智能矿山下的煤矿机电技术管理创新

摘要：智能矿山是数字技术背景下的产物，随着信息时代的到来，数字技术、互联网技术与各种无线传感器被广泛应用于煤矿开采与矿山安全管理工作中，从而有效提高了煤矿安全开采效率。从基础视角来看，实现智能矿山安全管理目标，必须注重基于智能矿山的煤矿机电技术管理创新机制，为煤矿资源的安全开采奠定充分的技术保障。

关键词：智能矿山；煤矿机电技术；管理；创新

创新智能矿山的煤矿机电技术管理机制，确保煤炭资源的安全开采，就需要充分引入PLC技术、DCS技术、FCS技术、大数据技术、智能化技术、计算机自动化技术和云计算技术，努力实现煤炭资源安全开采自动化，并积极构建智能矿山自动化监控平台。本文将简单介绍智能矿山的基本定义，并从引入各种自动化技术，实现煤炭资源的安全开采，构建自动化监控平台等三个方面综合探讨智能矿山的煤矿机电技术管理创新模式。

1智能矿山的基本定义

智能矿山属于信息时代背景下的数字技术模拟矿山，与真实矿山结构以及开采状态极为相似。近年来，随着矿山智能化技术的不断发展，煤矿企业采用各种智能化管理技术积极构建智能矿山管理平台，通过运行该平台对矿山进行可视化管理，以便于实现对煤矿开采工作的安全控制。从整体架构来看，智能矿山管理平台是由“生产与感知”、“数据接入交换”、“数据处理”、“应用与决策”和“多维展示”等结构体系组合而成，其中，“生产与感知”又细分为测量定位系统、工业视频系统、安全监测系统、自动化系统、辅助监测系统。“数据接入交换”有三大结构类型——结构化数据、半结构化数据、非结构化数据，一般来讲，结构化数据为实时数据，即热数据；半结构化数据为增量数据，即温数据；非结构化数据为离线数据，即冷数据。“数据处理”包括数据清洗、数据汇总、数据关联、指标计算、合并宽测。“应用与决策”主要组成系统包括地质保障系统、安全保障系统、生产执行系统、矿山ERP系统和应急救援系统。“多维展示”主要包括领导驾驶舱、三维虚拟矿山、矿山综合门户、矿山安全预警和矿山数据资产。

2基于智能矿山的煤矿机电技术管理创新模式

2.1引入各种自动化技术

基于智能矿山的煤矿机电技术属于高度集成技术，集合了多种技术优势。从整体结构来分析，在煤矿资源开采工作中常用的自动化技术主要包括七种分支技术：一是PLC技术，PLC技术主要是采用嵌入式控制模式、回路调节模式和顺序控制模式来完善数据信息储存、传输、数据计算和时间限定功能；二是DCS技术，DCS技术主要应用于煤炭设备连续工作过程中，具体应用方案是运用连接嵌入模式在监控设备中设置高档微机与工控机，优化动态数据交互功能，收集煤炭设备运行信息；三是FCS技术，FCS技术主要应用于智能仪表设置中，该技术具备良好的调制作用，同时，FCS技术会联合其他分支技术控制设备运输，做好材料下放工作；四是大数据技术，将大数据技术应用于煤炭开采设备之中能够全面提取设备运行数据，并通过构建数据库对所有数据信息进行分类整合与管理，做好各种信息记录工作，其次，煤炭企业可以通过运用大数据技术来分析数据信息，根据分析结果制定最佳方案，对本企业煤炭设备机电自动化技术实施进一步改善。

2.2实现煤炭资源的安全开采

实现煤炭资源的安全开采，须充分发挥安全自动化开采技术在煤炭开采设备中的应用价值，应配备安全采煤自动化技术、电控自动化技术和安全支撑自动化技术设备。安全采煤自动化技术主要是通过启动采煤设备来开采煤炭资源，无须人工开采；电控自动化技术具有重要辅助作用，即通过电控来确保设备的安全运转；安全支撑自动化技术能够营造安全的开采环境，设备能够根据开采面积的变化自行移动，自动控制安全支架，在开采区域搭建安全支撑体系。

2.3构建自动化监控平台

做好煤矿资源开采作业，提高安全自动化开采技术质量，健全煤炭设备自动化系统，科学搭建自动化监控平台，必须充分利用大数据技术全面优化优化煤炭设备运行监控平台搭建技术路线，完善平台功能。当代大数据技术是继信息技术的新发展成果，该技术具有4V特征，分别是Volume（海量数据规模）、Velocity（数据高速流转）、Variety（数据类型多样化）、Value（数据价值巨大）。目前，大数据已成为一种方法论和价值观，引起了人类思维的变化和各行业的变革。通过分析和挖掘海量数据能够优化巨大产品服务体系，加强对产品的深度认知。从宏观层次来分析，大数据时代对人类思维的转变着重体现在三个方面：一是人类在分析数据时不再只依据小样本数据，会借助大数据技术对所有相关数据进行深度分析；二是不仅追求微观数据的精确性，而且注重宏观数据的洞察力；三是不只关注传统因果关系，而且会辩证分析所有相关关系，并将分析结果应用于实践工作中。此外，大数据技术会应用先进的传感设备与超强的计算能力对现实世界、虚拟化世界与虚实相结合的世界中的海量数据进行深度挖掘与精确解析，做出正确的行为判断，制定最佳决策。对于当代智能矿山建设工作来讲，大数据技术所支持的“数据接入交换”、“数据处理”、“应用与决策”和“多维展示”等系统结构中分类各种海量数据，使数据信息转变为可传递、可量化和可捕捉的数字，推进煤矿资源安全开采工作与监控工作的关系步入数字化，同时，也推动了煤矿开采行业的变革。但不可忽视的是，最初所收到的数据信息属于煤矿开采大数据的基础内容，在加工信息的过程中，需要从各种数据中挖掘有价值的数据，组建煤矿开采技术模型，辨析开采动态的安全与否，这样方能提取最有价值的数据信息。从信息分析、信息挖掘和信息处理等三大过程来看，数据技术所支持的煤矿开采安全监督管理工作会从起初的Data（数据）逐次演变为Information（信息）、Knowledge（知识）和Wisdom（智慧）。对原始数据（Data）进行挖掘会将其转变为有价值的信息（Information），进一步提取和综合分析会生成知识（Knowledge），经过实践应用会将知识升级到Wisdom（智慧）层次，从而有效推动智能矿山与煤矿安全开采监督工作的数字化建设。其次，从宏观层次来分析，设计完整的自动化监控平台技术路线，必须分别设计煤炭设备自动化控制系统、智能化监控网络与数据决策支持系统，处理好这三者的衔接关系。自动化控制系统属于前馈系统，是决策支持系统的智能化升级。此外，决策支持系统组合模块与功能包括构建大数据库、收集和分析数据信息、数据仓储挖掘、异常预报预警、工艺模拟优化和故障诊断与修复。

最终，自动化控制系统会将反馈数据一并输入智能化监控网络之中。而且，智能化监控网络应具备兼容性与独立性，这样方能实现不同监控信息的同步访问。再次，煤炭设备自动化监控平台须包括自动运行功能、煤炭开采处理过程管控功能、工况优化功能、信息挖掘功能、异常感知功能和故障修复功能。与此同时，在搭建煤炭设备自动化监控平台的过程中，必须坚持三项标准设计原则：一是总体结构设计原则，在设计过程中，必须充分借助自动化控制技术和人工智能技术对平台系统进行总体设计，然后，依次做好平台系统设计、模块设计、重要基础设计、监测布局设计和软硬件配置设计等工作；二是功能化设计原则，设计师应坚持求真务实的方针，注重优化平台系统功能，做好各项功能模块的技术研发工作，结合标准要求，适当拓展业务，加强软硬件设备的开放性、通用性和标准性，扩大硬件存储容量，优化软件接口，以此促进系统升级与数据信息共享；三是通讯保障自动化原则，设计师应根据煤炭资源工作量，构建煤炭设备运行通讯网络，为煤矿资源开采区域设备配置通讯网，并借助中心服务器促进平台网络的互联性。另外，在信息时代，搭建煤炭设备运行自动化监控平台，须重视加强监控平台信息化建设。在此环节，煤炭企业应根据各分支系统的不同功能，依次做好三步工作：一是搭建信息集中管理平台，组建统一的数据库，将自动控制系统所采集的数据信息、煤炭资源开采效率、检测报告分析结果等进行分类管理，一并收入生产大数据库之中；二是实现数据自动化分析，自动生成趋势显示结果，使煤炭设备技术参数、煤炭开采质量参数、开采过程参数、设备运行参数与能耗数据信息能在监控平台中自动生成动态趋势报表或者分析图；三是建立自动化标准管理系统，优化异常报警功能，煤炭企业应充分利用智能化技术设计采集数据与设备安全标准的自动比对程序，确保该程序能根据采集的数据，对设备运行情况进行评价、并判断异常征兆，自动将预警信息及时发送给煤矿企业管理人员。

3结束语

综上所述，全面推动基于智能矿山的煤矿机电技术管理创新，必须充分引进各种安全自动化技术，科学配备安全采煤自动化技术、电控自动化技术和安全支撑自动化技术设备，构建自动化监控平台。

参考文献

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作者：乔海林 单位：晋煤集团晋圣公司机电部