智能礦山下的煤礦機電技術管理創新

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摘要：智能礦山是數字技術背景下的產物，隨著信息時代的到來，數字技術、互聯網技術與各種無線傳感器被廣泛應用于煤礦開采與礦山安全管理工作中，從而有效提高了煤礦安全開采效率。從基礎視角來看，實現智能礦山安全管理目標，必須注重基于智能礦山的煤礦機電技術管理創新機制，為煤礦資源的安全開采奠定充分的技術保障。

關鍵詞：智能礦山；煤礦機電技術；管理；創新

創新智能礦山的煤礦機電技術管理機制，確保煤炭資源的安全開采，就需要充分引入PLC技術、DCS技術、FCS技術、大數據技術、智能化技術、計算機自動化技術和云計算技術，努力實現煤炭資源安全開采自動化，并積極構建智能礦山自動化監控平臺。本文將簡單介紹智能礦山的基本定義，并從引入各種自動化技術，實現煤炭資源的安全開采，構建自動化監控平臺等三個方面綜合探討智能礦山的煤礦機電技術管理創新模式。

1智能礦山的基本定義

智能礦山屬于信息時代背景下的數字技術模擬礦山，與真實礦山結構以及開采狀態極為相似。近年來，隨著礦山智能化技術的不斷發展，煤礦企業采用各種智能化管理技術積極構建智能礦山管理平臺，通過運行該平臺對礦山進行可視化管理，以便于實現對煤礦開采工作的安全控制。從整體架構來看，智能礦山管理平臺是由“生產與感知”、“數據接入交換”、“數據處理”、“應用與決策”和“多維展示”等結構體系組合而成，其中，“生產與感知”又細分為測量定位系統、工業視頻系統、安全監測系統、自動化系統、輔助監測系統。“數據接入交換”有三大結構類型——結構化數據、半結構化數據、非結構化數據，一般來講，結構化數據為實時數據，即熱數據；半結構化數據為增量數據，即溫數據；非結構化數據為離線數據，即冷數據。“數據處理”包括數據清洗、數據匯總、數據關聯、指標計算、合并寬測。“應用與決策”主要組成系統包括地質保障系統、安全保障系統、生產執行系統、礦山ERP系統和應急救援系統。“多維展示”主要包括領導駕駛艙、三維虛擬礦山、礦山綜合門戶、礦山安全預警和礦山數據資產。

2基于智能礦山的煤礦機電技術管理創新模式

2.1引入各種自動化技術

基于智能礦山的煤礦機電技術屬于高度集成技術，集合了多種技術優勢。從整體結構來分析，在煤礦資源開采工作中常用的自動化技術主要包括七種分支技術：一是PLC技術，PLC技術主要是采用嵌入式控制模式、回路調節模式和順序控制模式來完善數據信息儲存、傳輸、數據計算和時間限定功能；二是DCS技術，DCS技術主要應用于煤炭設備連續工作過程中，具體應用方案是運用連接嵌入模式在監控設備中設置高檔微機與工控機，優化動態數據交互功能，收集煤炭設備運行信息；三是FCS技術，FCS技術主要應用于智能儀表設置中，該技術具備良好的調制作用，同時，FCS技術會聯合其他分支技術控制設備運輸，做好材料下放工作；四是大數據技術，將大數據技術應用于煤炭開采設備之中能夠全面提取設備運行數據，并通過構建數據庫對所有數據信息進行分類整合與管理，做好各種信息記錄工作，其次，煤炭企業可以通過運用大數據技術來分析數據信息，根據分析結果制定最佳方案，對本企業煤炭設備機電自動化技術實施進一步改善。

2.2實現煤炭資源的安全開采

實現煤炭資源的安全開采，須充分發揮安全自動化開采技術在煤炭開采設備中的應用價值，應配備安全采煤自動化技術、電控自動化技術和安全支撐自動化技術設備。安全采煤自動化技術主要是通過啟動采煤設備來開采煤炭資源，無須人工開采；電控自動化技術具有重要輔助作用，即通過電控來確保設備的安全運轉；安全支撐自動化技術能夠營造安全的開采環境，設備能夠根據開采面積的變化自行移動，自動控制安全支架，在開采區域搭建安全支撐體系。

2.3構建自動化監控平臺

做好煤礦資源開采作業，提高安全自動化開采技術質量，健全煤炭設備自動化系統，科學搭建自動化監控平臺，必須充分利用大數據技術全面優化優化煤炭設備運行監控平臺搭建技術路線，完善平臺功能。當代大數據技術是繼信息技術的新發展成果，該技術具有4V特征，分別是Volume（海量數據規模）、Velocity（數據高速流轉）、Variety（數據類型多樣化）、Value（數據價值巨大）。目前，大數據已成為一種方法論和價值觀，引起了人類思維的變化和各行業的變革。通過分析和挖掘海量數據能夠優化巨大產品服務體系，加強對產品的深度認知。從宏觀層次來分析，大數據時代對人類思維的轉變著重體現在三個方面：一是人類在分析數據時不再只依據小樣本數據，會借助大數據技術對所有相關數據進行深度分析；二是不僅追求微觀數據的精確性，而且注重宏觀數據的洞察力；三是不只關注傳統因果關系，而且會辯證分析所有相關關系，并將分析結果應用于實踐工作中。此外，大數據技術會應用先進的傳感設備與超強的計算能力對現實世界、虛擬化世界與虛實相結合的世界中的海量數據進行深度挖掘與精確解析，做出正確的行為判斷，制定最佳決策。對于當代智能礦山建設工作來講，大數據技術所支持的“數據接入交換”、“數據處理”、“應用與決策”和“多維展示”等系統結構中分類各種海量數據，使數據信息轉變為可傳遞、可量化和可捕捉的數字，推進煤礦資源安全開采工作與監控工作的關系步入數字化，同時，也推動了煤礦開采行業的變革。但不可忽視的是，最初所收到的數據信息屬于煤礦開采大數據的基礎內容，在加工信息的過程中，需要從各種數據中挖掘有價值的數據，組建煤礦開采技術模型，辨析開采動態的安全與否，這樣方能提取最有價值的數據信息。從信息分析、信息挖掘和信息處理等三大過程來看，數據技術所支持的煤礦開采安全監督管理工作會從起初的Data（數據）逐次演變為Information（信息）、Knowledge（知識）和Wisdom（智慧）。對原始數據（Data）進行挖掘會將其轉變為有價值的信息（Information），進一步提取和綜合分析會生成知識（Knowledge），經過實踐應用會將知識升級到Wisdom（智慧）層次，從而有效推動智能礦山與煤礦安全開采監督工作的數字化建設。其次，從宏觀層次來分析，設計完整的自動化監控平臺技術路線，必須分別設計煤炭設備自動化控制系統、智能化監控網絡與數據決策支持系統，處理好這三者的銜接關系。自動化控制系統屬于前饋系統，是決策支持系統的智能化升級。此外，決策支持系統組合模塊與功能包括構建大數據庫、收集和分析數據信息、數據倉儲挖掘、異常預報預警、工藝模擬優化和故障診斷與修復。

最終，自動化控制系統會將反饋數據一并輸入智能化監控網絡之中。而且，智能化監控網絡應具備兼容性與獨立性，這樣方能實現不同監控信息的同步訪問。再次，煤炭設備自動化監控平臺須包括自動運行功能、煤炭開采處理過程管控功能、工況優化功能、信息挖掘功能、異常感知功能和故障修復功能。與此同時，在搭建煤炭設備自動化監控平臺的過程中，必須堅持三項標準設計原則：一是總體結構設計原則，在設計過程中，必須充分借助自動化控制技術和人工智能技術對平臺系統進行總體設計，然后，依次做好平臺系統設計、模塊設計、重要基礎設計、監測布局設計和軟硬件配置設計等工作；二是功能化設計原則，設計師應堅持求真務實的方針，注重優化平臺系統功能，做好各項功能模塊的技術研發工作，結合標準要求，適當拓展業務，加強軟硬件設備的開放性、通用性和標準性，擴大硬件存儲容量，優化軟件接口，以此促進系統升級與數據信息共享；三是通訊保障自動化原則，設計師應根據煤炭資源工作量，構建煤炭設備運行通訊網絡，為煤礦資源開采區域設備配置通訊網，并借助中心服務器促進平臺網絡的互聯性。另外，在信息時代，搭建煤炭設備運行自動化監控平臺，須重視加強監控平臺信息化建設。在此環節，煤炭企業應根據各分支系統的不同功能，依次做好三步工作：一是搭建信息集中管理平臺，組建統一的數據庫，將自動控制系統所采集的數據信息、煤炭資源開采效率、檢測報告分析結果等進行分類管理，一并收入生產大數據庫之中；二是實現數據自動化分析，自動生成趨勢顯示結果，使煤炭設備技術參數、煤炭開采質量參數、開采過程參數、設備運行參數與能耗數據信息能在監控平臺中自動生成動態趨勢報表或者分析圖；三是建立自動化標準管理系統，優化異常報警功能，煤炭企業應充分利用智能化技術設計采集數據與設備安全標準的自動比對程序，確保該程序能根據采集的數據，對設備運行情況進行評價、并判斷異常征兆，自動將預警信息及時發送給煤礦企業管理人員。

3結束語

綜上所述，全面推動基于智能礦山的煤礦機電技術管理創新，必須充分引進各種安全自動化技術，科學配備安全采煤自動化技術、電控自動化技術和安全支撐自動化技術設備，構建自動化監控平臺。

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作者：喬海林 單位：晉煤集團晉圣公司機電部