煤礦智能化系統在復雜地質條件下的應用探討

徐國棟 王棟 成凱武

摘要：針對煤礦智能化系統設計原則展開分析，討論了智能化開采系統、智能化安全監控系統、智能化生產設備系統、智能化通信系統在復雜地質條件下煤礦生產活動中的應用要點，分析了煤礦智能化系統應用時信息孤島問題、標準化問題及綜合管理問題的出現原因和應對措施，其目的在于充分發揮煤礦智能化系統應用優勢，保證煤礦生產活動的正常推進。

關鍵詞：煤礦?智能化系統?復雜地質條件?智能化通信系統

中圖分類號：TD712

Exploration?of?the?Application?of?the?Intelligent?Coal?Mine?System?in?Complex?Geological?Conditions

XU?Guodong1??WANG?Dong1??CHENG?Kaiwu2

（1.Jining?Energy?Comprehensive?Law?Enforcement?Detachment;2.Jining?Jinqiao?Coal?Mine，Jining，Shandong?Province，?272000?China）

Abstract：?This?paper?analyzes?the?design?principles?of?the?intelligent?coal?mine?system，?discusses?the?application?points?of?the?intelligent?mining?system，?intelligent?safety?monitoring?system，?intelligent?production?equipment?system?and?intelligent?communication?system?in?coal?mine?production?activities?in?complex?geological?conditions，?and?analyzes?the?causes?and?countermeasures?of?information?island，?standardization?and?comprehensive?management?problems?in?the?application?of?the?intelligent?coal?mine?system，?aiming?to?fully?leverage?the?application?advantages?of?the?intelligent?coal?mine?system?and?ensure?the?normal?progress?of?coal?mine?production?activities.

Key?Words：?Coal?mine;?Intelligent?system;?Complex?geological?conditions;?Intelligent?communication?system

煤礦生產活動經常會遇到復雜地質構造，這會威脅整個生產活動的安全進行。將智能化系統引入煤礦生產活動中，會在恰當位置布置壓力傳感器、溫度傳感器、粉塵傳感器、瓦斯傳感器、二氧化碳傳感器等儀器，利用地質雷達所傳遞的無線電波，來確定煤礦工作面地質條件和作業條件，利用計算機軟件建立可靠的煤層地質模型，利用模型直觀查看煤礦分布情況，擬定合理的開采設備工作路徑方案，保證設備工作狀態的穩定性。

1煤礦智能化系統設計原則

基于煤礦所處環境的復雜特性，在智能化系統的設計中應遵循以下原則。

（1）服務性原則。所設計的智能化系統應滿足煤礦安全生產、高效生產等要求，引入系統后可以服務于整個煤礦的生產過程，并且能夠站在全局角度完成統籌規劃。（2）先進性原則。在智能化系統的設計中，需要在保證系統安全可靠的基礎上，積極引入更先進的技術與設備，使系統整體先進性得到有效提升。（3）經濟性原則。在系統建設活動中，需要考慮其是否可以滿足正常運行要求，同時也要綜合考慮所建立系統的經濟性，以降低系統建設過程中投入的經濟成本。（4）數據共享性原則。在整個智能化系統的建設中，數據共享是主要工作內容。搭建數據共享平臺，使用通用的開發平臺與接口，保證所建立系統的可拓展性與可維護性，從而消除煤礦信息的孤島問題，為煤礦生產活動提供可靠服務。

2煤礦智能化系統的具體應用

煤礦智能化系統組成示意圖如圖1所示，下面對具體內容展開細致化論述。

2.1智能化開采系統

2.1.1地面控制系統

在整個智能化開采系統中，地面控制系統屬于重要的組成部分，這也是保證復雜地質條件下煤礦開采活動順利進行的基礎。地面控制系統采集的所有數據，會基于數據傳輸平臺直接傳輸到系統中，借助系統中的控制軟件對數據進行分類與整合，以此滿足系統運行的要求。基于得到的位置曲線信息，擬定相應的采煤機路徑規劃，以此來保證整個調度活動的有序進行，達到相應的控制目標。

2.1.2支架電液控制系統

建立支架電液控制系統的主要作用是能夠在復雜地質條件下根據開采要求，對液壓支架的工作情況進行科學化協調。同時，所建立的系統在應用中，還可以用于承擔工作面數據傳輸工作，以滿足不同情況下的系統控制要求。電液控制系統采用最先進的以太網現場總線控制方式，通過傳感器確定液壓支架的狀態，如油缸行程、油缸壓力以及支架高度，控制液壓主閥執行單架動作或成組動作。

2.1.3精準定位系統

在煤礦開采活動中，采煤機屬于重要的生產工具。為了保證采煤機工作狀態的穩定性，需要建立采煤機精準定位系統，即基于定位信息完成設備工作狀態控制，保證系統工作狀態的穩定性。在具體運行中，利用各類傳感器采集采煤機運行數據，利用通信系統將信息傳輸到相關平臺中，以滿足數據雙向通信需求。在系統的具體應用中，通過積極引入陀螺儀、傳感器等設備，完成各類基礎數據的采集工作，并基于數據綜合分析結果繪制相應的位置曲線，從而定位采煤機的具體位置。

2.1.4工作面視頻系統

除上述提到的相關系統外，智能化開采系統還需要使用工作面視頻系統。此類系統在應用中的主要作用是對傳輸到工控平臺上的圖像和其他信息進行展示。而且在平臺中，利用圖像識別與對比的方式，能更加高效地確定刮板運輸機、支架座和煤層頂板等位置信息。根據獲取到的數據分析結果，科學調整采煤機、液壓支架的工作參數，保證開采過程中各類設備工作面的平直度，以提高整個結構的穩固性。

2.2智能化安全監控系統

2.2.1安全信息監測系統

在智能化安全監控系統中，安全信息監測系統屬于非常重要的組成部分。此類系統在應用中的主要作用，是對于煤礦生產過程中的各項信息進行采集與整合，以此判斷系統運行狀態的安全性。安全信息監測平臺也需要利用傳感器信息、圖像識別與對比，判斷刮板運輸機、支架座等設備的工作穩定性。

2.2.2工作面環境監測系統

在智能化安全監控系統中，工作面環境監測系統也會被使用，這也是保證系統安全運行的重要依據。此類系統在應用中的主要作用，是對煤礦生產過程中的周圍環境數據進行檢測。所得到的數據也會按要求被采集與整理，使存在的安全隱患得到及時處理，以保證煤礦生產過程的安全性。工作環境監測平臺會利用安裝在巷道、頂板等位置的傳感器來獲取壓力、溫度、瓦斯濃度等數據，判斷煤礦生產環境的安全性。若是發現了相關問題，系統也會及時采取措施進行處理，從而創造更安全的煤礦生產環境。

2.2.3在線故障診斷系統

除上述提到的應用系統外，在智能化安全監控系統中，也會使用到在線故障診斷系統。此類系統在應用中的主要功能，是及時發現和處理煤礦生產過程中出現的故障問題，從而降低故障問題帶來的負面影響。在線故障診斷平臺會利用安裝在工作面設備上的各類傳感器采集煤礦生產期間的各類數據。通過對設備運行情況的系統化分析，完成煤礦生產時運行故障的實時判斷。

2.3智能化生產設備系統

2.3.1設備工作監測系統

在智能化生產設備系統中，可靠的設備工作監測系統會被建立。系統在應用中的主要功能是對煤礦設備工作過程中的各類數據進行采集，包括溫度數據、壓力數據、電流數據等，并利用信息技術提供的便利條件，對這些數據進行整合處理。根據得到的數據處理結果，了解設備目前的運行工況，及時處理存在的設備故障問題，降低設備故障帶來的不確定影響[1]。

2.3.2設備運維管理系統

智能化生產設備系統也需要基于實際生產需求，建立相匹配的設備運維管理系統。系統在應用中的主要功能是根據煤礦設備工作情況完成維護與運行管理，以延長設備的使用壽命[2]。在具體工作中，系統會利用設備工作監測系統采集的數據，判斷目前設備是否需要進行維護。若是系統智能判斷設備需要進行維護，那么此時系統則會對外發出提醒，提醒維養人員對目標設備進行系統養護。待養護結束后，產生的運行信息也會被智能化處理，并以此判斷設備運維質量。

2.4智能化通信系統

2.4.1網絡綜合布線

在煤礦生產活動中，每個系統和設備都需要利用光纜和電纜進行連接，而綜合布線質量會直接影響整個通信系統的工作穩定性。總結以往的工作經驗，煤礦智能化系統運行所需要布置的光纜類型包括工業環網光纜、監測系統光纜等。為保證系統工作狀態的穩定性，需要在業務系統整合過程中，對光纜資源展開系統化規劃與整合，以利于光纜后續運維活動的進行。在具體的設計活動中，基于光纜設計與施工標準完成綜合布線工作。例如：在網絡光纜敷設活動中，會將數據中心作為起點，以此發散整個光纜[3]。

2.4.2通信管理系統

在整個智能化通信系統當中，通信管理系統屬于重要的組成部分。從實際應用情況看，所建立的分支系統與功能如下：（1）行政通信系統。該系統的主要功能是保證行政部門之間可以保持信息的暢通性，便于各種行政工作安排的順利推進。（2）調度通信系統。煤礦生產活動所處環境的復雜程度較高，有時也會涉及設備工作調度、人員位置調度等工作，因此所建立的調度通信系統會覆蓋整個礦區工作面，保證調度活動的及時性與有效性。（3）礦井無線通信系統。相較于有線通信系統，無線通信系統覆蓋范圍更廣，可以彌補有線系統中存在的不足，以保證整個通信過程的順暢性[4]。

2.4.3信息安全系統

除上述提到的相關系統外，在整個通信系統的建設活動中，為了保證智能化系統傳輸信息的安全性，避免信息泄露帶來的相關隱患，也需要建立可靠的信息安全系統。在系統的具體建設活動中，所應用到的網絡安全策略會使用到設備安全、網絡安全、數據安全、聯網安全等一系列軟硬件安全措施，同時也會基于實際情況來部署網絡安全系統，而系統在應用中也可以對相關信息進行保護，從而保證了整個自動化網絡與子系統運行狀態的安全性?[5]。

3煤礦智能化系統應用時需注意的問題

3.1信息孤島問題

從目前的智能化系統建設情況來看，智能化系統的建設經常會面臨信息孤島問題，原因在于不同類型的生產工藝在實踐中很容易形成局部的“獨立島”。這些“獨立島”當中的自動化水平較高，但是各個島之間的聯系相對較少，無法對“島內”的信息進行完全共享，從而影響智能化系統功能的發揮[6]。

3.2標準化問題

從現階段的智能化系統建設情況來看，整個智能化系統的建設經常會面臨標準化問題，原因在于煤礦企業在整個生產工藝和生產活動中，其標準化水平相對較低。智能化系統順利實施的基礎便是整個系統需要進行標準化建設，以滿足活動有序推進的需求。針對此類問題，需要先梳理所有系統的標準化作業流程，并以此建立相應的標準化應用體系。

4結語

綜上所述，煤礦智能化系統的應用，可以更好地適應復雜地質條件下的生產需求，并且可以以此建立完整的煤礦生產體系，利用遠程操作、自動開采、遠程干預等途徑，完成復雜地質條件下的生產活動，以此提高各類資源的利用效率。接下來，智能化系統也會積極引入先進技術和先進設備，以滿足智慧運營需求，有序推動煤礦安全生產活動。

參考文獻

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[3] 李彥輝，張有為，胡玉龍.煤礦智能化系統在復雜地質條件下的應用探討[J].陜西煤炭，2022，41（1）：113-117.

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