華亭煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 趙 杏 高婭靜

截止至2019年末全國煤礦采煤機(jī)械化程度已達(dá)到78.5%，全國已建成200多個(gè)智能化采煤工作面；2020年全國煤礦采煤機(jī)械化程度達(dá)85%以上。機(jī)械化程度的提高對煤礦機(jī)電設(shè)備的智能化管理提出了更高要求。

1 智能化煤礦相關(guān)概念

1.1 定義及內(nèi)涵

智能化煤礦主要是指結(jié)合現(xiàn)代化的眾多先進(jìn)技術(shù)結(jié)合，包括互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能以及自動(dòng)控制等智能化的技術(shù)裝備等，結(jié)合現(xiàn)代化煤礦工程當(dāng)中的開發(fā)技術(shù)，形成深度融合的高效作業(yè)形式。在煤礦當(dāng)中形成全面自主感知、高效互聯(lián)、自主學(xué)習(xí)、智能化的分析決策等先進(jìn)保障。在煤礦中的智能化技術(shù)設(shè)備應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對于各項(xiàng)技術(shù)信息的動(dòng)態(tài)化檢測保障，協(xié)同作業(yè)環(huán)境構(gòu)成精細(xì)化的可控智能應(yīng)用系統(tǒng)。

在智能化煤礦中實(shí)施的開采作業(yè)、巷道挖掘、運(yùn)輸?shù)确矫嬉愿又悄芑募夹g(shù)實(shí)施管理，保障整體煤礦的作業(yè)安全基礎(chǔ)上實(shí)施有效的煤礦管理。并且針對于在煤礦中涉及到的通風(fēng)、排水、供電等機(jī)電設(shè)備的使用等都能夠以智能化的技術(shù)保障形成高效的運(yùn)行效果，促進(jìn)煤礦高質(zhì)量生產(chǎn)，促進(jìn)煤礦生產(chǎn)的現(xiàn)代化進(jìn)程，以先進(jìn)技術(shù)保障促進(jìn)各項(xiàng)設(shè)備以及作業(yè)環(huán)節(jié)呈現(xiàn)出自動(dòng)化表現(xiàn)，擺脫了以往需要人工進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的現(xiàn)象[1]。

1.2 智能化煤礦的組成部分

在智能化煤礦當(dāng)中，由于復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境，需要更加安全的作業(yè)保障，因此結(jié)合現(xiàn)代化的眾多新進(jìn)技術(shù)形成了良好的智能化管理效果，從而形成了智能化的煤礦形式。

基于基礎(chǔ)的智能化煤礦進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在智能化生產(chǎn)系統(tǒng)以及智能化監(jiān)控系統(tǒng)的集中應(yīng)用下構(gòu)成了智能化的煤礦，在生產(chǎn)過程當(dāng)中結(jié)合智能遙感系統(tǒng)，對生產(chǎn)涉及到的地理環(huán)境信息以及供電、排水、運(yùn)輸?shù)葘?shí)施智能化的信息采集并結(jié)合煤礦實(shí)際情況制定智能化的作業(yè)方案，保障生產(chǎn)速率的同時(shí)，形成安全生產(chǎn)效果。同時(shí)在礦井作業(yè)環(huán)境當(dāng)中借助智能化的紅外線傳感器對井下危險(xiǎn)源進(jìn)行識別，并配備智能防火裝置以及智能監(jiān)控裝置，及時(shí)對井下作業(yè)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，保障有序?qū)嵤┎傻V作業(yè)的基礎(chǔ)上遠(yuǎn)程控制作業(yè)安全。

2 煤礦機(jī)電設(shè)備智能化管理關(guān)鍵技術(shù)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要是通過傳感器嵌入到煤礦中的各個(gè)生產(chǎn)裝備中，然后將各部分整合起來實(shí)現(xiàn)人與物的充分整合。然后通過計(jì)算機(jī)技術(shù)對工作人員、裝備設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)管理和調(diào)控，從而有效提高礦內(nèi)作業(yè)效率。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用能夠使煤礦內(nèi)生產(chǎn)信息實(shí)時(shí)完成交互傳輸，提高煤礦生產(chǎn)運(yùn)行的穩(wěn)定性。工人在進(jìn)行作業(yè)時(shí)能夠及時(shí)得知其他工人的具體情況和設(shè)備運(yùn)行情況，方便其合理安排作業(yè)順序。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具備綜合協(xié)同的功能，可將各子系統(tǒng)的生產(chǎn)信息和數(shù)據(jù)匯總之后，協(xié)調(diào)礦內(nèi)生產(chǎn)工作，實(shí)時(shí)預(yù)測井下可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)按情況及時(shí)對作業(yè)人員發(fā)出撤離指令。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和技術(shù)經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展價(jià)格優(yōu)勢比較明顯，可在保留原有設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行安裝，資金投入成本較低。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是煤礦機(jī)電設(shè)備智能化管理的關(guān)鍵性技術(shù)之一，目前發(fā)展情況比較成熟，但在實(shí)際運(yùn)用過程中仍需注意傳感器的安裝情況。物聯(lián)網(wǎng)體系的建立需要煤礦企業(yè)招募精通相關(guān)專業(yè)的人才，保證技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果[2]。

2.2 大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)

煤礦開采過程有設(shè)備復(fù)雜、作業(yè)人員多、環(huán)境較為危險(xiǎn)、作業(yè)空間范圍有限等特點(diǎn)，在煤礦開采作業(yè)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的相關(guān)數(shù)據(jù)，給數(shù)據(jù)的分析處理工作帶來了難度。因此智能煤礦機(jī)電設(shè)備需要應(yīng)用大數(shù)據(jù)手段對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)開展分析與處理，通過上述工作總結(jié)生產(chǎn)規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)更好的指導(dǎo)后續(xù)開采工作。例如在采煤工作中的傾斜角度、開采速度等；以及在原煤運(yùn)輸時(shí)的膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸速度、放煤給煤重量、液壓支架支護(hù)阻力等。都可通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對其進(jìn)行系統(tǒng)分析，找到最佳的工作方式，并將數(shù)據(jù)和結(jié)果傳輸給煤礦管理人員達(dá)到智能化開采的目的。

大數(shù)據(jù)技術(shù)具有多量、快速的優(yōu)勢，能夠?qū)γ旱V生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，相對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式具有很大的提升。通過大數(shù)據(jù)分析之后可運(yùn)用人工智能技術(shù)分析數(shù)據(jù)結(jié)果然后快速給出科學(xué)的處理改進(jìn)方案，與人工決策方式相比，運(yùn)用人工智能技術(shù)具有節(jié)省時(shí)間、結(jié)果科學(xué)等諸多優(yōu)勢。

2.3 云計(jì)算云存儲(chǔ)技術(shù)

利用云計(jì)算技術(shù)能夠在煤礦生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)利用線上資源進(jìn)行分析處理，并且不用投入資金用于計(jì)算設(shè)施建設(shè)和維護(hù)。在科學(xué)分析和處理數(shù)據(jù)的同時(shí)，還具有總體資金投入少、效率高等優(yōu)勢。對于煤礦生產(chǎn)和機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)能夠按照使用付費(fèi)，減少了企業(yè)負(fù)擔(dān)。云計(jì)算技術(shù)能為煤礦機(jī)電設(shè)備中物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用提供更加強(qiáng)有力的保障。

云存儲(chǔ)技術(shù)是通過線上云端的方式對生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類儲(chǔ)存，有利于煤礦生產(chǎn)數(shù)據(jù)保存的完整性[3]。需要調(diào)取某項(xiàng)數(shù)據(jù)時(shí)操作難度低、數(shù)據(jù)保存非常準(zhǔn)確完整。云存儲(chǔ)技術(shù)能夠與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)協(xié)調(diào)運(yùn)用，達(dá)到優(yōu)秀的生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析處理效果，從而實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)電系統(tǒng)生產(chǎn)的健康智能化管理。

云計(jì)算技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備健康智能化領(lǐng)域中應(yīng)用的特點(diǎn)、優(yōu)勢、劣勢分別為：超大規(guī)模。降低成本/安全威脅；通用性。更新快/知識產(chǎn)權(quán)；高擴(kuò)展性。容量大/影響聲譽(yù)；準(zhǔn)確性。性能增強(qiáng)/控制不足。

3 煤礦機(jī)電設(shè)備智能化管理系統(tǒng)

3.1 機(jī)電設(shè)備智能化管理系統(tǒng)的組成部分

在煤礦機(jī)電設(shè)備的智能化管理系統(tǒng)當(dāng)中存在著多種部分組成，為了保障相關(guān)設(shè)備能夠處于智能化的應(yīng)用效果，需要制定更為全面的智能化管理機(jī)制，才能夠有效保障各項(xiàng)機(jī)電設(shè)備的良好運(yùn)行性能。結(jié)合實(shí)際來講，在一般情況下的煤礦機(jī)電設(shè)備當(dāng)中主要是以采掘裝備、支護(hù)裝備以及運(yùn)輸裝備等組成的，其中有關(guān)于液壓泵、液壓馬達(dá)、電機(jī)、減速箱以及傳感器等都?xì)w納在全新的智能化管理系統(tǒng)管理范圍當(dāng)中。對現(xiàn)階段的實(shí)際煤礦作業(yè)環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行研究，智能化機(jī)電設(shè)備管理機(jī)制屬于初步引用階段，因此只能夠?qū)ζ渲械牟糠蛛姍C(jī)實(shí)施智能化管理。

具體來講，在煤礦機(jī)電設(shè)備的智能化管理系統(tǒng)當(dāng)中實(shí)施管理的具體流程包括對于各項(xiàng)設(shè)備信息的采集，進(jìn)而將眾多的設(shè)備資料以及運(yùn)行數(shù)據(jù)等集中整合形成全面的管理檔案，最后結(jié)合完善的數(shù)據(jù)檔案等對機(jī)電設(shè)備實(shí)施管理以及維護(hù)。

在整體管理系統(tǒng)當(dāng)中構(gòu)建的大數(shù)據(jù)中心能夠儲(chǔ)存大量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，基于系統(tǒng)當(dāng)中新增的傳感器能夠?qū)υO(shè)備實(shí)施實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測，提取所有設(shè)備的特征，并智能診斷其運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測設(shè)備運(yùn)行故障等問題，并及時(shí)發(fā)出警示提醒相關(guān)人員實(shí)施有效的監(jiān)管與維護(hù)。同時(shí)在該智能化管理系統(tǒng)當(dāng)中存在著尤為重要的兩部分結(jié)構(gòu)，基于本地檢測終端以及井上調(diào)度中心的構(gòu)成，在現(xiàn)有感知系統(tǒng)以及新增傳感器的合力作用下，以可視化的監(jiān)測效果對各個(gè)機(jī)電設(shè)備實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測，通過本地終端監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄险{(diào)度中心后對各項(xiàng)設(shè)備存在的故障問題實(shí)施有效分析后，自動(dòng)輸出設(shè)備故障評定，最終對設(shè)備形成智能化的管理維護(hù)建議。

煤礦機(jī)電設(shè)備智能化管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)中心及井上控制中心的作用分別為：采掘設(shè)備。數(shù)據(jù)采集/故障診斷；支護(hù)設(shè)備。提取特征/信息統(tǒng)籌；傳感設(shè)備。狀態(tài)監(jiān)測/維修指導(dǎo)；運(yùn)輸設(shè)備。智能診斷/總體評價(jià)。

3.2 煤礦機(jī)電設(shè)備智能化診斷系統(tǒng)

煤礦機(jī)電設(shè)備智能化診斷的基礎(chǔ)是信息采集和設(shè)備故障采集的完善，必須要求在關(guān)鍵點(diǎn)位的傳感器能夠正常發(fā)揮作用實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。之后通過建模的方式展開具體分析工作，準(zhǔn)確識別系統(tǒng)運(yùn)行故障。故障的診斷主要包括旋轉(zhuǎn)機(jī)械和控制系統(tǒng)兩個(gè)主要部分的診斷。

具體診斷方法需要分步驟進(jìn)行，首先，要對傳感器進(jìn)行布置并分析其性能、維修信息、使用壽命；第二，要分析故障特征，通過對傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、分析故障機(jī)理、分析故障影響；第三，協(xié)同診斷，通過對關(guān)鍵部件的收集、分析故障產(chǎn)生緣由等展開分析等方式。診斷要有數(shù)據(jù)的支持和運(yùn)用科學(xué)的分析技術(shù)，才能有效保障診斷系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行，對故障隱患問題的處理的處理準(zhǔn)確科學(xué)。智能化診斷工作是對前期數(shù)據(jù)采集工作的匯總也是后續(xù)維修的基礎(chǔ)，智能化的診斷工作應(yīng)由技術(shù)人員結(jié)合相關(guān)科學(xué)技術(shù)手段完成，積極發(fā)揮二者的工作優(yōu)勢。

3.3 煤礦機(jī)電設(shè)備智能化維修系統(tǒng)

根據(jù)煤礦機(jī)電設(shè)備智能化診斷的具體結(jié)果，對設(shè)備的表征和狀況進(jìn)行詳細(xì)的劃分，以便后續(xù)維修工作的進(jìn)行?？梢罁?jù)具體的設(shè)備故障和維修方案數(shù)據(jù)，建立煤礦機(jī)電設(shè)備智能化維修系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)細(xì)分故障類型并制定相應(yīng)的維修方案。一旦發(fā)生機(jī)電設(shè)備故障能夠快速及時(shí)的開展維修工作，保障煤礦生產(chǎn)的安全。對固定的維修設(shè)備和區(qū)域，要規(guī)定具體工作人員定期完成相關(guān)檢修工作，對重點(diǎn)部位安排專人維護(hù)。對于設(shè)備調(diào)試工作，要出臺相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范指導(dǎo)規(guī)范，增強(qiáng)技術(shù)人員的操作規(guī)范性。建立專門的數(shù)據(jù)庫，錄入每次維修的原因、方法、維修效果等。建立數(shù)據(jù)庫能夠形成規(guī)范和準(zhǔn)確的事故處理標(biāo)準(zhǔn)，為故障提供最佳處理方案。

在開展設(shè)備維修過程中，可尋求運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段為維修工作提供技術(shù)支持。例如利用大數(shù)據(jù)、人工智能手段，在故障發(fā)生后短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出優(yōu)質(zhì)的解決方案。

由于人工智能技術(shù)是通過算法分析的方式解決故障的，需要經(jīng)過成千上萬次的計(jì)算才能夠得出結(jié)論，與傳統(tǒng)依靠技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)判斷的維修方式相比具有可靠性高誤差更小等優(yōu)點(diǎn)。另外云計(jì)算技術(shù)能夠?yàn)槊旱V機(jī)電設(shè)備健康智能化系統(tǒng)的建立提供算法支持，在維修之后可通過云計(jì)算創(chuàng)造虛擬模型的方式模擬預(yù)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。通過引入新技術(shù)的方式能夠助力攻克維修工作難點(diǎn)和煤礦機(jī)電設(shè)備健康智能化管理系統(tǒng)的快速建立。

4 提升煤礦機(jī)電設(shè)備智能化管理系統(tǒng)的措施

要想提升煤礦機(jī)電設(shè)備智能化管理系統(tǒng)的重要一點(diǎn)就是提升專業(yè)職工的素質(zhì)和能力，智能化管理系統(tǒng)對職工的專業(yè)性要求和素質(zhì)要求更高，煤礦機(jī)電設(shè)備智能化管理系統(tǒng)的相關(guān)人才較少，所以要想提升智能化管理系統(tǒng)，最主要的就是做好人才培養(yǎng)。首先，可充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，開展多種方式結(jié)合的培訓(xùn)模式，可在工作期間組織職工參加集中培訓(xùn)，以講座等形式對職工的知識技能進(jìn)行培訓(xùn)，在下班后可利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過建立智能化管理系統(tǒng)學(xué)習(xí)交流群或者推送公眾號等形式進(jìn)行統(tǒng)一學(xué)習(xí)，借助網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)還有助于資料的共享，職工之間還可更方便地互相交流。

在培訓(xùn)期間，要鼓勵(lì)職工具有創(chuàng)新意識，定期召開專業(yè)人員的講座大會(huì)，或者專業(yè)職工培訓(xùn)，在大會(huì)或培訓(xùn)中如果有職工能夠提供出對智能化管理系統(tǒng)有創(chuàng)新作用的好點(diǎn)子，要進(jìn)行大力的獎(jiǎng)勵(lì)，并設(shè)置創(chuàng)新小組，將想法付諸行動(dòng)，檢驗(yàn)可行性。同時(shí)還要充分發(fā)揮高技術(shù)職工的帶頭作用，可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置一師帶一途，高技術(shù)的職工可幫助并帶領(lǐng)技術(shù)水平稍微薄弱但是潛力較大的職工進(jìn)行學(xué)習(xí)和進(jìn)步，在培訓(xùn)學(xué)習(xí)期間，如果高技術(shù)的職工能夠充分發(fā)揮其作用，幫助到后進(jìn)的職工，應(yīng)當(dāng)給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)，以激勵(lì)其繼續(xù)努力的熱情和積極性。在培訓(xùn)期間還可適當(dāng)舉辦比賽，在切磋中一起成長，讓職工能夠在比賽中發(fā)現(xiàn)自己的長處和不足，激發(fā)其斗志和繼續(xù)奮斗的動(dòng)力。

綜上，本文基于我國目前煤礦機(jī)電設(shè)備發(fā)展?fàn)顩r和現(xiàn)有科學(xué)及技術(shù)，為煤礦機(jī)電設(shè)備智能化管理系統(tǒng)的建設(shè)提供可行性設(shè)想。運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等技術(shù)為其提供技術(shù)支持，通過設(shè)計(jì)運(yùn)行系統(tǒng)、智能化診斷、智能化維修管理的方式實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備安全管理的目標(biāo)。