煤矿生产自动化信息化建设讨论与实践

摘 要：针对煤矿生产自动化信息化建设问题展开研究，采用案例分析法，以某省煤矿生产为例，结合实际煤矿生产情况以及当前企业自动化信息化建设情况，总结提出了煤矿生产过程中自动化信息化建设存在的主要问题，包括系统功能、内容管理、数据运用不足以及机制不完善等多个方面，最后有针对性地提出了相应解决策略。根据本文研究结果可知，通过明确平台构建思路、技术手段，强化数据分析、完善长效机制，能够有效提升煤矿生产自动化信息化建设水平和运用效果。

关键词：煤矿；生产；自动化；信息化

随着当前社会经济的发展，煤矿产业竞争压力逐渐增大，实际生产过程中，各种风险因素也相对较多，因此，为在保障煤矿生产安全的基础上，提高生产效率，使得煤矿生产自动化信息化建设，成为现代煤矿企业研究和发展的主要方向。本文从此方面出发，结合实际煤矿生产安全等方面的要求，总结了自动化信息化建设问题，并提出有效整改和实践策略，对于当前煤矿生产自动化信息化建设理论研究以及实践探索均具有积极意义和参考价值。

一、煤矿生产自动化信息化建设案例概况

案例省份煤矿产业发展过程中，经历了诸多改革和变革，实际煤矿生产过程中的安全问题屡见不鲜。自2001年至2020年间，该省份煤矿企业发生的一般事故在总事故当中占比82%左右，较大事故在总事故当中占比12%左右，重大以上事故占比5%左右［1］。随着社会以及行业的发展，对于煤矿生产安全、效率等方面要求逐渐提高，为促进煤矿产业持续、稳定、安全发展，强化煤矿生产管理水平，提高生产安全性，加强对于自动化、信息化技术的运用，以及相关管理平台的建设，成为行业发展当务之急。

二、煤矿生产过程中自动化信息化建设问题

（一）现有信息管理平台内容管理不当

结合当前该省份煤矿生产自动化信息化管理平台建设以及应用实际情况，发现平台内容管理不当问题相对较为严重，包括平台内容重复、交叉、错漏等，不仅增加了报送者的实际工作量，而且极大影响了实际平台功能的发挥，难以实现数据的有效共享。究其根本在于煤矿生产信息化管理平台建设不足，功能缺乏、技术应用不合理、内容管理不善等，只是单纯从表面上将原本的纸面工作转移到了系统当中，大部分工作内容仍然由人工完成，难以实现自动化生产和管理。

（二）信息系统对于生产数据利用不足

在实际展开煤矿生产管理和控制的过程中，对于以往生产数据的利用率要求较高，而且为保障管理决策的可靠性，还需要信息平台具备实时更新、处理最新生产数据信息的能力，实现对于生产数据的高效、深度利用。但在实际应用自动化信息化平台的过程中，不难发现，当前煤矿生产信息系统对于实际生产数据利用较少，实际信息化建设深度不足，对于生产数据的运用和分析仍然停留在较浅的层次，而且生产数据存在碎片化问题，自动信息系统的远程监控、风险预警以及决策管理等方面的优势并未得到充分发挥。

（三）缺少自动化信息化发展长效机制

煤矿生产自动化信息化建设不仅需要先进的技术手段，还需要做好后期维护管理，以及人员培训等方面的工作，才能够促使系统功能能够在实际煤矿生产的过程中，得到有效发挥，保障实际工作过程流畅、顺利，并通过相应技术应用以及管理机制的更新优化，更好地适应实际业务需求，因此，需要建立长效发展机制。但就目前实际情况来看，案例省份煤矿企业在建设信息化管理平台的过程中，无法将平台功能落到实处，实际平台运用时，也与最初建设平台的初衷存在出入，难以实现信息化平台、自动化控制系统与实际煤矿生产工作之间的协调发展。

三、煤矿生产自动化信息化建设对策

（一）优化完善信息化管理平台

1.信息化管理平台构建思路

信息化管理平台构建思路主要包括前期准备、系统设计、开发、实施以及运行五个步骤。

（1）前期准备包括立项，了解项目目标、范围、后勤保障、质量要求等方面的需求，并以此为基础确定技术方案和实施方案［2］。

（2）系统设计需要针对立项阶段提出的需求进行深入分析，输出相应报告，并以此为基础进行总体设计，并输出总体方案设计书，然后对总体设计方案展开论证分析，并进行详细设计，最后形成详细设计说明书。

（3）开发阶段，主要是对编码、数据等进行加工，构成软件系统、数据，然后对其展开测试，并形成测试报告。

（4）实施阶段，将系统平台投入使用，并输出实施规划技术文档，然后进行试点和试运行，输出试验报告。

（5）运行阶段，即信息平台正式上线运行，同步展开系统的维护、更新和管理，确保系统功能得以正常发挥。

2.信息化管理平台构建技术

为实现煤矿生产的自动化控制和信息化管理，在实际进行平台构建的过程中，需要结合实际煤矿生产管理需求以及安全管控要求，合理应用现代化技术。案例项目当中运用到的技术手段主要包括以下几种。

（1）全矿井综合自动化系统。当前在煤矿生产过程中，为实现对于生产目标、环境参数的远程监控，多采用的是自动化监控系统，但在实际运用的过程中，可能存在重复建设、信息共享程度不足等方面的问题。对此，还可在传统自动化监控系统的基础上，构建全矿井综合自动化系统，以此实现监控系统当中数据的集中处理和高效传输，以此通过中控计算机实现监控数据信息的整合处理，并根据实际生产需求，以及前期编程程序，有针对性地对异常数据进行远程智能调控，以此确保矿井内的环境、条件等更好地符合生产要求，保障实际生产安全。除此之外，该系统还能够结合矿井环境参数监控结果，分析现场安全隐患，实现安全预警，以此为生产过程中的安全管理提供可靠支持，降低安全事故发生的概率，确保生产安全。

（2）生产调度通信信息平台。煤矿生产本身规模较大，涉及的内容、专业以及部门较为复杂，以此实际管理、调度难度较高，为提高整体生产调度效率，需要建立用于生产调度的通信信息平台。该系统平台由生产检测、工业电视系统、程控交换机、井下人员定位以及井下无线通信等多个部分共同组成，能够帮助管理者更好地了解煤矿生产现场实际情況，并根据生产需求，合理进行调度，以此达到提高整体运作效率的目的。其中生产检测及工业电视系统，主要由KJ70生产检测系统主机、大屏显示器以及井下节点监控分站等共同组成，要求监控人员能够定时将监控分站的视频信息和传感器检测结果实时反馈给主站，在大屏显示器当中实时显示出来，以此帮助管理人员及时了解生产一线实际情况，并合理进行生产调度。工业电视系统主要由多个摄像仪组成，用于监视井下实际情况，通过光缆将信息传递回节点控制中心，然后结合监控结果，节点控制中心根据设定好的程序，控制仪器进行生产，中控台则主要负责生产调度、收集信息以及通信辅助等，以此保障整个生产过程调度快速、通信良好［3］。

（3）现场工作人员定位系统。人员定位系统的主要功能在于实现安全生产，保障现场工作人员生命财产安全，同时还能够为生产调度决策提供可靠支持。该系统能够在矿井发生事故后第一时间了解工作人员的具体位置和情况，为后续救援工作的开展提供准确信息，以此提高救援效率，保障人员安全。对此，在实际运用的过程中，需要在每位井下工作人员身上安装定位系统，并定时将人员位置发送到主机和终端，以此确保地面管理人员能够实时掌握井下工作人员的位置信息。此外，在发生安全事故后，该系统还能够向主机发送求救信号，促使调度管理人员能够及时安排救援活动。

（4）煤矿生产自动控制系统。为实现煤矿生产的自动化，提高生产效率，可通过将视频监视设备与远程控制系统连接起来，形成生产自动化控制系统，通过光缆实现信号传输，确保管理人员能够及时了解生产过程中各个设备的实际运行情况，并结合实际生产需求，实现设备远程控制。此外，若设备出现问题，可结合设备监控数据信息判断设备运行情况，并自动判断设备问题的大致范围，及时调度工作人员进行现场维修。随着矿产规模的扩大以及设备数量的增加，为保障信息传输质量，可使用矿用充电式无线甲烷传感器，取代原来的有线数据传输方式，以此保障传输效率，同时降低线缆成本［4］。

（二）构建数据分析相关模块

1.基础数据模块

基础数据模块是确保煤矿生产自动化信息化建设有效的前提基础，其中不仅包含着企业信息、煤矿信息，还包括采煤作业等相关信息，具有统计、分析煤矿生产数据等相关信息的功能和作用，而且通过自定义筛选条件，还能够实现对于煤矿生产数据信息的快速查询。其中企业信息包括企业的名称、法人、生产管理人员、安全负责人、矿区地质、调度值班电话等；煤矿信息主要包括矿井采煤面信息、矿井产量、照片、图纸，以及矿工名单、产能、产量、地质条件、开采方式，以及煤矿地理信息等；采煤作业信息主要指的是下井人员定位、人数以及工作时长等相关数据。

2.執法监察模块

执法检查模块主要指的是在自动化信息化系统平台的支持下，相关执法部门能够通过系统直接获取煤矿生产基本信息，并实现远程监察执法，最大程度上降低了传统执法模式当中可能存在的疏漏、隐匿等方面的问题，极大地保障了执法的公正性、公平性以及公开性。基于此，政府部门能够通过对基础数据以及危险源监测数据信息的分析和研判，对煤矿生产过程中存在的风险问题进行告警，并进一步实施风险的分级管控，降低煤矿生产过程中安全事故发生的概率，实现动态管控，进一步提升执法强度。

3.危险监测模块

该模块主要是通过对环境、人和物等生产相关风险的监测，并通过实时生产数据信息，预测推算可能存在的风险隐患，以此及时发出安全风险预警，并采取有效应对措施，避免发生安全事故。由于煤矿生产其本身属于地下作业，因此受到周围环境的扰动影响较大，在实际开采的过程中，需要对井下瓦斯浓度、通风情况、环境温湿度，以及矿内供电情况、地下水位和天气情况等进行全面、实时监测。当发生井下事故后，矿井倒塌，此时引发人员伤害的原因多为窒息，通过建立危险源监测预警模块，能够实现对于井下通风情况的实时监控，以此实现对于井下工作人员生命的保护，避免其发生危险。同时，该模块还能够实现对于井下环境的实时监测，当环境参数超过阈值后，或者存在安全隐患，可及时发出预警，由自动控制系统实现对于环境的精准调控，排除风险隐患。此外，危险源监测模块还能够实现对于监测数据的记录和存储，为后续应急救援工作的开展以及决策判断提供可靠支持。危险源监测预警模块中设备监测系统结构如下图所示。

危险源监测预警模块中设备监测系统结构图

4.应急救援模块

应急救援模块是运用煤矿生产相关数据信息的主要系统模块，在实施安全救援的过程中有着重要的作用，能够增加涉险人员生还的可能性。该模块的建设需要将企业救援队与政府救援、医疗救援以及消防救援系统进行有机连接，可将现场安全事故相关数据信息同步给政府、医疗以及消防部门，帮助其第一时间了解矿井基本情况。对此，基础数据模块能够第一时间将现场数据信息汇总在一起，然后结合井下人员定位、环境情况等，进行风险预判，帮助管理调度人员制订科学有效的救援方案，以此减少信息采集、任务协调、人员调度等方面浪费的时间，提高救援效率。

5.决策支持模块

该模块的构建能够帮助管理者在海量的煤矿生产信息当中，快速获取数据信息之间的联系，并实现对于数据之间规律的深度挖掘，为企业管理者提供科学、可靠的决策支持，实现对于煤矿生产数据信息的有效运用，促使数据价值得到最大程度的发挥。该模块主要是针对案例省份煤矿生产管理系统数据信息分析处理不足、利用不充分提出的，能够帮助企业管理者更好地了解企业实际生产情况和状态，实现对于隐患的有效排查、风险的科学管控，进而提高企业决策能效。

（三）探索信息化发展长效机制

为实现煤矿生产企业的持续稳定发展，促使自动化信息化建设更加有效，作用价值得到更好的发挥，还需要结合自动化信息化建设效果，探索长效发展机制。

（1）从政府层面来看，应深入研究远程监察执法模式，借助互联网、信息技术优势，实现远程监察，既能够提高执法力度，同时也有助于减少现场执法过程中的干扰和影响；同时还应建立煤矿重大安全风险研判机制，实现对于煤矿生产安全风险的有效控制，通过分析风险发生因素，从源头上抑制安全风险；此外，还应改善当前应急救援机制，构建风险管理平台，借助虚拟城乡等技术，提高救援的可靠性和成功率。

（2）从企业层面来看，可结合煤矿生产自动化、信息化管理控制系统，建设智慧煤矿，转变传统二维平面生产信息传递形式，借助BIM等先进技术，展开智慧管理，实现三维可视化生产管理，以此帮助企业更加直观了解实际生产情况，为生产调度、安全管理、指挥决策以及抢险救援等提供可靠支持。此外，还需进一步完善企业工作人员培训模式，加强安全培训，提高安全管理水平，保障生产安全［5］。

结语

综上所述，煤矿生产安全以及生产效率对于企业发展有着重要影响，新时期背景下，煤矿企业逐渐加强了对于实际生产作业安全和管理等方面的重视，现代化信息技术手段也为煤矿企业提供了新的发展契机，在此情况之下，煤矿生产自动化、信息化建设正如火如荼地展开。在煤矿生产展开自动化信息化建设的过程中，加强实际生产需求分析，构建信息化管理系统，合理应用全矿井综合自动化系统、调度通信平台、定位系统以及自动控制系统等各种技术手段是实现信息化建设的基础，除此之外，还应加强对于实际生产数据信息的分析和运用研究，重视分析模块的构建，包括数据模块、危险源监测预警模块等，并构建信息化发展长效机制，以此促使自动化信息化建设效果能够得到充分发挥，推动煤矿生产行业持续稳定发展。

参考文献：

［1］霍栋，王代红.煤矿信息化在煤矿安全生产中的实践研究［J］.数字通信世界，2022（10）：164166.

［2］张文广，王立芬.信息化背景下煤矿自动化技术的有效性探究［J］.当代化工研究，2021（09）：8788.

［3］张奇.在煤矿自动化建设中工业以太网与现场总线技术的运用分析［J］.矿业装备，2020（05）：126127.

［4］付玉亮.关于煤矿信息化自动化新技术和发展思考［J］.信息记录材料，2020，21（08）：6364.

［5］尹红.立足大数据背景对煤矿安全生产信息化建设的分析［J］.数字通信世界，2019（01）：167168.

作者简介：刘小虎（1989— ），男，汉族，陕西合阳人，本科，中级工程师，研究方向：电气工程自动化。