机电设备智能化管理系统关键技术分析
2022-11-25华亭煤业集团有限责任公司高娅静
华亭煤业集团有限责任公司 赵 杏 高娅静
截止至2019年末全国煤矿采煤机械化程度已达到78.5%,全国已建成200多个智能化采煤工作面;2020年全国煤矿采煤机械化程度达85%以上。机械化程度的提高对煤矿机电设备的智能化管理提出了更高要求。
1 智能化煤矿相关概念
1.1 定义及内涵
智能化煤矿主要是指结合现代化的众多先进技术结合,包括互联网、云计算、人工智能以及自动控制等智能化的技术装备等,结合现代化煤矿工程当中的开发技术,形成深度融合的高效作业形式。在煤矿当中形成全面自主感知、高效互联、自主学习、智能化的分析决策等先进保障。在煤矿中的智能化技术设备应用能够实现对于各项技术信息的动态化检测保障,协同作业环境构成精细化的可控智能应用系统。
在智能化煤矿中实施的开采作业、巷道挖掘、运输等方面以更加智能化的技术实施管理,保障整体煤矿的作业安全基础上实施有效的煤矿管理。并且针对于在煤矿中涉及到的通风、排水、供电等机电设备的使用等都能够以智能化的技术保障形成高效的运行效果,促进煤矿高质量生产,促进煤矿生产的现代化进程,以先进技术保障促进各项设备以及作业环节呈现出自动化表现,摆脱了以往需要人工进行数据采集的现象[1]。
1.2 智能化煤矿的组成部分
在智能化煤矿当中,由于复杂的作业环境,需要更加安全的作业保障,因此结合现代化的众多新进技术形成了良好的智能化管理效果,从而形成了智能化的煤矿形式。
基于基础的智能化煤矿进行研究发现,在智能化生产系统以及智能化监控系统的集中应用下构成了智能化的煤矿,在生产过程当中结合智能遥感系统,对生产涉及到的地理环境信息以及供电、排水、运输等实施智能化的信息采集并结合煤矿实际情况制定智能化的作业方案,保障生产速率的同时,形成安全生产效果。同时在矿井作业环境当中借助智能化的红外线传感器对井下危险源进行识别,并配备智能防火装置以及智能监控装置,及时对井下作业环境进行监控,保障有序实施采矿作业的基础上远程控制作业安全。
2 煤矿机电设备智能化管理关键技术
2.1 物联网技术
物联网技术主要是通过传感器嵌入到煤矿中的各个生产装备中,然后将各部分整合起来实现人与物的充分整合。然后通过计算机技术对工作人员、装备设施进行实时管理和调控,从而有效提高矿内作业效率。通过物联网技术的应用能够使煤矿内生产信息实时完成交互传输,提高煤矿生产运行的稳定性。工人在进行作业时能够及时得知其他工人的具体情况和设备运行情况,方便其合理安排作业顺序。
物联网系统具备综合协同的功能,可将各子系统的生产信息和数据汇总之后,协调矿内生产工作,实时预测井下可能出现的危险按情况及时对作业人员发出撤离指令。物联网设备和技术经过长时间的发展价格优势比较明显,可在保留原有设备的基础上进行安装,资金投入成本较低。物联网技术是煤矿机电设备智能化管理的关键性技术之一,目前发展情况比较成熟,但在实际运用过程中仍需注意传感器的安装情况。物联网体系的建立需要煤矿企业招募精通相关专业的人才,保证技术的实际应用效果[2]。
2.2 大数据及人工智能技术
煤矿开采过程有设备复杂、作业人员多、环境较为危险、作业空间范围有限等特点,在煤矿开采作业过程中会产生大量的相关数据,给数据的分析处理工作带来了难度。因此智能煤矿机电设备需要应用大数据手段对生产过程中产生的数据开展分析与处理,通过上述工作总结生产规律和经验更好的指导后续开采工作。例如在采煤工作中的倾斜角度、开采速度等;以及在原煤运输时的胶带输送机运输速度、放煤给煤重量、液压支架支护阻力等。都可通过大数据技术对其进行系统分析,找到最佳的工作方式,并将数据和结果传输给煤矿管理人员达到智能化开采的目的。
大数据技术具有多量、快速的优势,能够对煤矿生产过程中产生的庞大数据进行系统分析,相对传统数据收集方式具有很大的提升。通过大数据分析之后可运用人工智能技术分析数据结果然后快速给出科学的处理改进方案,与人工决策方式相比,运用人工智能技术具有节省时间、结果科学等诸多优势。
2.3 云计算云存储技术
利用云计算技术能够在煤矿生产过程中所产生的数据利用线上资源进行分析处理,并且不用投入资金用于计算设施建设和维护。在科学分析和处理数据的同时,还具有总体资金投入少、效率高等优势。对于煤矿生产和机电设备运行过程中产生的大量数据能够按照使用付费,减少了企业负担。云计算技术能为煤矿机电设备中物联网、大数据、人工智能等先进技术的应用提供更加强有力的保障。
云存储技术是通过线上云端的方式对生产中的数据进行分类储存,有利于煤矿生产数据保存的完整性[3]。需要调取某项数据时操作难度低、数据保存非常准确完整。云存储技术能够与大数据、云计算等技术协调运用,达到优秀的生产数据分析处理效果,从而实现煤矿机电系统生产的健康智能化管理。
云计算技术在煤矿机电设备健康智能化领域中应用的特点、优势、劣势分别为:超大规模。降低成本/安全威胁;通用性。更新快/知识产权;高扩展性。容量大/影响声誉;准确性。性能增强/控制不足。
3 煤矿机电设备智能化管理系统
3.1 机电设备智能化管理系统的组成部分
在煤矿机电设备的智能化管理系统当中存在着多种部分组成,为了保障相关设备能够处于智能化的应用效果,需要制定更为全面的智能化管理机制,才能够有效保障各项机电设备的良好运行性能。结合实际来讲,在一般情况下的煤矿机电设备当中主要是以采掘装备、支护装备以及运输装备等组成的,其中有关于液压泵、液压马达、电机、减速箱以及传感器等都归纳在全新的智能化管理系统管理范围当中。对现阶段的实际煤矿作业环境当中进行研究,智能化机电设备管理机制属于初步引用阶段,因此只能够对其中的部分电机实施智能化管理。
具体来讲,在煤矿机电设备的智能化管理系统当中实施管理的具体流程包括对于各项设备信息的采集,进而将众多的设备资料以及运行数据等集中整合形成全面的管理档案,最后结合完善的数据档案等对机电设备实施管理以及维护。
在整体管理系统当中构建的大数据中心能够储存大量的动态监测数据,基于系统当中新增的传感器能够对设备实施实时动态监测,提取所有设备的特征,并智能诊断其运行状态,预测设备运行故障等问题,并及时发出警示提醒相关人员实施有效的监管与维护。同时在该智能化管理系统当中存在着尤为重要的两部分结构,基于本地检测终端以及井上调度中心的构成,在现有感知系统以及新增传感器的合力作用下,以可视化的监测效果对各个机电设备实施动态监测,通过本地终端监测的数据传输到井上调度中心后对各项设备存在的故障问题实施有效分析后,自动输出设备故障评定,最终对设备形成智能化的管理维护建议。
煤矿机电设备智能化管理系统中数据中心及井上控制中心的作用分别为:采掘设备。数据采集/故障诊断;支护设备。提取特征/信息统筹;传感设备。状态监测/维修指导;运输设备。智能诊断/总体评价。
3.2 煤矿机电设备智能化诊断系统
煤矿机电设备智能化诊断的基础是信息采集和设备故障采集的完善,必须要求在关键点位的传感器能够正常发挥作用实时传输数据。之后通过建模的方式展开具体分析工作,准确识别系统运行故障。故障的诊断主要包括旋转机械和控制系统两个主要部分的诊断。
具体诊断方法需要分步骤进行,首先,要对传感器进行布置并分析其性能、维修信息、使用寿命;第二,要分析故障特征,通过对传感数据进行提取、分析故障机理、分析故障影响;第三,协同诊断,通过对关键部件的收集、分析故障产生缘由等展开分析等方式。诊断要有数据的支持和运用科学的分析技术,才能有效保障诊断系统的安全高效运行,对故障隐患问题的处理的处理准确科学。智能化诊断工作是对前期数据采集工作的汇总也是后续维修的基础,智能化的诊断工作应由技术人员结合相关科学技术手段完成,积极发挥二者的工作优势。
3.3 煤矿机电设备智能化维修系统
根据煤矿机电设备智能化诊断的具体结果,对设备的表征和状况进行详细的划分,以便后续维修工作的进行。可依据具体的设备故障和维修方案数据,建立煤矿机电设备智能化维修系统,通过该系统细分故障类型并制定相应的维修方案。一旦发生机电设备故障能够快速及时的开展维修工作,保障煤矿生产的安全。对固定的维修设备和区域,要规定具体工作人员定期完成相关检修工作,对重点部位安排专人维护。对于设备调试工作,要出台相应的技术规范指导规范,增强技术人员的操作规范性。建立专门的数据库,录入每次维修的原因、方法、维修效果等。建立数据库能够形成规范和准确的事故处理标准,为故障提供最佳处理方案。
在开展设备维修过程中,可寻求运用先进的科学技术手段为维修工作提供技术支持。例如利用大数据、人工智能手段,在故障发生后短时间内设计出优质的解决方案。
由于人工智能技术是通过算法分析的方式解决故障的,需要经过成千上万次的计算才能够得出结论,与传统依靠技术人员经验判断的维修方式相比具有可靠性高误差更小等优点。另外云计算技术能够为煤矿机电设备健康智能化系统的建立提供算法支持,在维修之后可通过云计算创造虚拟模型的方式模拟预测设备运行状态。通过引入新技术的方式能够助力攻克维修工作难点和煤矿机电设备健康智能化管理系统的快速建立。
4 提升煤矿机电设备智能化管理系统的措施
要想提升煤矿机电设备智能化管理系统的重要一点就是提升专业职工的素质和能力,智能化管理系统对职工的专业性要求和素质要求更高,煤矿机电设备智能化管理系统的相关人才较少,所以要想提升智能化管理系统,最主要的就是做好人才培养。首先,可充分发挥网络的优势,开展多种方式结合的培训模式,可在工作期间组织职工参加集中培训,以讲座等形式对职工的知识技能进行培训,在下班后可利用网络系统,通过建立智能化管理系统学习交流群或者推送公众号等形式进行统一学习,借助网络培训还有助于资料的共享,职工之间还可更方便地互相交流。
在培训期间,要鼓励职工具有创新意识,定期召开专业人员的讲座大会,或者专业职工培训,在大会或培训中如果有职工能够提供出对智能化管理系统有创新作用的好点子,要进行大力的奖励,并设置创新小组,将想法付诸行动,检验可行性。同时还要充分发挥高技术职工的带头作用,可根据实际情况设置一师带一途,高技术的职工可帮助并带领技术水平稍微薄弱但是潜力较大的职工进行学习和进步,在培训学习期间,如果高技术的职工能够充分发挥其作用,帮助到后进的职工,应当给予一定的奖励,以激励其继续努力的热情和积极性。在培训期间还可适当举办比赛,在切磋中一起成长,让职工能够在比赛中发现自己的长处和不足,激发其斗志和继续奋斗的动力。
综上,本文基于我国目前煤矿机电设备发展状况和现有科学及技术,为煤矿机电设备智能化管理系统的建设提供可行性设想。运用物联网、大数据、人工智能、云计算等技术为其提供技术支持,通过设计运行系统、智能化诊断、智能化维修管理的方式实现机电设备安全管理的目标。