徐國(guó)棟 王棟 成凱武

摘要：針對(duì)煤礦智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則展開(kāi)分析，討論了智能化開(kāi)采系統(tǒng)、智能化安全監(jiān)控系統(tǒng)、智能化生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)、智能化通信系統(tǒng)在復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦生產(chǎn)活動(dòng)中的應(yīng)用要點(diǎn)，分析了煤礦智能化系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)信息孤島問(wèn)題、標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題及綜合管理問(wèn)題的出現(xiàn)原因和應(yīng)對(duì)措施，其目的在于充分發(fā)揮煤礦智能化系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，保證煤礦生產(chǎn)活動(dòng)的正常推進(jìn)。

關(guān)鍵詞：煤礦?智能化系統(tǒng)?復(fù)雜地質(zhì)條件?智能化通信系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：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(chǎn)活動(dòng)經(jīng)常會(huì)遇到復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造，這會(huì)威脅整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)的安全進(jìn)行。將智能化系統(tǒng)引入煤礦生產(chǎn)活動(dòng)中，會(huì)在恰當(dāng)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(zhì)雷達(dá)所傳遞的無(wú)線電波，來(lái)確定煤礦工作面地質(zhì)條件和作業(yè)條件，利用計(jì)算機(jī)軟件建立可靠的煤層地質(zhì)模型，利用模型直觀查看煤礦分布情況，擬定合理的開(kāi)采設(shè)備工作路徑方案，保證設(shè)備工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。

1煤礦智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

基于煤礦所處環(huán)境的復(fù)雜特性，在智能化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循以下原則。

（1）服務(wù)性原則。所設(shè)計(jì)的智能化系統(tǒng)應(yīng)滿足煤礦安全生產(chǎn)、高效生產(chǎn)等要求，引入系統(tǒng)后可以服務(wù)于整個(gè)煤礦的生產(chǎn)過(guò)程，并且能夠站在全局角度完成統(tǒng)籌規(guī)劃。（2）先進(jìn)性原則。在智能化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要在保證系統(tǒng)安全可靠的基礎(chǔ)上，積極引入更先進(jìn)的技術(shù)與設(shè)備，使系統(tǒng)整體先進(jìn)性得到有效提升。（3）經(jīng)濟(jì)性原則。在系統(tǒng)建設(shè)活動(dòng)中，需要考慮其是否可以滿足正常運(yùn)行要求，同時(shí)也要綜合考慮所建立系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，以降低系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中投入的經(jīng)濟(jì)成本。（4）數(shù)據(jù)共享性原則。在整個(gè)智能化系統(tǒng)的建設(shè)中，數(shù)據(jù)共享是主要工作內(nèi)容。搭建數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，使用通用的開(kāi)發(fā)平臺(tái)與接口，保證所建立系統(tǒng)的可拓展性與可維護(hù)性，從而消除煤礦信息的孤島問(wèn)題，為煤礦生產(chǎn)活動(dòng)提供可靠服務(wù)。

2煤礦智能化系統(tǒng)的具體應(yīng)用

煤礦智能化系統(tǒng)組成示意圖如圖1所示，下面對(duì)具體內(nèi)容展開(kāi)細(xì)致化論述。

2.1智能化開(kāi)采系統(tǒng)

2.1.1地面控制系統(tǒng)

在整個(gè)智能化開(kāi)采系統(tǒng)中，地面控制系統(tǒng)屬于重要的組成部分，這也是保證復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦開(kāi)采活動(dòng)順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。地面控制系統(tǒng)采集的所有數(shù)據(jù)，會(huì)基于數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)直接傳輸?shù)较到y(tǒng)中，借助系統(tǒng)中的控制軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類與整合，以此滿足系統(tǒng)運(yùn)行的要求?；诘玫降奈恢们€信息，擬定相應(yīng)的采煤機(jī)路徑規(guī)劃，以此來(lái)保證整個(gè)調(diào)度活動(dòng)的有序進(jìn)行，達(dá)到相應(yīng)的控制目標(biāo)。

2.1.2支架電液控制系統(tǒng)

建立支架電液控制系統(tǒng)的主要作用是能夠在復(fù)雜地質(zhì)條件下根據(jù)開(kāi)采要求，對(duì)液壓支架的工作情況進(jìn)行科學(xué)化協(xié)調(diào)。同時(shí)，所建立的系統(tǒng)在應(yīng)用中，還可以用于承擔(dān)工作面數(shù)據(jù)傳輸工作，以滿足不同情況下的系統(tǒng)控制要求。電液控制系統(tǒng)采用最先進(jìn)的以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制方式，通過(guò)傳感器確定液壓支架的狀態(tài)，如油缸行程、油缸壓力以及支架高度，控制液壓主閥執(zhí)行單架動(dòng)作或成組動(dòng)作。

2.1.3精準(zhǔn)定位系統(tǒng)

在煤礦開(kāi)采活動(dòng)中，采煤機(jī)屬于重要的生產(chǎn)工具。為了保證采煤機(jī)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，需要建立采煤機(jī)精準(zhǔn)定位系統(tǒng)，即基于定位信息完成設(shè)備工作狀態(tài)控制，保證系統(tǒng)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。在具體運(yùn)行中，利用各類傳感器采集采煤機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，利用通信系統(tǒng)將信息傳輸?shù)较嚓P(guān)平臺(tái)中，以滿足數(shù)據(jù)雙向通信需求。在系統(tǒng)的具體應(yīng)用中，通過(guò)積極引入陀螺儀、傳感器等設(shè)備，完成各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集工作，并基于數(shù)據(jù)綜合分析結(jié)果繪制相應(yīng)的位置曲線，從而定位采煤機(jī)的具體位置。

2.1.4工作面視頻系統(tǒng)

除上述提到的相關(guān)系統(tǒng)外，智能化開(kāi)采系統(tǒng)還需要使用工作面視頻系統(tǒng)。此類系統(tǒng)在應(yīng)用中的主要作用是對(duì)傳輸?shù)焦た仄脚_(tái)上的圖像和其他信息進(jìn)行展示。而且在平臺(tái)中，利用圖像識(shí)別與對(duì)比的方式，能更加高效地確定刮板運(yùn)輸機(jī)、支架座和煤層頂板等位置信息。根據(jù)獲取到的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，科學(xué)調(diào)整采煤機(jī)、液壓支架的工作參數(shù)，保證開(kāi)采過(guò)程中各類設(shè)備工作面的平直度，以提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。

2.2智能化安全監(jiān)控系統(tǒng)

2.2.1安全信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在智能化安全監(jiān)控系統(tǒng)中，安全信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)屬于非常重要的組成部分。此類系統(tǒng)在應(yīng)用中的主要作用，是對(duì)于煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)信息進(jìn)行采集與整合，以此判斷系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的安全性。安全信息監(jiān)測(cè)平臺(tái)也需要利用傳感器信息、圖像識(shí)別與對(duì)比，判斷刮板運(yùn)輸機(jī)、支架座等設(shè)備的工作穩(wěn)定性。

2.2.2工作面環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在智能化安全監(jiān)控系統(tǒng)中，工作面環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也會(huì)被使用，這也是保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要依據(jù)。此類系統(tǒng)在應(yīng)用中的主要作用，是對(duì)煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的周圍環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)。所得到的數(shù)據(jù)也會(huì)按要求被采集與整理，使存在的安全隱患得到及時(shí)處理，以保證煤礦生產(chǎn)過(guò)程的安全性。工作環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)會(huì)利用安裝在巷道、頂板等位置的傳感器來(lái)獲取壓力、溫度、瓦斯?jié)舛鹊葦?shù)據(jù)，判斷煤礦生產(chǎn)環(huán)境的安全性。若是發(fā)現(xiàn)了相關(guān)問(wèn)題，系統(tǒng)也會(huì)及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，從而創(chuàng)造更安全的煤礦生產(chǎn)環(huán)境。

2.2.3在線故障診斷系統(tǒng)

除上述提到的應(yīng)用系統(tǒng)外，在智能化安全監(jiān)控系統(tǒng)中，也會(huì)使用到在線故障診斷系統(tǒng)。此類系統(tǒng)在應(yīng)用中的主要功能，是及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理煤礦生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的故障問(wèn)題，從而降低故障問(wèn)題帶來(lái)的負(fù)面影響。在線故障診斷平臺(tái)會(huì)利用安裝在工作面設(shè)備上的各類傳感器采集煤礦生產(chǎn)期間的各類數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況的系統(tǒng)化分析，完成煤礦生產(chǎn)時(shí)運(yùn)行故障的實(shí)時(shí)判斷。

2.3智能化生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)

2.3.1設(shè)備工作監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在智能化生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)中，可靠的設(shè)備工作監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)被建立。系統(tǒng)在應(yīng)用中的主要功能是對(duì)煤礦設(shè)備工作過(guò)程中的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，包括溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)等，并利用信息技術(shù)提供的便利條件，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理。根據(jù)得到的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，了解設(shè)備目前的運(yùn)行工況，及時(shí)處理存在的設(shè)備故障問(wèn)題，降低設(shè)備故障帶來(lái)的不確定影響[1]。

2.3.2設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)

智能化生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)也需要基于實(shí)際生產(chǎn)需求，建立相匹配的設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)。系統(tǒng)在應(yīng)用中的主要功能是根據(jù)煤礦設(shè)備工作情況完成維護(hù)與運(yùn)行管理，以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命[2]。在具體工作中，系統(tǒng)會(huì)利用設(shè)備工作監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，判斷目前設(shè)備是否需要進(jìn)行維護(hù)。若是系統(tǒng)智能判斷設(shè)備需要進(jìn)行維護(hù)，那么此時(shí)系統(tǒng)則會(huì)對(duì)外發(fā)出提醒，提醒維養(yǎng)人員對(duì)目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)養(yǎng)護(hù)。待養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，產(chǎn)生的運(yùn)行信息也會(huì)被智能化處理，并以此判斷設(shè)備運(yùn)維質(zhì)量。

2.4智能化通信系統(tǒng)

2.4.1網(wǎng)絡(luò)綜合布線

在煤礦生產(chǎn)活動(dòng)中，每個(gè)系統(tǒng)和設(shè)備都需要利用光纜和電纜進(jìn)行連接，而綜合布線質(zhì)量會(huì)直接影響整個(gè)通信系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性?？偨Y(jié)以往的工作經(jīng)驗(yàn)，煤礦智能化系統(tǒng)運(yùn)行所需要布置的光纜類型包括工業(yè)環(huán)網(wǎng)光纜、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)光纜等。為保證系統(tǒng)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，需要在業(yè)務(wù)系統(tǒng)整合過(guò)程中，對(duì)光纜資源展開(kāi)系統(tǒng)化規(guī)劃與整合，以利于光纜后續(xù)運(yùn)維活動(dòng)的進(jìn)行。在具體的設(shè)計(jì)活動(dòng)中，基于光纜設(shè)計(jì)與施工標(biāo)準(zhǔn)完成綜合布線工作。例如：在網(wǎng)絡(luò)光纜敷設(shè)活動(dòng)中，會(huì)將數(shù)據(jù)中心作為起點(diǎn)，以此發(fā)散整個(gè)光纜[3]。

2.4.2通信管理系統(tǒng)

在整個(gè)智能化通信系統(tǒng)當(dāng)中，通信管理系統(tǒng)屬于重要的組成部分。從實(shí)際應(yīng)用情況看，所建立的分支系統(tǒng)與功能如下：（1）行政通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)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(jìn)。（2）調(diào)度通信系統(tǒng)。煤礦生產(chǎn)活動(dòng)所處環(huán)境的復(fù)雜程度較高，有時(shí)也會(huì)涉及設(shè)備工作調(diào)度、人員位置調(diào)度等工作，因此所建立的調(diào)度通信系統(tǒng)會(huì)覆蓋整個(gè)礦區(qū)工作面，保證調(diào)度活動(dòng)的及時(shí)性與有效性。（3）礦井無(wú)線通信系統(tǒng)。相較于有線通信系統(tǒng)，無(wú)線通信系統(tǒng)覆蓋范圍更廣，可以彌補(bǔ)有線系統(tǒng)中存在的不足，以保證整個(gè)通信過(guò)程的順暢性[4]。

2.4.3信息安全系統(tǒng)

除上述提到的相關(guān)系統(tǒng)外，在整個(gè)通信系統(tǒng)的建設(shè)活動(dòng)中，為了保證智能化系統(tǒng)傳輸信息的安全性，避免信息泄露帶來(lái)的相關(guān)隱患，也需要建立可靠的信息安全系統(tǒng)。在系統(tǒng)的具體建設(shè)活動(dòng)中，所應(yīng)用到的網(wǎng)絡(luò)安全策略會(huì)使用到設(shè)備安全、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全、聯(lián)網(wǎng)安全等一系列軟硬件安全措施，同時(shí)也會(huì)基于實(shí)際情況來(lái)部署網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)，而系統(tǒng)在應(yīng)用中也可以對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行保護(hù)，從而保證了整個(gè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)與子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的安全性?[5]。

3煤礦智能化系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)需注意的問(wèn)題

3.1信息孤島問(wèn)題

從目前的智能化系統(tǒng)建設(shè)情況來(lái)看，智能化系統(tǒng)的建設(shè)經(jīng)常會(huì)面臨信息孤島問(wèn)題，原因在于不同類型的生產(chǎn)工藝在實(shí)踐中很容易形成局部的“獨(dú)立島”。這些“獨(dú)立島”當(dāng)中的自動(dòng)化水平較高，但是各個(gè)島之間的聯(lián)系相對(duì)較少，無(wú)法對(duì)“島內(nèi)”的信息進(jìn)行完全共享，從而影響智能化系統(tǒng)功能的發(fā)揮[6]。

3.2標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題

從現(xiàn)階段的智能化系統(tǒng)建設(shè)情況來(lái)看，整個(gè)智能化系統(tǒng)的建設(shè)經(jīng)常會(huì)面臨標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題，原因在于煤礦企業(yè)在整個(gè)生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)活動(dòng)中，其標(biāo)準(zhǔn)化水平相對(duì)較低。智能化系統(tǒng)順利實(shí)施的基礎(chǔ)便是整個(gè)系統(tǒng)需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，以滿足活動(dòng)有序推進(jìn)的需求。針對(duì)此類問(wèn)題，需要先梳理所有系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程，并以此建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用體系。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煤礦智能化系統(tǒng)的應(yīng)用，可以更好地適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件下的生產(chǎn)需求，并且可以以此建立完整的煤礦生產(chǎn)體系，利用遠(yuǎn)程操作、自動(dòng)開(kāi)采、遠(yuǎn)程干預(yù)等途徑，完成復(fù)雜地質(zhì)條件下的生產(chǎn)活動(dòng)，以此提高各類資源的利用效率。接下來(lái)，智能化系統(tǒng)也會(huì)積極引入先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備，以滿足智慧運(yùn)營(yíng)需求，有序推動(dòng)煤礦安全生產(chǎn)活動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

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