矿山电气自动化控制系统设计中人工智能技术的应用

高丽新，刘金钊，盖盛源

（新城金矿，山东 济南 250000）

1 人工智能技术基本情况介绍

人工智能技术是近年来高科技领域的发展热点之一，其主要指的是通过逻辑芯片使机械具有模仿人的行为、能力以及思维的一种技术。目前常见的人工智能技术有语音识别、人脸识别、智能机器人等。现阶段人工智能技术仍处于初级阶段，主要以模仿人类动作行为为主，还不具备自主思维。随着科技的发展，人们对人工智能的研究越来越深入，应用也越来越广泛。比如在工业生产中应用人工智能技术可以极大的提高生产效率，降低人力成本，实现智能自动化生产。

目前，人工智能技术虽还处于发展的初级阶段，但已经取得了非常良好的应用效果，改变了人们的生活。人工智能技术最大的特点是让物品有了“思维”，也就是有了一定的逻辑能力，提高了物品的反馈能力、协作能力、沟通能力以及自我管理能力。我国的矿山生产目前已经基本实现了电气自动化发展，随着人工智能技术的应用，其将向着机电一体化的方向前进。机电一体化指的是通过人工智能技术优化矿山的电气自动化控制系统，实现机械设备和电气设备的自动化控制和工作。这将进一步提升矿山的生产效率，降低人工成本，并提高生产质量。

2 人工智能技术在矿山电气自动化控制系统中的应用优势

2.1 有一定的自主能力，可以自行进行生产决策

过去矿井电气自动化控制系统主要依靠已建立的程序来实现自动控制操作，不能根据实际生产情况自动调整，需要人工调整，受外部环境的制约很大。基于人工智能技术的矿井电气自动化控制系统主要依靠逻辑芯片实现自动控制操作。具有一定的分析处理能力。可根据实际生产情况做出相应的决策，实现智能化自动化生产。它减少了人为参与环境，受外部环境因素影响较小，具有一定的自主能力。

2.2 具有一定的学习能力，能自动设计生产模型

目前，矿井生产已基本实现电气自动化控制。与传统的机械控制和手动控制相比，效率有了很大的提高，但与人工智能技术参与的机电一体化智能控制相比，还比较落后。基于人工智能技术的矿井电气自动化控制系统具有一定的学习能力和较强的适应性。它能根据生产情况下各种参数的变化，自动设计生产模型，调整控制参数，实现自动化生产。

2.3 具有一定的处理能力。可自动排除生产故障

在传统的矿山生产中，如果机电设备发生故障，需要人工进行故障排除和维护，不仅效率低，而且对矿山生产影响很大，而且故障排除可能不够彻底，导致隐患依然存在。基于人工智能技术的矿井电气自动化控制系统可以实时发现生产过程中的隐患，并提前预防。当出现一些小故障时，可以及时排除，并利用备用设备保证生产的衔接，并提示故障定位，从而提高故障的维修效率。大大提高了矿山生产的连续性。

2.4 具有一定的控制能力，能自动控制生产质量

过去，在矿山生产过程中，生产质量和生产效率往往受到外部因素变化的影响，生产质量的一致性得不到保证。人工智能技术在矿井电气自动化控制系统中的应用，可以处理外部因素的信息数据，及时调整电气生产设备的工作状态，保证生产的稳定性和产品质量的标准化，控制生产质量。

3 矿山电气自动化控制系统功能设计中人工智能技术的运用

3.1 矿山电气设备的智能控制设计

矿井电气设备是矿井电气自动化控制系统的主体，主要采用人工智能技术中的模糊控制技术和神经网络技术。模糊控制技术是指对指令语言进行模糊分析和处理的技术，主要是通过模糊模型和变量辨识对电气设备接收到的指令进行处理。其主要原理和基础是模糊逻辑原理，大大提高了电气设备对指令的广泛适应性。神经网络技术是主要的指令处理技术，它主要是基于模糊模型识别的指令内容和指令的反馈运算。二者的结合实现了电气设备的智能控制。

3.2 矿井电气自动化控制系统的智能通信应用

通信是实现电气自动化控制系统的前提，是电气自动化控制系统的神经网络。良好的通信可以保证电气自动化控制系统的及时性和高效性。通信可分为有线通信和无线通信。目前，有线通信主要用于工业生产。其主要优点是通讯稳定、快速，但缺点是布线、成本高、对线路要求高。随着5g 通信技术的成熟和应用，未来矿井电气自动化控制系统将朝着无线通信方向发展，具有成本低、无需布线、实时性好、应用环境广等优点。智能通信的基础是采用智能路由，它具有强大的信息处理能力，能够保持较高的传输速率，保证通信的准确性。

3.3 数据传输在新城金矿电气自动化控制系统中的应用

数据传输主要由通信系统实现，主要分为终端到控制中心的反馈传输和从控制中心到终端的命令传输。双向传输是数据传输的基本要求，而数据传输是实现矿井电气自动化控制系统的基础，具有十分重要的意义。矿井电气自动化控制系统中不同的单元和功能模块对传输的要求不同，所需的传输类型和传输方式也不同。因此，有必要根据实际情况选择传输方式，以保证数据传输到位，避免数据丢失。在数据传输中，人工智能技术的应用主要是数据库应用。数据库是在大量操作和生产的基础上形成的大数据系统，它包含了生产的各种数据元素，可以有效地提高数据分析和处理的能力，帮助系统实现独立的数据传输。

3.4 矿山电气自动化控制系统中智能监督的应用

监督功能对于矿山生产的稳定性至关重要，其主要是对矿山的电气设备和机械设备的工作状态进行监督，保证电气设备和机械设备工作状态的稳定。主要应用的人工智能技术为电流监测技术，其主要监督的指标是电流，根据电流的稳定性对设备的工作状态进行评估，如果设备的电流不稳定，其会先对其进行智能调整，如果无法调整则会报警提示维修人员及时维修。

3.5 矿山电气自动化控制系统中设备保护功能

在矿山生产中，电气设备和机械设备的价值都比较大，它们都是比较有价值的生产要素，而设备保护是一项非常重要的功能。可有效减少设备损耗，延长设备使用寿命，保证矿山生产的稳定。矿井电气自动化控制系统的设备保护功能主要依赖于智能反馈调节机制。通过智能监控的应用，矿井电气自动化控制系统可以实现对各设备工作状态的实时监控。当接收到异常设备的反馈时，能及时响应并启动设备保护。另外，对于一些不稳定因素，设备保护可自动调整并转换为稳定因素。例如，当电气设备因某些事故导致电压不稳定时，设备保护功能可以将不稳定的电压控制到稳定的低压，使设备在低压状态下运行，保护电气设备内部元件。

3.6 矿井电气自动化控制系统抗干扰设计

随着社会的发展进步和人们通信需求的提高，空间中的信号和电磁干扰越来越多。另外，在矿井生产中，会遇到一些特殊的磁性地质，也会产生较大的电磁干扰，影响矿井电气自动化控制系统。因此，有必要设计抗干扰的电气控制系统。主要是采用专业的电磁屏蔽设计来实现。如金属加工柜内配置PLC 控制系统，外壳接地。这样不仅可以防止空间辐射，而且可以减少电磁脉冲和静电干扰对整个系统的影响。同时，合理布线，必须区分弱电和强电信号，形成各自的布线系统，而屏蔽电缆模拟信号的方法是采用双绞线，这样可以有效避免信号之间的相互干扰。

3.7 矿井电气自动化控制系统的智能故障诊断与维护

在矿山生产中，设备故障非常普遍，也很难避免。传统的故障主要依靠人工故障排除。由于故障测距不一定是故障的表现部分，排除效率很低，不仅影响生产，而且不能保护故障到位。应用人工智能技术可以实现智能故障诊断与维护。当故障发生时，能快速锁定故障位置，为故障诊断和排除提供指导，并在故障开始时发出警告，既能避免故障扩大而形成事故，又能及时排除故障，帮助维修人员排除故障。它主要利用模糊集理论建立的关系矩阵。此外，故障排除后，可以将数据导入数据库。当以后出现类似症状时，可以直接锁定，这样更高效、更准确。

3.8 应急救援队伍救援能力智能化分析

（1）作战训练精准化。制定的作战训练计划可以具体到单个应急救援中队、单个应急救援人员，可以根据作战培训情况实时的监督管理。

（2）人员挑选智能化。采用人工智能可以根据技术比武以及现场救援情况挑选具有特殊能力的救援队员，有针对性的进行培训。

（3）动态对应急救援能力评估。通过对日常培训考核项目达标情数据录入，在管理系统内可以自动画像，通过数据分析对应急救援能力进行动态评估。

（4）精细化管理。应急救援大队可以采用手机端及时发布、更新以及调整应急培训任务、各个应急中队、小队根据自身培训完成情况及时反馈，从而做到应急救援训练的实时跟踪、查询，从而实现对应急救援各级队伍的整体作战水平系统性分析，实现应急管理队伍精细化管理。

4 结论

人工智能技术是近年来高科技领域的热门技术之一，尽管还处于发展的初级阶段，但已经有多种人工智能技术应用在了我们的生产生活之一，深刻的影响了社会的发展和人们的生活习惯。矿山自动化控制系统设计中应用人工智能技术，可以极大的提高生产效率，降低人力成本，提高生产质量的控制和企业的效益。相比于传统的电气自动化控制其自动性更强，决策更为科学合理，并且受到外界因素的影响较小，可以保证生产的稳定性和持续性。