计算机智能控制技术在采煤中的应用

陈戈，董明明

（陕西交通职业技术学院陕西西安710018）

计算机智能控制技术在采煤中的应用

陈戈，董明明

（陕西交通职业技术学院陕西西安710018）

在进入二十一世纪以后的十几年里，我国的工业实力获得了很大的提升，在工业高速发展的步伐下，能源的开发和利用起到了实质性的作用，其中煤炭行业的发展趋势远远超出了人们不可预料的范围。煤炭资源的开发与利用，不仅在中国使用范围及其的广泛，在世界的一些先进的发达国家，它也是一项被研究的重要课题。在这篇论文中，我们将就时下使用计算机智能化控制的能源高效利用的话题展开激烈的讨论及相关的调查研究。

智能控制；煤炭生产；安全预警；传感器

现阶段中我国每年的经济增长的形式呈直线上升的趋势，“三驾马车”带动中国的经济向前快速的发展，其中出口、投资、消费都有赖于能源的后勤保障与供应。国家经济的发展对于煤炭的依赖已经到了必不可缺的程度，因此我国对煤炭开采技术的升级就显得尤为重要。

1　我国在能源上发展的趋势

目前我们国家还是处于一个发展中的国家，很大一部分的生活基本能源还是煤炭。特别是在北方城市，例如山西、陕西等地区，煤炭更是不可或缺的生活能源了，在那里，有很多的居民都是以其为生，其给予他们的生活带来了经济的来源，也为社会的就职增加了很多的机会。而且从古至今，煤炭能源就在我们国家的能源上占据了非常重要的角色，成为众多基本能源中不可缺少的一个。由于独特的地理优势，促成了我们具有丰富的煤炭资源。虽然同其他的国家相比，我们国家的煤炭的使用量偏大，而且由于使用煤炭带来的环境影响也是比较严重。但是目前，煤炭能源在我们的能源中还是占据一个非常重要的地位。特别是在北方城市，煤炭产业的经济价值更是巨大了。相对于其他的能源，煤炭能源的价格低廉，质量优质的特别更是受到很多人喜欢的原因了。因此，重视煤炭资源的发展是十分重要的。虽然现在已经逐渐的在开发很多的新能源，但是目前煤炭能源既然在能源中占据重要的角色。而且在未来的产业发展过程中，依然是离不开煤炭能源的支持作用的。不过在未来的发展过程，煤炭能源的地位是否会被其他能源所超越，就是一个需要不断考虑的问题了。因此，煤炭的相关企业也要不断地完善自己，这样才可以保证立于不败之地。

我国对于煤炭的需求量一直占据能源消费的重要地位，即使煤炭行业每年的需求的增长量都会有很大幅度的升高，但是值得被重视的一点是，煤炭资源的利用率现在仍然存在了很多的问题，如不合理的开采、使用无节制、存在许多安全隐患、污染较为严重等等。有学者做过一些相关方面的统计，如果我们能将这些问题得到很好的解决，能够保障能源可以合理的有效使用，我国每年在煤炭上的开采量会相应的减少23%，使用率将相应的提高12%，城市在治理污染的经费上面的投入将相应的减少3%。然而这一大胆的设想也是基于煤炭行业在大规模的改革与创新后而产生的结果，煤炭开采设备的升级和对开采设备在技术上的完善在其发展的空间最大。我国在世界上的煤炭产量长期居于第一位，这也是源于中国在煤炭资源上的丰富，还有中国发展的需求，但是需求量的增大并不能意味着煤炭资源能够的连绵不断，照现在这样的开采速度来看的话，我国在煤炭资源方面将于2050年完全的被使用殆尽，到了那个时候，如果还未能找到与其相对应的可以替代的能源，将会出现许多你意想不到的不可逆转的危害，所以在近些年来国家也在不断出台相关的规定，在不断的完善煤炭行业的相关制度，从而作出可持续发展的战略目标。

2　研发一种基于智能技术的煤炭开采设备

近些年我国经济有着飞速的发展，但是在经济发展的同时对环境的影响也是巨大的，我们不能以牺牲环境为代价去发展经济，因此国家一直在节能减排计划的实施过程中，对于有关煤炭企业的要求十分的苛刻，使得我们更加的重视。在煤炭行业得很多领域的里，挖掘技术已经不能满足现阶段所需的要求，如何能够快速的提高煤炭的开采效率已经成为一个非常艰巨的任务。在此，我们将介绍计算机网络智能控制技术的概念。从字面上可以很快的理解出来这个概念的意思，煤炭挖掘技术与计算机技术是挖掘使用中的相关功能，而相关的数据挖掘则是通过计算机来获取，进行加工设计产生出新的数值，再基于智能技术之下，将有关的数据转换成了相应的音频和高分辨率的图形，应用在开挖大型机械设备的指导工作中。这其中包括在工作中对于设备的硬件要求，同时也需要有智能网络控制技术为这项工作的完成提供大力支持。下面我们将介绍几种用于研发采煤设备，而这些设备里面都包括了智能网络控制技术。

1）压力应变电阻仪

压力应变电阻仪的使用方法是将应力片粘贴在被测的物体上，事先要将被测的物体表面打磨使其平整，在其清理干净之后，涂抹相关溶剂，如：丙酮试剂，在液体完全风干后，就可以黏贴应力片变电阻，通过相关的电路进行导线的联接，从而使其形成一个闭合的电路，时刻要对其物体因受力从而产生的应变作及时的跟踪与观察。在电路中，这些电阻将会转化为电流，显示在仪表盘上，我们就可以根据仪表盘中的数据来改变开挖时的埋深和宽度，从而很好的解决机械在使用过程中出现大量的做无用功所消耗能量的现象。

图1　应变片示意图

2）有害气体网络检测系统

在煤炭生产过程中，经常发生爆炸事故是因为有丰富的煤层气，储藏的气体在挤压后可能会导致爆炸现象的，排出的气体含量在网络检测系统监控之下，对于地下气体也有着实时监控，再通过传输网络中计算机的形式，以供工作人员做出及时的判断决策，以确保人员的安全。它的使用是与一系列的传感器为每个出口的动态检测原理，数据模型转化为现实考虑的情况，计算煤炭出事故发生的概率，并利用网络技术相结合的地下矿山建设的分析，可行性分析报告认为，地下工作与人身伤害的排斥概率风险降低，把有害气体的危险控制在安全范围之内。同时，一整套计算机智能控制技术系统有利于地下通风系统的合理使用，在实时风速在地下可以得到正确的计算。当矿井中氧含量下降或井下瓦斯浓度略有超过安全值范围，通风系统在网络上迅速做出防御，使的交换空气运动的指导下，直到气体含量达到安全值范围。如果有害气体含量迅速增加，系统会自动将气体处理，并将测得数据传送到计算机，让技术人员安排尽早地下安全救援工作。在地下开挖安全分析报告中，可以调用相关的历史数据调制解调器，系统会根据设定的安全值的进行比较，对开挖影响的价值分析，一旦超出安全范围值，系统将自动关机3分钟，这不仅保护了地下开挖施工人员的生命安全，而且是防止操作机器被损坏的最有效的方法。到现在为止，整套的计算机智能控制系统在社会上有着较为广泛的应用，在煤炭生产的过程中，也在源源不断的减低了发生事故的概率。

3）网络安全预警系统

逐年上涨的矿井事故引起人们的高度重视，同时对于井下施工人员的安全问题也做出了相应的研究与探讨，在此之中，事故频发的主要原因是安全预警上存在的漏洞。在施工的过程中，现场一旦存在了安全隐患预警系统就会及时作出相应的报警响应。其中包括气体压力的测试和机械磨损检测。预警系统中应用的是并联电路，蓄电池是24小时循环放电，让整个系统处于全天性运转状态，利用传感器在压力感知方面灵敏度高、动态数据采集快、适应能力强的优点，我们在传感器末端安装了电容测变器。

图2　电容测变器

对于井下环境来说气体浓度的加大，势必会导致气体的气压增大，这时传感器末端就会在第一时间做出相应的测算，具体表现在电路中的电流有较为明显的变大，电容器中的溶液量会有相对应的减小，同时在矿井上所存在的计算机网络数据终端就可以在一个很短的时间里接收到井内压力改变后的数据。在接收到这些数据后系统将会自动的对反馈的信息进行处理，测算出在井下气体压力增大时的一氧化碳、氧气、瓦斯等气体的具体含量，并将这些数据一同传到网络的数据终端，技术人员将会通过这些数据进行判断。当井下空气中的有害气体含量上升，系统在探测出这些异常后就会在第一时间报警反馈，也会在同一时间把信号传递给网络终端，并在井下作出相应的应急反应，如断电等。在处理完突发现象事件之后，系统会将之前的相关数据重新归零，继续进行安全预警。这套系统的另一项作用是检测机械的损耗程度，这项功能的实现是通过频率检测的方式进行的。首先在机械开挖时，会发出固有的频率，系统也将通过频率传感器的反馈实时接受相关数据的传递，然后再将数据传输给信息终端，当机械出现了不同程度的磨损或是破坏，之前固有的频率将会发生相应的改变，这时传感器就可以测算出相应的具体数据，并且将测算出的数据传送到地面控制台。这时技术人员就可以根据这些反馈来的数据对开挖机械进行维修预警或是实行维修处理。

4）井下安全自能清点系统

许多已发生的矿井安全事故会在救援时出现了一个非常难以解决的问题，就是无法将矿井中的确切人数报告出来，产生这个问题的主要原因是由于监管人员的疏忽和矿井中的安全设施不够完善的因素。这样的安全事故必须引起足够的重视，避免矿井事故主要是以预防为主，把安全生产作为头等大事。就这些问题而言我们引进了井下安全自能清点系统。这个系统是在井上数据终端有一台计算机连接井下，在每次施工人员进入矿井进行作业的同时，系统就会将井下作业的具体人数记录并显示在网络上，同时在下井入口处的LED警示牌上显示出该数据。这套系统在总操作室还装有人员清点数据表，这样就可以为突发情况下井下作业人员的逃生和救助做出相应的保障。另外在显示屏上还会清晰的标识出井下机械的使用参数，例如机械中电路的工作电流、机械所处的位置和机械的功率大小，这些数据将会给井上工作人员掌握井下的工作状态提供简捷安全的办法。

3　使用智能控制技术设备的必要性

在煤矿生产的过程中，建立出一个合理、完善的智能化技术和设备需求是十分有必要的，它可以大大降低安全事故发生在煤矿生产过程中，及时的对灾害报警的作用，起到了很积极的意义。矿山采掘设备技术革命不仅对煤炭行业的高效安全生产作出了坚实的保障，有效地减少财产损失。在智能技术和设备的使用之后，以及使用煤炭的监控和管理起到补充和约束的作用。很少情况下由于人的过失存在安全风险，不断加强企业内部之间的协调。煤矿生产业使用信息技术具有着明确的指导性优点，这些优点包括使操作更简单易懂，在使用中也具有其独有的适应性，这些都将是促进煤炭工业快速发展的重要因素。

加强信息服务网络建设。对政府建立相关的事务条例方面提供着基本数据支持，改善行政审批工作效率，国家政府门户网站通过设立的安全生产监督管理局，从而起到了督促和保障公共服务安全的作用。其目的是对煤矿产业能够安全生产综合信息系统的建立起到推进的作用。在以成本控制为基础的综合管理信息系统的建设，其中管理和安全生产监督是主要目标。在现阶段煤矿产业所拥有的计算机网络环境中，通过较为先进与流行的软件技术之间进行比对，从人机交互界面的相关方面，充分体现了信息服务网络对国内煤炭企业目标实现的重要性。提供了详细的优化措施，全部适用现有的支持平台，使得国内煤炭企业管理制度建设的更加完善。智能控制平台在现阶段煤炭企业中广泛引用，所分布的区域逐渐扩大，这同时也为煤炭企业的长期支持，以及多样化和快速发展方面提供了物质保障。改善了以往的人海战术，实现了煤矿企业的远程管理，移动办公。为信息安全生产监管的整体能力，煤矿安全监察，安全管理，应急救援和煤炭行业的提高，以及监测和控制煤矿安全生产技术的提高，并且在安全生产形势的稳定中，发挥了重要的作用。

4　结束语

在能源的需求量日益增长的今天，对于煤矿的开发力度也越来越大，煤矿开采的安全问题也需要得到人们的广为重视，如何提高煤矿的自我保护方式，增大生产规模，提高煤矿产量是研究的重要话题。文中就研究了时下流行的煤矿机械设备管理技术，通过使用网络技术对煤矿开采器材进行智能化管理。这就让以往一些较为棘手不能解决的问题得到了很好的处理。不能回避的是，这套系统还是在很多方面存在漏洞，对于信息的处理上还不是很完善，在今后的煤矿生产过程中，要对这套技术不断的创新和改良，不断的实践的过程中总结出经验，充分的发挥出计算机智能控制技术，用此在一些人工无法发现隐患的情况下发现问题，最终保障煤矿开采中职工的人身安全。

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［6］王显政.煤矿安全新技术［M］.北京：煤炭工业出版社，2002.

Application of computer intelligence control technology in coal extraction

CHEN Ge，DONG Ming-ming
（Shaanxi College of Communication Technology，Xi'an 710018，China）

Dozens of years after entering the 21st century have witnessed the great promotion of China's industrial power. Energy resource development and exploitation play a critical role in high-rate industrial growth，among which the development of coal industry goes beyond people's expectation.The development and exploitation of coal resources is not only extensive in China.It has been an important research subject in many developed countries around the world.In the present study，we will deliberate on computer intelligence-based resource utilization and carry out relevant investigations and researches.

smart control；coal production；security prewarning；sensor

TN-9 TP273.5

A

1674－6236（2016）12-0040-03

2015-07-03稿件编号：201507030

陈戈（1983—），男，陕西西安人，硕士，讲师，工程师。研究方向：计算机智能控制、交通安全与智能控制。