智能采礦機械設備配置的集成與優化

關鍵詞：智能采礦機械設備；系統配置；集成與優化

1.智能化采掘運輸系統概述

1.1智能化采掘運輸系統的定義與構成

智能化采掘運輸系統作為先進的工程系統，其目的在于將現代科技與智能裝備相結合，提升礦山開采與輸送的效率、安全性與可持續性[1]。智能采礦裝備、智能傳感器、實時數據分析和智能交通設備是組成智能采礦交通的關鍵。機械化采礦裝備是實現智能采礦與運輸的基礎，可代替人工作業，降低作業人員的人身安全隱患。通過采用智能化的傳感技術，可以實現對礦山地質、設備、環境等多個方面的實時監測，為實現礦山生產過程中的實時動態管理與控制奠定基礎。

1.2系統集成與優化的必要性

建設智能采掘運輸系統既是一種簡單的工藝疊加，也是一種綜合和優化的過程[2]。通過系統整合，可以將系統中的各子系統有機地結合起來，達到無縫傳輸與共享的目的，從而提升整個系統的效能。通過優化，可以使資源利用最大化，可以降低能耗、減少廢棄物排放量，實現可持續發展的目的。為實現智能開采和輸送系統的靈活、可靠和經濟效率，必須進行系統的整合和優化。

2.可視化集成采礦CAD系統基本圖元集的構造

2.1基本圖元集的構造原則

在采礦CAD中，基本圖元集的構建對設計的難度、復雜程度以及工作量都有很大的影響[3]。一般說來，基本圖元集的構造要遵循以下原則：

（l）完備性原則。通過對基礎元素進行適當的合并和轉換，可以得到所要求的礦山施工圖紙；

（2）最小性原則。即盡量減少圖元素集合的數量，降低系統的設計難度；

（3）效率原則。也就是說，要確保繪制的速度越高，并且要盡可能地減少設計的時間；

（4）靈活性原則。即在基礎圖元集合的支撐下，使用者可以任意地擴充圖形系統，可以支持特定圖形的制作。

2.2可視化集成采礦CAD基本圖元的選擇

圖元亦稱輸出基元（outputprimitive），它是CAD系統進行操作和組成畫面（圖樣）的最基本的素材[4]。一幅畫面是由圖元所組成，是一套最基本、最常見的幾何體和文本集合。圖形元素集是指圖形生成過程中所需要的圖形元素集。

3.智能化采掘運輸系統集成設計

3.1系統集成總體框架

在煤礦智能采掘運輸系統綜合設計中，要保證各組成部分之間的協調工作和數據的順暢傳輸，必須有一個整體架構。在模塊化的基礎上，將整個開采過程分為采礦模塊、運輸模塊和數據處理模塊，各模塊之間相互獨立，但是通過一個通用的通信協議進行信息的交互。此外，還需要考慮系統的可靠性、安全性、可擴展性。各模塊均配有傳感器及執行機構，可實現實時監測及自動調節。在此基礎上，結合云計算、大數據等技術，高效地處理與分析所收集的數據，為決策提供強有力的支撐。在整個體系結構設計上，注重人機界面友好性，使得操作者可以很容易地把握系統的狀態，并能及時地處理各種問題，確保煤礦安全高效穩定地生產。

3.2硬件設備集成方案

為了保證各個硬件裝置能夠高效地協同工作，實現數據的順暢傳輸，必須采用硬件一體化的方法。在礦山自動裝備綜合過程中，必須要注意裝備之間通信界面的一致性，保證各個裝備之間可以進行實時的信息交互。為了保證測量結果的可靠性，必須在硬件上進行高精度、高穩定的工作。就智能交通而言，自動駕駛車輛的感知與導航必須與整個系統密切結合，才能有效地進行交通及路線規劃。

3.3軟件平臺設計與集成

在智能采掘運輸系統的決策管理中，關鍵在于如何實現智能化的決策與信息處理。在此情況下，針對實時數據的特點，提出了一種面向大規模實時數據處理與分析的新算法[5]。利用當前最先進的大數據與機器學習算法等方法，實現了對礦山環境中各種數據的迅速解析，為礦山的即時管理提供了支撐。

3.4數據交互與共享機制

由于機械自動化技術優越的性能、良好的質量和較低的成本，使其在煤礦機械裝備中得到了越來越多的應用。在煤礦生產中，將采礦工藝和機械化的自動控制相結合，既能減少采礦人員的勞動負荷，又能減少采掘費用；極大地提高了開采工作的效率，提高了企業的經濟效益。在煤礦機械裝備的設計、制作和機器自動控制方面，還有許多問題有待解決。在采礦模塊、運輸模塊、數據分析模塊等模塊間進行數據交換時，需要制定一套通用的數據規范與協議，確保其具有良好的兼容性和可理解性，以此來增強整體的穩定性。

4.結語

煤礦井下綜合智能開采與輸送系統的研究，使人們對這一領域的理解更加深刻。在此基礎上，建立了采礦—運輸—數據解析等多個功能模塊之間的高效協作，保證了整個采礦體系的完整性和靈活性。對此，提出了一種基于多個模塊的一體化設計方法，該方法可以在一定程度上提高設備性能。通過對該軟件平臺的設計和整合集成，實現了智能化判斷和數據加工，進而提高了該系統的智能化程度。

參考文獻：

[1]李乾.數字化智能化賦能煤炭企業轉型升級[N].中國煤炭報，2023-11-02（1）.

[2]馬友夫.煤礦采掘機械自動化與智能化研究[J].中國機械，2023（30）：47-50.

[3]肖磊.煤礦智能化建設實踐及采掘工作面關鍵技術探索[J].內蒙古煤炭經濟，2023（15）： 145-147.

[4]薛國華.煤礦智能化建設的探索與展望 [J].中國煤炭工業，2023（7）：21-23.

[5]黃鑫.加速礦山智能化 推動行業高質量發展[J].中國外資，2023（13）：52-53.

（作者單位：山西樓俊集團泰業煤業有限公司）