李興民

（陜煤集團神木張家峁礦業(yè)有限公司，陜西神木 719300）

煤礦機電設備的運行環(huán)境復雜，且其實際運行情況直接關系著煤礦生產(chǎn)質(zhì)量、效率以及安全性，因此，針對煤礦機電設備實施運行管理是必然選擇?，F(xiàn)階段，依托智能控制技術(shù)展開煤礦機電設備管理受到更多關注，值得深入探討。

1 智能控制技術(shù)在煤礦機電設備中的應用前景分析

自動化、智能化為當前以及未來煤礦機電設備、煤礦生產(chǎn)的主流發(fā)展趨勢，從這一角度來看，智能控制技術(shù)在煤礦機電設備以及煤礦生產(chǎn)中有著極為理想的應用前景，支持著智慧煤礦的加速建設，同時實現(xiàn)對煤礦機電設備運行以及煤礦生產(chǎn)安全的更好維護。

2 煤礦機電設備中智能控制技術(shù)的應用價值性分析

①優(yōu)化煤礦機電設備的整體運行效率。在煤礦機電設備中引入智能控制技術(shù)能夠促使煤礦機電設備的自我驅(qū)動系統(tǒng)表現(xiàn)出逐步完善的狀態(tài)，支持復雜任務的迅速、高質(zhì)量完成，降低煤礦機電設備實際運行過程中的故障問題發(fā)生概率、頻率，從而達到提升煤礦機電設備整體運行效率與平穩(wěn)程度的效果。②推動煤礦開采生產(chǎn)效率的持續(xù)提升。通過應用智能控制技術(shù)完成對煤礦機電設備運行的監(jiān)管與維護，能夠促使傳統(tǒng)的人工管控操作逐步由自動化、智能化控制所替代，實現(xiàn)運行決策的自動化生成，推動著實際煤礦機電設備運行以及煤礦開采生產(chǎn)效率的提高。③促進煤礦開采安全風險的明顯下降。智能控制技術(shù)在煤礦機電設備運行管理中的應用促使設備自動化監(jiān)管、遠程管理成為現(xiàn)實，不需要在井下以及工作現(xiàn)場安排更多的工作人員，降低人工巡檢次數(shù)，并逐步實現(xiàn)煤礦機電設備運行管理以及井下生產(chǎn)的無人化，因此在提高煤礦開采安全水平方面能夠顯現(xiàn)出較為理想的應用優(yōu)勢。

3 煤礦機電設備中智能控制技術(shù)的具體應用路徑

3.1 智能控制技術(shù)在采煤機中的應用

在智能控制技術(shù)的支持下，采煤機在實際的礦井開采作業(yè)中能夠通過智能感知和人工遠程實時干預，促使“智能+遠程干預”這種采煤新方法的建立與落實成為現(xiàn)實，切實做到在礦井開采作業(yè)中“一人巡視、無人操作”的可視化遠程干預型智能采煤。同時，基于智能控制技術(shù)的采煤機還可以實現(xiàn)智能調(diào)高和工作面智能矯直控制技術(shù)，結(jié)合數(shù)據(jù)、視頻、三維虛擬自動推送技術(shù)的利用，為遠程干預操作人員構(gòu)建起更加真實的工作環(huán)境，更好實現(xiàn)開采工作的“身臨其境”。

在實際礦井開采作業(yè)期間，相關工作人員可以根據(jù)生產(chǎn)工藝編制采煤程序，采煤機按照程序自動割煤，來實現(xiàn)采煤機記憶割煤+遠程干預。當支架跟機自動化功能轉(zhuǎn)入啟動狀態(tài)后，相應支架結(jié)構(gòu)可以迅速依托紅外接收器完成對采煤機實際位置的自動、精準確定，并結(jié)合預設參數(shù)做出一系列動作，包括自動拉架、推溜、收打護幫板等。依托基于智能控制技術(shù)的采煤機的應用，促使整個礦井開采作業(yè)過程逐步轉(zhuǎn)入全面自動化狀態(tài)，促使井下無人操作逐漸成為現(xiàn)實，只需要在地面安排專業(yè)人員完成生產(chǎn)程序設定、監(jiān)控及維修，即可實現(xiàn)礦井開采，提升礦井開采作業(yè)安全性以及實際工作效率的同時，避免產(chǎn)生更大的人工成本。

結(jié)合當前的生產(chǎn)實踐能夠了解到，通過應用基于智能控制技術(shù)的采煤機展開礦井開采作業(yè)，可以節(jié)約90%以上的人工成本，同時由于相應控制系統(tǒng)以及設備可以進行24h 持續(xù)不斷的運行與工作，不需要休息時間，同一天完成的工作量可以達到人工操作的3倍以上，因此能夠明顯提高煤礦的實際開采量，生產(chǎn)經(jīng)濟效益理想。

3.2 智能控制技術(shù)在通風設備中的應用

通風設備是保證煤礦井下作業(yè)人員生命安全的重要機電設備，其運行管理以及監(jiān)測工作的展開有著極高的現(xiàn)實價值，直接影響著礦井生產(chǎn)安全。為了確保通風設備能夠在井下生產(chǎn)期間長時間保持在正常穩(wěn)定運行的狀態(tài)，在當前的工作實踐中，可以利用智能控制技術(shù)落實對井下通風設備的監(jiān)管，促使在地面監(jiān)測井下風門的運行狀態(tài)、遠程控制風門的開啟與關閉等功能成為現(xiàn)實，以替代安排專業(yè)人員進入現(xiàn)場進行通風設備運行狀態(tài)的巡視，提升通風設備監(jiān)管工作的智能性。在此過程中，需要綜合利用自動化控制、網(wǎng)絡通訊、視頻監(jiān)測、智能管控、語音廣播通信等技術(shù)，促使井下風門的運行監(jiān)測、智能控制、遠程監(jiān)控、語音通話等功能逐步形成，并在實際的通風設備監(jiān)管控制中發(fā)揮出其重要作用，降低通風設備監(jiān)管控制實際工作量，提升工作效率。

在傳統(tǒng)的基于人工巡視的通風設備監(jiān)管控制中，需要安排專業(yè)人員定期對井下各地點風門進行巡視維護，風門出現(xiàn)故障時需多方逐級傳達后，巡檢工方可得知情況，而依托基于智能控制技術(shù)的通風設備及其配套監(jiān)管系統(tǒng)的應用，能夠明顯降低人工巡檢工作量，提升通風設備監(jiān)管控制工作的便捷程度。此時，一旦通風設備發(fā)生故障問題或是存在運行異常的現(xiàn)象，配套智能化監(jiān)管系統(tǒng)可以迅速收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息并將其傳遞至調(diào)動指揮中心，使值班人員及時掌握故障情況并組織處理，結(jié)合通風系統(tǒng)智能化監(jiān)管系統(tǒng)實現(xiàn)對故障診斷程序的遠程啟動，提升通風設備故障問題處理效率以及質(zhì)量水平，達到更好維護礦井生產(chǎn)通風設備運行安全性、平穩(wěn)性的效果。

3.3 智能控制技術(shù)在礦井提升設備中的應用

礦井生產(chǎn)環(huán)境存在著復雜性明顯的特點，且煤礦開采慣性大、速度快，因此在實際的井下開采生產(chǎn)中，投放提升設備是必然選擇，其運行狀態(tài)能夠?qū)φ麄€礦井生產(chǎn)的效率、質(zhì)量以及安全水平產(chǎn)生一定的影響，所以必須要著重落實對礦井提升設備運行的強化管控。通過在礦井提升設備中引入智能控制技術(shù)就能夠達到上述目標，可以達到驅(qū)動井下運輸設備運行穩(wěn)定性提升的效果，實現(xiàn)井下運輸設備運行監(jiān)測與管理工作的技術(shù)升級。依托雙PLC 完全控制技術(shù)、變頻矢量控制技術(shù)、通訊網(wǎng)絡技術(shù)等的綜合應用，能夠促使井下運輸設備的運行安全水平以及可靠程度表現(xiàn)出明顯提高的發(fā)展趨勢，促使井下運輸設備軟啟動、軟停車、連續(xù)平滑調(diào)速等功能成為現(xiàn)實，確保在不同提升工況條件下井下運輸設備均能夠保持正常運行的狀態(tài)，實現(xiàn)對井下運輸設備運行效率、管理控制精度的提升，也達到降低井下運輸設備實際制動能耗的效果，節(jié)能環(huán)保性更加明顯，也推動著對井下運輸設備運行的“無人值守”逐步成為現(xiàn)實。

在智能控制技術(shù)的支持下，可以自動實現(xiàn)對井下運輸設備運行狀態(tài)的檢查與監(jiān)管，迅速定位故障問題或是運行異常發(fā)生位置并落實優(yōu)化處理，實現(xiàn)井下運輸設備的長期性平穩(wěn)運行；而針對一些難以自動完成處理的故障問題，可以第一時間將現(xiàn)場情況匯報至相關工作人員，保證及時安排專業(yè)人員高效落實故障處理與井下運輸設備的檢修，從而達到更好維護井下運輸設備運行平穩(wěn)程度的效果，防止故障問題及其所造成負面影響的進一步擴大。同時，依托智能控制技術(shù)在井下運輸設備中的應用，還可以簡化工作流程，降低現(xiàn)實工作壓力，提高井下提升工作效率水平以及質(zhì)量水平。

3.4 智能控制技術(shù)在井下運輸設備中的應用

智能控制技術(shù)在井下運輸設備中的應用促使相應機電設備的“一鍵啟?！背蔀楝F(xiàn)實，支持對井下運輸設備的遠程控制，在提高井下運輸工作效率以及安全水平方面發(fā)揮出較為理想的作用。實踐中，依托環(huán)網(wǎng)與無線網(wǎng)絡系統(tǒng)、無線通訊、工作面視頻、工作面智能語音及控制等技術(shù)手段的綜合應用，實現(xiàn)對井下運輸設備遠距離監(jiān)控與控制的集成，完成對井下運輸設備實際運行情況的實時性監(jiān)測控制，全面、及時、準確掌握井下運輸設備的運行速度、環(huán)境溫度、堆煤情況以及是否發(fā)生運行異常與故障（包括皮帶撕裂、跑偏等），并以此為參考確定井下運輸設備的運行方案，落實對井下運輸設備的遠程啟動或是保護停車、緊急停車，從而達到有效規(guī)避井下運輸設備發(fā)生無效運轉(zhuǎn)或是產(chǎn)生設備磨損與損壞問題頻繁發(fā)生的效果。同時，在應用智能控制技術(shù)落實對井下運輸設備運行的監(jiān)管時，并不需要定期安排專業(yè)人員深入井下或是生產(chǎn)現(xiàn)場落實設備管理以及巡視，只需要在地面搭建控制中心并配置值班人員即可，真正意義上實現(xiàn)了對井下運輸設備運行的遠程監(jiān)控、監(jiān)管，推動整個煤礦生產(chǎn)工作效率以及智能化水平的提升，有效達到減少井下運輸設備運行故障發(fā)生概率的效果，在維護井下運輸設備運行以煤礦生產(chǎn)安全平穩(wěn)性方面也發(fā)揮出較為理想的應用優(yōu)勢。

3.5 智能控制技術(shù)在礦井生產(chǎn)機電設備綜合管理中的應用

智能控制技術(shù)在煤礦機電設備中的應用促使對所有設備安全運行的集成化、統(tǒng)一化管理成為現(xiàn)實，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)、數(shù)字孿生技術(shù)、“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”、現(xiàn)實增強技術(shù)等，驅(qū)動著以“煤礦設備自動化系統(tǒng)管控云平臺+煤礦智能化綜合解決方案”為核心的智慧煤礦綜合管控平臺（圖1）的搭建，為煤礦機電設備的全生命周期管理提供良好的技術(shù)與平臺支持，實現(xiàn)煤礦機電設備的運行自動化、運維智能化、故障處理實時化及動態(tài)化、管理運營智能化與數(shù)據(jù)化，驅(qū)動著煤礦生產(chǎn)及管理的智慧化發(fā)展。

圖1 智慧煤礦綜合管控平臺總體方案設計

對于智慧煤礦綜合管控平臺而言，其煤礦監(jiān)控與自動化系統(tǒng)中的主要通風機監(jiān)控系統(tǒng)、壓風機監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦排水監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)、帶式輸送機運輸監(jiān)控系統(tǒng)、立井提升監(jiān)控系統(tǒng)、斜井提升監(jiān)控系統(tǒng)等21個子系統(tǒng)與22個煤礦安全生產(chǎn)經(jīng)營管理信息子系統(tǒng)、安全管控系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入，實現(xiàn)各個子系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)互通、數(shù)據(jù)共享，打造“智慧煤礦大腦”解決方案，并對外形成標準化、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口和通信協(xié)議。在該系統(tǒng)的支持下，煤礦機電設備的三維運行監(jiān)控、管網(wǎng)管理可視化、設備運行過程可視化及應急遠程響應成為現(xiàn)實，且在實際的煤礦機電設備使用管理階段，能夠確保智能化管理操作貫穿于煤礦機電設備使用壽命的全過程，從煤礦機電設備的需求申請、采購、使用、備件庫存、檢修、保養(yǎng)、潤滑、三預報警、故障維修直到設備淘汰的整個過程中，對煤礦機電設備實施全面合理的管理和監(jiān)控。根據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，該平臺可使煤礦連續(xù)生產(chǎn)保障能力（煤炭產(chǎn)量）提升10%～30%，設備使用壽命提升30%，人員減少5～10名，設備保障次生災害降低30%。

4 結(jié)束語

自動化、智能化為當前以及未來煤礦機電設備、煤礦生產(chǎn)的主流發(fā)展趨勢，且在煤礦機電設備運行管理以及煤礦生產(chǎn)中應用智能控制技術(shù)有著極高的價值性。智能控制技術(shù)的使用優(yōu)勢明顯，支持著采煤機、通風設備、礦井提升設備、井下運輸設備等煤礦機電設備運行管控的智能化、自動化建設，加速推進了煤礦機電設備運行管理的無人化發(fā)展以及煤礦生產(chǎn)的智能化發(fā)展，為智慧煤礦建設提供了技術(shù)支持。