煤矿信息化、智能化的关键技术分析

于鹏 梅东

摘 要：随着科学技术的飞速发展，信息化智能化技术不断得到创新与发展。在各个领域的用途不断扩大。煤矿产业作为我国的支柱产业，实现技术的智能化与信息化，是相关学者共同探讨的问题。下文，我们对煤矿信息化、智能化的关键性技术进行分析。对实现煤矿技术的智能化进行探讨。

关键词：煤矿；信息化；智能化；关键技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.130

0 前言

煤矿是我国的主要能源，煤矿总产量将近50t。随着煤矿需求量不断增大，各大企业更是加强了煤矿的采集力度。但随着煤矿产业的不断发展，煤矿采集引发的安全问题也越来越受到人们的重视。每年全国性危险事故导致数千人死亡，相比与其他国家，我国的煤矿危险发生率较高。我国的煤矿企业大多以机械化，人力为主要操作形式。由于井下环境的不确定性因素，导致煤矿安全性事故频发不断。如何有效降低煤矿产业的高危事故频发率，通过智能化信息化的远程控制，保证了煤矿产业的正常发展。

1 我国煤矿产业存在的发展问题

（1）由于井下环境的不可控性，導致煤矿安全问题时有发生。

（2）从业一线操作人员普遍知识文化水平低，对于突发事件的处理不恰当导致引发更大的危险。

（3）井下工作环境差，很多潜在性危险无法控制。

（4）高科技水平在煤矿产业中的运用得不到充分的发挥，导致高水平技术人才不愿意留在煤矿产业。这些是煤矿发展中存在的问题，也是今后煤矿产业向信息化、智能化方向转变必须解决的问题。将智能化、信息化产业技术运用于煤矿发展过程中，有助于解决减少煤矿产业发生危害的可能性。与此同时，煤矿产业与现代化信息技术的结合，有助于推动煤矿产业的发展。

2 智能化煤矿产业介绍

由于煤矿产业的工作环境难以控制，煤矿企业在工作的开展中存在各种危险因素。例如：煤矿开采过程中存在很多易燃易爆物质。由于作业的环境潮湿，空间狭小，电磁波的传输泄露问题也十分严重。

2.1 智能化煤矿产业的特点

（1）煤矿产业的工作环境有很多易燃易爆气体，煤矿采集技术必须保证作业的安全性。使用小功率工具有助于减少与气体的接触，防止气体的爆炸。

（2）由于煤矿井下作业环境空间狭小，墙壁的弯曲情况受限，导体传输存在一定的障碍。导致电磁波传输泄露情况较为严重，使煤矿井下作业效率低下。设备的传输问题导致工作进度赶不上计划。

（3）随着煤矿采集工作的不断深入，需要一定技术的勘测支持。移动设备和监控措施与井下对接装备的连接问题仍有待提高。

（4）煤矿工作环境的潮湿，导致通信监控设备需具有较强的抗潮抗腐蚀能力。对通信设备的质量要求较高。

（5）煤矿井下大多以工作人员步行勘测为主，这就需要工作人员的身体素质较高。携带的随身补给品必须小而轻便。

（6）由于井下作业环境的不缺定性强，导致电压输送要控制在一定的范围之内。一旦电压输送达不到作业要求，对备用电压的要求很高。要保证备用电源支持井下工作长达2至3小时。

（7）由于煤矿作业环境的特殊性，要求构建远程监控系统和远程勘测系统。同时系统要确保其安全性能，保证工作时间长达12小时之久。来满足煤矿勘测和采集的全面要求。

2.2 煤矿智能化产业的现状以及发展阶段

由于煤矿井下工作环境的不可预测性，以及智能化产业发展的局限性。导致煤矿产业的智能化发展进程迟迟得不到推进。因此我们要针对煤矿产业的特殊性，结合智能化技术的优势，重视在煤矿信息化产业的智能技术完善。提升煤矿智能化技术的应用实效性。满足市场大量的煤矿需求。将现代化的技术与煤矿产业多年的勘采经验相结合，促进煤矿产业的进一步发展。

2.3 煤矿产业智能化、信息化结构设计

将煤矿产业的智能化运用分为三个阶段：监控层，安全保障层，决策层。

（1）监控层。由于煤矿产业井下工作存在的潜在性危险很多。需要在开采前提前勘测。其中包括矿井的通信、监视，以及特殊情况的紧急措施。对采矿人员体能反映的及时反馈，对挖掘工作的监测，对电子系统的检测，对电机电动装备的及时审核。同时还有对压力压强的监测预警，对天气水防系统的勘测等等。

（2）安全保障层。以实现三防为保障方法。保证井下工作的全面有序开展，保证井下施工人员的人身安全。对潜在的危险进行有效的防范，以及对水电勘测等进行必要的安全措施。同时在进行三防时，要建立一套完整的应急措施。以免发生意外时能有效的应对，同时减少人员伤亡和不必要的损失。

（3）决策层。决策层是包括对设施施工的时间，工期，施工费用等各个方面进行合理的预估和安排。同时也是与市场对接，客户联络的沟通渠道。决策层虽然不用在一线工作地点进行实际性操作，但是对整个煤矿产业的统筹。决策层对不同实施方案进行有效的甄别，合理的判断。将潜在的危险系数降到最小，同时保证煤矿采集的正常有效进行。在煤矿安全问题得到充分保障的情况下，将各个方面的结果进行整合，实行一套最有效的工作方案。将煤矿开采的多年经验与智能化技术进行有效整合。推动整个煤矿产业的积极健康发展。

2.4 煤矿信息化、智能化技术的基本要求

（1）以避免煤矿井下工作的一线人员人身安全为指导思想，以实现煤矿高效生产为目的。采用尽量减少井下人员的人数为安全手段。实现地面智能化技术的远程控制，以及煤尘、水、火等方面的安全监控措施。

（2）采用统一的数据监控系统，统一的信息处理方式，将智能化技术融入煤矿采集的数据分析步骤。避免大量的数据分析过度，一个小数据的漏洞，导致整个勘测采集煤矿信息的错误。

（3）建立具有可调控性的检测系统，便于煤矿采集的过程中依据实际情况随机应变，解决突发状况。

（4）将远程监控系统与远程调控系统相结合。同时，输入远程监控系统的图像画面，以便分析人员操控和实时掌握最新井下状况。

（5）建立有线与无线网络系统。由于煤矿井下工作的不确定性高，存在着危险的不可预测性。电力的供应是其中必不可少的设备。建立有线与无线网络的实时结合，在一般情况下使用有线电力设备与网络相结合。提高设备输出的稳定性。

（6）注意矿下交换机的安装。交换机要安装于供电所井下，网络交换机安装在煤矿数据中心库内。与此同时，要注意系统光缆和电缆的保护。

（7）供电电源在波动范围之内，安全系统指标要达到最高。与此同时，对应的系统数据分析指标要在一定的范围之内正常运行。

（8）煤矿井下安全系统要具备防爆监控功能。在输电过程中，要保证电缆和光缆的信号输送必须在安全信号防范系统之内。防爆电气设备同时要具备便携式功能，方便在井下工作人员的携带。 要保证用于煤矿井下工作的安全措施必须经过严格的审核和测验。

2.5 煤矿信息化，智能化的关键技术操作

（1）煤矿监测网络。煤矿井下监控网络因具备输出流量大，传入数据容纳量多，传送距离长的特点。同时电源电压的防护适应能力要强，传输网络有限系统要采用双层保护结构。以冗状结构来稳定有线电源。

（2）煤矿无线输送。在煤矿井下工作环境中，实现井下环境与地面信息的实时数据交流。无线传输与地面信息沟通的过程中，要保证数据交流的准确性和及时性。同时要严禁在电视、广播、无线电系统附近实施煤矿井下信息传输。避免信息传送时的数据干扰。

（3）煤矿井下监视图像与画面的处理。为保证井下图像传输的迅速性与准确性，要对煤矿画面传输系统进行实时的更新。如采用4G网络系统，采用卫星实时定位系統，保证煤矿井下信息画面传输的时效性。

（4）煤矿信息监测功能。为保证煤矿井下监测功能的顺利实行，煤矿企业要开展信息监测培训主题讲座。保证信息操作人员将传输的数据进行积极的整合和分析后，为之后制定下一步工作方案做准备。此外，还要安装井下工作的移动数据网络和及时广播电台操作。除此之外，要安装实时电话通讯设备，保证井下工作人员与地面人员的及时沟通。在煤矿数据分析采集过程中，要结合多方面的信息进行分析。同时，要保证矿下工作操作的独立性，使用有效统一的数据库网络，便于数据的即时更新和分析。对于煤矿检测系统要显示安全、时间、数据等多种调控功能。

（5）精准定位。煤矿井下环境的特殊性，导致煤矿安全性能的不可预测性增高。要十分注意煤矿井下人员、电动车等设备的位置移动。在下井前要做好充分的规划，每个下井人员的步行路线，电动车的运行轨迹都需要经过紧密的计算和配合。将井下一切动向及时汇报给地上分析人员，有助于地上分析人员制定出精准的运行措施。

（6）煤矿调度中心。煤矿企业要建立统一的调度控制中心。要满足以下要求：具有生产工作计划的一线操作人调度统一的指令的要求。信息反馈的及时沟通需要一线操作人员之间建立统一的沟通传输信号。具有安全性能的警报系统要进行随时的抽查检测。

（7）采煤机的操控。采煤机滚筒自主控制功能主要依靠滚筒算法原理，结合圆筒压力，圆筒电动流，以及采煤机运转速度等各个方面的调控，实现采煤机的自主操控。采煤机引用切割技术，实现基础运行和实际操作。

（8）煤矿监控系统的自主性试验效果研究。工作面煤矿主要以亮煤为主。依次是软硬交叉缔结，夹杂着暗煤。全长约5000米，煤质均一，容易区别，煤层结构简单。可以储藏大约30吨。配套的采煤机在监控的过程中，表现出横行运送的方式。采煤效率高，区煤速度快，可以实现快速的煤矿采集与区别。

（9）煤矿专用组织。煤矿产业与智能化技术的结合，需要打造符合煤矿产业的专业系统。开发煤矿专用软件系统，实现机器的合理性操控与管理。运用物联网，大数据分析技术。研究煤矿产业危险源头以及煤矿井下工作可能存在的潜在性危险。分析支持煤矿开采的大数据系统，实现井下一线操作人员与企业决策人员的有效沟通。充分发挥行业各个领域人才的积极性。利用互联网分析数据的便利，整合矿区内开采对周围环境的影响。以及对附近大气污染，土壤矿物质的破坏等各个方面的影响。研究矿井上下以及矿井与矿井之间水文感受器的调控。

（10）对地监控系统的管理。实现数据化，图像化以及计算机模拟等各项功能。需要对地勘测的有效进行。实行分布式采矿功能，将同一个复杂的对象进行有效的分布处理。

3 结语

本文分析了目前煤矿产业采集的现状，智能化、信息化技术在煤矿产业运用的特点以及需要注意的事项。结合煤矿井下工作环境的特殊性，制定符合矿井工作的智能化技术方案。在保障煤矿安全运行作业的情况下，实现煤矿技术智能化。提高煤矿产业的工作效率。随着现代化、信息化技术的不断发展与完善。煤矿产业与智能化技术的结合是历史发展的趋势。与此同时，煤矿作业的特殊性导致与信息化结合有一定的难度。从煤矿本身的作业难度，以及井下一线操作人员的技术层面要求都大大提高。在未来的发展中，实现煤矿产业真正迸发式发展，以及满足市场巨大的需求量方面，还有很多路需要我们去探索。未来的脚步任重而道远。

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作者简介：于鹏（1988-），男，河南西平人，本科，助理工程师，研究方向：煤矿自动化信息化。