信息化背景下煤矿自动化技术研究

2024-06-08苏传洋司宁

中国设备工程 2024年10期

苏传洋，司宁

（兖矿能源集团股份有限公司东滩煤矿，山东邹城 273500）

随着信息化技术的不断进步，煤矿自动化技术得以发展，且越来越普遍地应用于煤矿开采中，并实现了理想的应用效果。作为科技发展跟实际相统一的产物，煤矿自动化技术可以智能化升级煤矿开采设备，实现各种运行环境条件的需求，以及在取代人力工作模式的基础上，确保煤矿生产流程的精简，不但使煤矿生产负担减轻，而且提升了工作效率。

1 信息化背景下煤矿自动化技术发展的优势

1.1 煤矿自动化技术的智能化发展

国内的信息化环境属于集成智能化电子科技产品和先进科技的现代化发展环境，其发展推动力是科技，其发展方向是人工智能。在如此的环境下煤矿自动化可以转变为智能化方向，历经智能化信息传输、操作技术、机电设备的发展，可以保障在安全生产的基础上智能化处理整体生产链条，以使设备和信息感知以及处理水平提升，进而可以结合信息化设施和机电设备整体把控生产环境。

1.2 煤矿自动化技术的开放性发展

开放性发展方向即应用信息技术系统、综合优化煤矿生产环节，确保其可以结合通信功能加强工程一系列环节的联系性，这样可以拓展一系列流程的性能，以及对系统间的功能进行有效整合，确保拓展和升级性能，从而与系统整体自动化发展的要求相符合。

2 信息化背景下的煤矿自动化技术种类

2.1 定位技术

安全为先是煤矿生产的第一准则，只有保障工作人员的安全，才可以推动工作的正常开展。煤矿工人通常在矿井作业，其面临的环境具备较高的危险性，因此，应定位煤矿工人，在发生生产事故的情况下能够结合定位迅速开展救援工作。然而，因为煤矿通风受阻，烟尘会形成，变化的空气介质条件下阻碍了传输定位信号，当今煤矿通常应用射频识别技术，这是因为应用通信技术仅仅可以监测煤矿的若干区域，而难以监测整体煤矿生产环境，从而难以实现理想的效果。随着技术应用的越来越先进化和创新化，应用场强定位技术和时间定位技术能够实现定位精度的提升，从而实现煤矿生产需要。其中，时间定位法即检测信号传输时间，以及结合信号传输速率能够对信号传输距离进行计算。以电磁波形式传输信号能够摆脱煤矿生产环境的制约，结合传输的信号能够实时定位工作者，且把检测目标的信息位置进行数据投影，能够让管理者分析煤矿工作者的分布状况，以便于组织和派遣工作。而场强定位技术即分析传输信号时的衰减程度，从而对人员分布的位置进行计算，以及结合煤矿坐标位置和监测站精准定位工作者。然而，在传输信号时期衰减程度受到环境的制约，像是煤矿断面弯曲程度、岩壁表面、管道、管线、机电设备等，造成其测量精准度存在误差。为了优化信号传输问题，确保测量精度的提升，技术人员应设计节点位置、实施场强对比，以及标定空间等，从而为场强定位带来有效的根据或指导。当然，因为其具备复杂的工艺，所以造成监测成本增加，工作者需要科学、合理地应用这种定位技术。

2.2 监测技术

煤矿生产环境或空间具备半封闭性特点，通常在缺乏完善的煤矿通风系统情况下，易爆易燃的甲烷等气体会形成，如果工作者不当操作，那么会点燃气体，形成事故，从而危害人身安全。在监测矿井甲烷含量的情况下通常应用热催化监测、热导监测、激光监测等技术，在有针对性监测矿井工作环境的基础上能够实现监测效率的提升，且能够让工作者实现设计有关的防范策略。应用激光监测技术监测气体甲烷的情况下可以借助传感器对煤矿气体进行实时性取样，能够显著加速监测进程，具备加快的响应速度，以及内部元件具备较长的生命周期，然而，其环境因素会影响其测量精度，以及安装环节具备较高的成本。通过激光理论监测的系统涵盖红外线传感监测技术，其运行理论类似激光监测技术，然而，温度环境因素会影响其传输波长。而热导监测技术结合传感器采集气体，在监测浓度较高的气体中非常适用，其安装环节的成本较小，且主要应用热催化监测技术，结合监测浓度的多少进行分类，然而，其重点是监测浓度较高的气体甲烷，即其监测范围比较狭窄，在监测浓度较低的气体时可能形成较大的误差。热催化监测技术借助传感器监测浓度较低的气体甲烷的情况下，其在采样气体中的甲烷含量常常不到5%时才能够确定其精度，然而，其响应不够迅速，且内部元件不具备较长的生命周期，以及内部催化剂具备毒性特点，在有效统一热导监测技术和热催化监测技术的基础上能够互补两种监测手段的优势，从而可以监测更大范围的气体浓度。

2.3 线测传输技术

作为一种常用的煤矿技术，线测传输技术显得至关重要，其分为无线传输和有线传输这两种技术方式。由于煤矿生产环境比较复杂，实时监控的困难显著增加，因此，在传输信息时线测传输技术的应用现代非常有必要。其中，有线传输技术借助线缆连接主机和系统，能够安全传输信息，在布置线缆的基础上能够调控传输距离，并且能够对内部设备开展区域性的供电，然而，因为线缆较为固定，移动设备的供电中因为设备的移动性而使电缆的可操控性降低，这不利于工作效率的提升。鉴于此，技术工作者应用无线传输技术，即安装传感器设备，这样可以无线传输信息数据，并且使线缆安装环节需要的防护策略减少。传感器设备的运行中要求内部电源系统进行供电，因此，应定期检测传感器电量，实时对内部电源进行更换，从而确保其持续运行。

2.4 生产自动化系统

煤矿生产自动化系统重点涵盖集控检修和集控自动这两种功能，这两种功能可以实现煤矿生产中皮带间闭环控制和单条皮带控制，自动化系统的应用使煤矿生产中的人力负荷显著减轻。在具体操作自动化系统的情况下应把煤仓作为分界点，尽量地使人力资源和生产成本减小，进而实现自动化技术应用性能的提升。

2.5 安全监控数字系统

作为自动化技术应用的关键方面，安全监控数字系统是为了有效确保煤矿生产的安全性和规范化，安全监控数字化系统被广泛应用于现代煤矿生产中，系统整体涵盖场地显示设备、传输设备、机房设备等，在应用数字监控技术时相关管理者或操作者能够直接借助机房设备把握场地的施工现状，进而可以实时发现施工场地的问题，且在第一时间对场地提供相应的技术指导，确保煤矿生产正常进行。

2.6 应急保障系统

煤矿应急保障系统是为了联合发挥安全保障系统、应急通信系统、指挥中心的作用确保施工场地的安全性。在施工场地出现影响安全生产的问题或安全隐患的情况下，能够借助煤矿应急保障系统指挥现场，进而有效地确保煤矿安全生产，确保煤矿施工风险的减小。

2.7 生产调度和通讯综合信息中心

生产调度和通讯综合信息中心具备的功能模块是程控交换机、工业电视系统、生产检测系统、无线通讯系统等，该中心旨在引导管理这快速把握煤矿的一系列突发状况，确保科学、有效、及时进行生产调度和控制。其中，生产检测系统主要应用KJ70 主机，大屏显示器设计在调度台前面，可以对系统进行检测，开停传感器与监控分站都设计在煤矿的一系列节点部位，监控人员可以对传感器检测信息和监控分站及时回传的视频信息的异常与否进行定时反馈，生产的实时动态直接呈现在大屏显示器上，引导管理者迅速把控基层生产情况。工业电视系统的组成部分是各种摄像仪和监视器，根据煤矿大小和实际需求决定摄像仪和监视器数量，相关设备借助通讯光缆相一系列节点控制平台传输信号，然后节点控制平台控制设备仪器开展生产工作，并且中控台实施居中调度，在信息收集的过程中能够结合无线通讯或程控电话辅助处理监控节点的一系列突发情况，确保基层环境中可以迅速传输一系列信息数据。

3 信息化背景下煤矿自动化技术应用水平的提升措施

（1）改进与完善煤矿自动化技术。技术本身的先进程度直接决定应用质量和效率。为了更有效地应用煤矿自动化技术，煤矿企业应改进与完善自动化技术。例如，煤矿生产环境较为恶劣，危险性较高，定位工作的开展能够奠定后续场地监测的良好基础。如果生产环节存在问题，企业也能够迅速开展救援工作。为此，煤矿企业先应改进自动定位系统，确保精准定位工作者的位置。（2）注重培训人员和强化技术管理。在确保煤矿自动化技术的先进性前提条件下，还应确保有效地应用相关技术，以及规避技术应用环节存在的一系列缺陷或问题，而要想达到此目的，应培训人员和强化技术管理，为企业建设一支专业的技术人才和管理人才团队。企业应培养各个方面的技术人才，确保所有流程的技术人员可以熟练地把控技术操作的整体环节，即所有流程的技术人员能够真正把控自身负责的方面或范围，防范失误操作现象。并且，企业应培训技术管理人员。当然，企业在招聘人员关口即要求管理工作岗人员具备相应的专业技能和知识，禁止普通管理人才开展技术管理工作，结合如此的方式可以确保技术管理水平的提升，并且可以为生产队伍提供相应的技术支持。（3）注重煤矿自动化技术的投资。不管是招聘技术人才和管理人才，还是吸收技术，都要求相应的资金支持，当今煤矿生产竞争愈演愈烈，造成利润降低，然而，只有确保煤矿生产中应用尤为先进的技术，才可以提升市场竞争优势。为此，煤矿企业在生产经营中应高度关注先进技术的资金投入。

4 信息化背景下煤矿自动化技术的发展趋势

4.1 智能一体化发展

煤矿生产中应用监控设备能够实现工作效率的提升，以及使人工作业量减少，然而，在智能化开采中面临短板。技术人员需要研究智能化领域，确保设备能够进行自动化、智能化开采，以及结合操作者的控制确保一体化流程目标实现，这样不但能够实现工作效率的提升，而且可以实现生产风险的降低。并且，应创新智能分析、远程操控、设备导航等技术，以使设备之间的协调运行水平提升。此外，技术人员还需要研发煤矿传输设备，调试雷达和激光测距，确保其发挥无人驾驶作用，从而实现工作效率的提升。

4.2 数据信息化发展

基于网络信息技术的持续进步影响下，信息数据能够实现云储存，技术人员可以结合大数据采集和划分信息，再与据库信息进行比较，能够分析问题形成向导。此外，技术人员需要结合大数据系统、综合地把握煤矿生产，设计有关的方案，确保煤矿生产的安全。此外，因为固有安全监测系统的精准性较低，所以安全监测系统会逐步提升预警灾害的能力，从而使预警的精准性提升。

4.3 机器可视化发展

煤矿生产条件往往集聚较多电磁干扰、噪音大、烟尘多、灰暗、设备振动幅度大等，在优化有关技术的情况下需要实现设备监控性能的提升，结合可视化技术实时操作设备。可视化技术的应用能够观察煤矿生产的内部环境状况，像是机器可视化技术能够在矿场设备运行监控、煤仓储备监控、值班待岗、车辆导航控制中应用，以使整体工作效率大大提升。总之，在持续融合先进科技的基础上，能够智能化操作机械设备，从而模拟人类的动作或行为。