智能化技術對煤礦機電運輸?shù)挠绊?/h1>
2020-09-10 22:55:32張國攀
交通科技與管理 2020年10期
張國攀
摘 要：近年來，我國整體經(jīng)濟建設發(fā)展迅速，人們生活水平的提高，使得我國對于能源的需求與日俱增，煤礦智能化是煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術支撐和必由之路.我國煤礦賦存條件復雜多樣，煤炭行業(yè)發(fā)展面臨一系列難題和挑戰(zhàn)，必須走新智能綠色開發(fā)與清潔高效利用發(fā)展之路，發(fā)展先進產(chǎn)能、淘汰落后產(chǎn)能是行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必要條件。
關鍵詞：智能化技術;煤礦機電運輸;影響
中圖分類號：TD634 文獻標識碼：A
0 引言
隨著我國整體經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，我國各行業(yè)迎來新的發(fā)展空間和發(fā)展機遇，使我國快速進入現(xiàn)代化發(fā)展階段。大部分煤礦機電運輸已經(jīng)完成了智能化和無人化，但是在無人化智能工作方面依然存在問題，其中忽視軟件和控制系統(tǒng)情況比較常見，使用的輸送設備具有一定的隨機性，合理使用發(fā)電和輸送硬件設備，對于軟件設備設計也需要重視，只有這樣才能整體完成煤炭行業(yè)的智能化、一體化以及標準化。
1 在礦井提升機系統(tǒng)中的應用
對礦井作業(yè)效果的提升來說，提升機具有十分重要的意義。煤礦井下系統(tǒng)程序繁多且運行速度較高，因此，煤礦設備在使用過程中很容易受到影響。雖然大部分礦井企業(yè)都根據(jù)實際情況制定了完善的保護方案，但是實際效果不佳。通過合理應用自動化技術，能夠提高提升機的問題自診能力，對設備內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行簡化，使其更具簡單安全的特點。從目前的實際情況來看，我國在數(shù)字化提升方面的研究已取得很大進展。
2 技術與裝備保障
我國煤機裝備制造經(jīng)過40多年的發(fā)展，實現(xiàn)了液壓支架、采煤機、掘進機、運輸設備等成套采掘裝備的國產(chǎn)化，支撐了煤礦綜合機械化水平的極大提高，為煤礦智能化奠定了較好基礎。但是，智能化技術與裝備保障不足仍是煤礦智能化建設的“瓶頸”。煤礦智能化建設亟待在新基建、新技術、新材料、新裝備、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)上不斷取得突破。要針對煤礦智能化核心技術與裝備加強攻關，從關鍵技術的基礎理論、關鍵元器件、智能傳感器、智能決策與控制技術、特殊材料與制造工藝、智能制造技術、設備的適應性與可靠性關鍵技術等方面開展產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新，不斷研發(fā)新裝備，為智能化煤礦建設提供可靠的技術與裝備保障。
3 以“一個平臺”為核心，提供數(shù)據(jù)支撐
煤礦安全生產(chǎn)管控一體化平臺包含調(diào)度中心，既要完成調(diào)度任務，也要完成控制任務，是煤礦安全生產(chǎn)的“大腦”，所有安全生產(chǎn)問題都要在平臺上解決，因此是智能化建設的核心，要重點建設?！耙粋€平臺”集成匯聚井上下各分支系統(tǒng)監(jiān)控點的視頻流、數(shù)據(jù)流和信息流，與礦區(qū)各子系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接，將安全生產(chǎn)管理和控制運行在一個管理平臺，基于統(tǒng)一的編碼標準和采集標準，采用工業(yè)軟件、地理信息系統(tǒng)、人工智能、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)分析等新一代智能化技術，實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)設備的數(shù)據(jù)采集、多源數(shù)據(jù)融合、生產(chǎn)過程控制、生產(chǎn)設備運維、決策分析管理、故障聯(lián)動報警、信息引導發(fā)布、移動互聯(lián)App等功能。
4 智能化工作面設計的關鍵技術
由于工作面附近的粉塵濃度過高且光線比較暗，必須采用具有很強防塵能力的鏡頭和低亮度感光元件，通?？梢圆捎肅CD元件的感光元件。井下衛(wèi)星定位信號比較弱，很難對設備進行定位，為此采用慣性導航的方式來進行綜采工作面的定位。穩(wěn)定的圍巖控制是實現(xiàn)安全開采的根本，這就要求液壓支架具有足夠的工作阻力。為此，需要對液壓支架與圍巖的自適應控制、采煤機的自適應控制進行研究。為了使液壓支架與圍巖具有一定的自適應能力，需要液壓支架能對工作面的頂板應力進行實時的測量，并對工作阻力做出調(diào)整。目前，液壓支架與圍巖相互作用的機理比較復雜，這使得對圍巖的自適應控制具有一定的難度。智能化開采的關鍵在于使綜采工作面設備具有一定的自主學習能力，能根據(jù)實際情況做出最有利的判斷。對于機械設備而言，“大腦”指的是微處理器和智能學習算法，而智能學習算法則是實現(xiàn)自主學習的關鍵。雖然現(xiàn)在開發(fā)了一些智能算法，例如人工神經(jīng)網(wǎng)絡算法、模糊算法以及混沌算法等，但是這些算法都有著其特有的使用環(huán)境。
5 危險源智能感知與預警技術
制約因素：井下開采存在頂板、瓦斯、水、火、粉塵等多種災害，目前均已實現(xiàn)了實時監(jiān)測，但受制于災害發(fā)生機理不明確，監(jiān)測數(shù)據(jù)類型單一、精度低和可靠性差，致使井下危險源感知、識別、預警和控制等方面存在較多的技術壁壘。5G技術將延時精確控制在10 ms內(nèi)，滿足了采集礦井下實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的需求。通過5G網(wǎng)絡實現(xiàn)井下各感知節(jié)點的互聯(lián)互通，從而實現(xiàn)礦井下監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集。
6 在監(jiān)控、監(jiān)測系統(tǒng)中的應用
煤礦監(jiān)控系統(tǒng)和煤礦作業(yè)安全之間有著緊密聯(lián)系，系統(tǒng)監(jiān)控質(zhì)量直接影響煤礦開采效果。我國煤礦事業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展雖然取得了良好成績，但是在系統(tǒng)監(jiān)控和測試等方面依然存在問題。在早期發(fā)展階段，我國將重點放在了自主研發(fā)方面，使用的監(jiān)控系統(tǒng)基本都是國外引進的。在之后的發(fā)展過程中，我國煤炭企業(yè)更加重視科學技術融入，此方面的研究力度也正在逐漸增加，最終實現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)的自主研發(fā)，在技術和監(jiān)控效果方面也不斷突破，使最終效果得到了優(yōu)化和升級。這為煤礦企業(yè)開展高質(zhì)量的礦井工作調(diào)度提供保障，并實現(xiàn)了對礦井開采作業(yè)具體情況的掌握，進而提升了煤礦開采作業(yè)安全性。
7 結(jié)語
綜上所述，煤礦機電運輸需要建立智能化傳輸系統(tǒng)和井下無人化軌道，在運輸過程中需要融合數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，整體籌劃無人化智能工作面，只有這樣才能不斷增加設備管理水準，提升礦井作業(yè)安全性。
參考文獻：
[1]李二小.淺談無人化的智能煤礦機電運輸撕帶故障[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2019，39（03）：35-36.
[2]張龍.煤礦機電運輸安全管理探討[J].山東工業(yè)技術，
2018（16）：241-242.
[3]劉廣俠.煤礦機電運輸安全管理和隱患預防分析[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2017（12）：5-6.
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關鍵詞：智能化技術;煤礦機電運輸;影響
中圖分類號：TD634 文獻標識碼：A
0 引言
隨著我國整體經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，我國各行業(yè)迎來新的發(fā)展空間和發(fā)展機遇，使我國快速進入現(xiàn)代化發(fā)展階段。大部分煤礦機電運輸已經(jīng)完成了智能化和無人化，但是在無人化智能工作方面依然存在問題，其中忽視軟件和控制系統(tǒng)情況比較常見，使用的輸送設備具有一定的隨機性，合理使用發(fā)電和輸送硬件設備，對于軟件設備設計也需要重視，只有這樣才能整體完成煤炭行業(yè)的智能化、一體化以及標準化。
1 在礦井提升機系統(tǒng)中的應用
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2 技術與裝備保障
我國煤機裝備制造經(jīng)過40多年的發(fā)展，實現(xiàn)了液壓支架、采煤機、掘進機、運輸設備等成套采掘裝備的國產(chǎn)化，支撐了煤礦綜合機械化水平的極大提高，為煤礦智能化奠定了較好基礎。但是，智能化技術與裝備保障不足仍是煤礦智能化建設的“瓶頸”。煤礦智能化建設亟待在新基建、新技術、新材料、新裝備、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)上不斷取得突破。要針對煤礦智能化核心技術與裝備加強攻關，從關鍵技術的基礎理論、關鍵元器件、智能傳感器、智能決策與控制技術、特殊材料與制造工藝、智能制造技術、設備的適應性與可靠性關鍵技術等方面開展產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新，不斷研發(fā)新裝備，為智能化煤礦建設提供可靠的技術與裝備保障。
3 以“一個平臺”為核心，提供數(shù)據(jù)支撐
煤礦安全生產(chǎn)管控一體化平臺包含調(diào)度中心，既要完成調(diào)度任務，也要完成控制任務，是煤礦安全生產(chǎn)的“大腦”，所有安全生產(chǎn)問題都要在平臺上解決，因此是智能化建設的核心，要重點建設?！耙粋€平臺”集成匯聚井上下各分支系統(tǒng)監(jiān)控點的視頻流、數(shù)據(jù)流和信息流，與礦區(qū)各子系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接，將安全生產(chǎn)管理和控制運行在一個管理平臺，基于統(tǒng)一的編碼標準和采集標準，采用工業(yè)軟件、地理信息系統(tǒng)、人工智能、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)分析等新一代智能化技術，實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)設備的數(shù)據(jù)采集、多源數(shù)據(jù)融合、生產(chǎn)過程控制、生產(chǎn)設備運維、決策分析管理、故障聯(lián)動報警、信息引導發(fā)布、移動互聯(lián)App等功能。
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由于工作面附近的粉塵濃度過高且光線比較暗，必須采用具有很強防塵能力的鏡頭和低亮度感光元件，通?？梢圆捎肅CD元件的感光元件。井下衛(wèi)星定位信號比較弱，很難對設備進行定位，為此采用慣性導航的方式來進行綜采工作面的定位。穩(wěn)定的圍巖控制是實現(xiàn)安全開采的根本，這就要求液壓支架具有足夠的工作阻力。為此，需要對液壓支架與圍巖的自適應控制、采煤機的自適應控制進行研究。為了使液壓支架與圍巖具有一定的自適應能力，需要液壓支架能對工作面的頂板應力進行實時的測量，并對工作阻力做出調(diào)整。目前，液壓支架與圍巖相互作用的機理比較復雜，這使得對圍巖的自適應控制具有一定的難度。智能化開采的關鍵在于使綜采工作面設備具有一定的自主學習能力，能根據(jù)實際情況做出最有利的判斷。對于機械設備而言，“大腦”指的是微處理器和智能學習算法，而智能學習算法則是實現(xiàn)自主學習的關鍵。雖然現(xiàn)在開發(fā)了一些智能算法，例如人工神經(jīng)網(wǎng)絡算法、模糊算法以及混沌算法等，但是這些算法都有著其特有的使用環(huán)境。
5 危險源智能感知與預警技術
制約因素：井下開采存在頂板、瓦斯、水、火、粉塵等多種災害，目前均已實現(xiàn)了實時監(jiān)測，但受制于災害發(fā)生機理不明確，監(jiān)測數(shù)據(jù)類型單一、精度低和可靠性差，致使井下危險源感知、識別、預警和控制等方面存在較多的技術壁壘。5G技術將延時精確控制在10 ms內(nèi)，滿足了采集礦井下實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的需求。通過5G網(wǎng)絡實現(xiàn)井下各感知節(jié)點的互聯(lián)互通，從而實現(xiàn)礦井下監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集。
6 在監(jiān)控、監(jiān)測系統(tǒng)中的應用
煤礦監(jiān)控系統(tǒng)和煤礦作業(yè)安全之間有著緊密聯(lián)系，系統(tǒng)監(jiān)控質(zhì)量直接影響煤礦開采效果。我國煤礦事業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展雖然取得了良好成績，但是在系統(tǒng)監(jiān)控和測試等方面依然存在問題。在早期發(fā)展階段，我國將重點放在了自主研發(fā)方面，使用的監(jiān)控系統(tǒng)基本都是國外引進的。在之后的發(fā)展過程中，我國煤炭企業(yè)更加重視科學技術融入，此方面的研究力度也正在逐漸增加，最終實現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)的自主研發(fā)，在技術和監(jiān)控效果方面也不斷突破，使最終效果得到了優(yōu)化和升級。這為煤礦企業(yè)開展高質(zhì)量的礦井工作調(diào)度提供保障，并實現(xiàn)了對礦井開采作業(yè)具體情況的掌握，進而提升了煤礦開采作業(yè)安全性。
7 結(jié)語
綜上所述，煤礦機電運輸需要建立智能化傳輸系統(tǒng)和井下無人化軌道，在運輸過程中需要融合數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，整體籌劃無人化智能工作面，只有這樣才能不斷增加設備管理水準，提升礦井作業(yè)安全性。
參考文獻：
[1]李二小.淺談無人化的智能煤礦機電運輸撕帶故障[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2019，39（03）：35-36.
[2]張龍.煤礦機電運輸安全管理探討[J].山東工業(yè)技術，
2018（16）：241-242.
[3]劉廣俠.煤礦機電運輸安全管理和隱患預防分析[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2017（12）：5-6.
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