和發展現狀選用信息技術，應用自動化技術不但能夠提升工作效率和質量，而且能夠提升生產安全性。在后續的發展中，基于信息化技術支持的煤礦自動化技術能夠更好地服務于煤礦生產，從而實現煤礦資源開采效率的提升。